Protext ČTKElektronové mikroskopy se uplatňují při studiu půdního znečištění

Elektronové mikroskopy se uplatňují při studiu půdního znečištění

Brno 31. května 2022 (PROTEXT) – Kontaminace půdy tzv. těžkými kovy způsobená lidskou činností je dlouhodobý problém, který se jen obtížně řeší. Kovy a další potenciálně rizikové prvky v půdě zůstávají mnoho let a jejich nadlimitní množství je hrozbou pro všechny živé organismy včetně člověka. Vědci proto studují způsoby, jak nežádoucí rizikové prvky v půdě nejen přesně identifikovat, ale zároveň minimalizovat jejich nebezpečí. A elektronové mikroskopy jsou u toho.

Prvním krokem je určit zdroj nebezpečných prvků v půdě

Olovo, arzen, kadmium nebo chrom. To jsou jen příklady nejčastěji sledovaných rizikových prvků v pedosféře. Některé z nich jsou toxické již v malém množství, a proto hovoříme o kontaminaci již při překročení limitu v řádech jednotek až desítek miligramů na 1 kg půdní hmoty. Na druhou stranu část kovů a dalších rizikových prvků se v přírodě vyskytuje i přirozeně a například měď nebo zinek jsou dokonce v malém množství žádoucí a nezbytné pro život půdních mikroorganismů. Vědci musí proto nejen množství rizikových prvků v půdě přesně změřit, ale také určit, zda je jejich původcem antropogenní činnost.

Limity jsou překračovány mnohonásobně

Problém nastává, když obsah rizikových prvků překročí bezpečné limity. Jedním z největších znečišťovatelů je těžba a zpracování nerostných surovin. Zdrojem znečištění jsou odpady z těžby, stará odkaliště, důlní vody, dále haldy odpadní strusky nebo metalurgický popílek z hutí. Velmi silně znečištěnou půdu najdeme ve všech vyspělých průmyslových státech včetně České republiky, Německa, Francie, Španělska nebo Norska. Ať už spadem spalin z komínů, nebo únikem důlních vod či důlních a metalurgických odpadů do povrchové vody, rizikové prvky se do půdy dostávají v perimetru mnoha kilometrů od původního zdroje.

Míru nebezpečí rizikových prvků ovlivňují i jejich sloučeniny

Prvním krokem při výzkumu je určení původce znečištění a zmapování způsobů, jakými ke kontaminaci dochází. Protože se jedná o komplexní proces, využívají výzkumníci celou řadu vzájemně se doplňujících nástrojů a technik. Chemická analýza půdy poskytuje informace o prvkovém složení, ale neodráží potenciální mobilitu částic v prostředí. Díky elektronové mikroskopii jsou potom výzkumníci schopni určit, zda se kontaminující prvek vyskytuje ve snadno rozpustných, nebo naopak nerozpustných formách, což má vliv na riziko dalšího šíření kontaminace, ať už do okolní půdy, rostlin, nebo například podzemních vod.

Při studiu půdního znečištění pomáhají českým vědcům i elektronové mikroskopy

Martina Vítková z Katedry geoenvironmentálních věd České zemědělské univerzity v Praze vysvětluje, jak se dají najít mikrometrové částice v půdních vzorcích: „Nejdříve odebereme vzorek půdy přímo v terénu. Ten vysušíme a pomocí prosívání přes síta získáme částice přesně definovaných frakcí. Rizikové kovy se obvykle koncentrují v nejjemnější frakci. Často je však nutné použít další separační metody. Jednou z nich je separace v tzv. těžké kapalině (kapalina s velmi vysokou hustotou), díky které dokážeme oddělit relativně těžší kovové částice od relativně lehčích půdních částic pomocí centrifugace. Tím získáme tzv. těžkou minerální frakci, kterou dále analyzujeme. Právě zde přichází na řadu elektronová mikroskopie. Umístíme vzorek do mikroskopu, kde během snímání v režimu chemického kontrastu dojde ke zvýraznění těžkých prvků – tedy nejčastěji právě hledaných rizikových kovů.“ Na snímcích z elektronového mikroskopu se těžší částice jeví jako světlejší oproti podkladu, který je tmavý. Vědci proto pracují nejčastěji v režimu zpětně odražených elektronů (s využitím BSE detektoru), který je pro zobrazení chemického kontrastu nejvhodnější. Jejich elektronové mikroskopy jsou vybaveny také EDS detektory, které poskytují přesné informace o prvkovém složení zobrazené částice.

Vědci hledají řešení, jak rizikové prvky z půdy extrahovat, nebo alespoň znemožnit jejich šíření

Identifikací rizikových prvků ale výzkum nekončí. Elektronová mikroskopie se uplatňuje nejenom při detekci těžkých kovů v půdě, ale také při aplikaci řešení její dekontaminace. Protože kovy se v půdě nerozkládají, spočívalo tradiční řešení ve vytěžení a odvozu kontaminované zeminy, což je ale velmi nákladné a v případě rozsáhlejších oblastí znečištění dokonce nemožné. Současné řešení spočívá v použití aktivních sorbentů, které se zapravují do půdy přímo v místě kontaminace a které dokáží kovy v půdě zachytit a znemožnit tak jejich migraci podložím. Často totiž samotná přítomnost prvků v půdě nevadí, ale problém nastává, pokud by se dostaly do podzemních vod, rostlin nebo vodních toků.

Pomoci mohou speciální sorbenty

Hlavní princip použití sorbentů vychází z předpokladu, že reaktivita antropogenních částic závisí na charakteristikách pevné fáze. Je třeba pochopit, v jakých sloučeninách se rizikové prvky v půdě vyskytují a jak tyto sloučeniny reagují se svým okolím i sorbentem. Kombinací různých výzkumných technik v čele s elektronovou mikroskopií je možné podrobně pochopit tyto procesy a provést velmi přesnou analýzu půdních chemických reakcí. Jednou z hlavních předností elektronové mikroskopie je možnost detailně vizualizovat použitý sorbent a tím ověřit jeho funkčnost a účinnost záchytu znečišťujících kovů. Díky zkoumání kontaminovaných sorbentů dokáží vědci přesně interpretovat mechanismy, pomocí kterých lze rizikové prvky v půdě zachytávat. Jako sorpční materiály se uplatňují oxidy železa, oxidy manganu, zeolity nebo zuhelnatělá organická hmota. Aby sorbent efektivně fungoval, je ho do půdy potřeba dodat poměrně velké množství. Proto se obecně hledají přírodní materiály nebo nevyužité odpadní produkty, které by se daly přepracovat na funkční sorbent a zároveň byly cenově dostupné.

Znečištění půdy je kumulativní problém, se kterým si příroda sama neporadí

Sanace půdního znečištění je pro lidstvo stále větší výzvou, protože množství těžkých kovů, polokovů a dalších rizikových prvků v půdě vlivem člověka stále stoupá. Odhaduje se například, že obsah kadmia v půdách v České republice stoupl za posledních 150 let o 30–55 %. Kontaminace s sebou přináší důsledky, jejichž plný rozsah si často ještě nedokážeme uvědomit. Jisté však je, že těžké kovy v půdě představují dlouhodobý problém z hlediska své neustálé kumulace. Výzkum, jehož jsou elektronové mikroskopy součástí, by mohl pomoci nejen přesněji zmapovat jejich přítomnost, ale také přispět k jejich efektivnímu záchytu. I když se nám nepodaří těžké kovy z půdy extrahovat, dokážeme alespoň zabránit jejich dalšímu šíření životním prostředím.

Tento text vyšel ve spolupráci s doc. Mgr. Martinou Vítkovou, PhD, z České zemědělské univerzity v Praze, která se výzkumem půdního znečištění dlouhodobě zabývá.

O TESCANu

TESCAN svým zákazníkům umožňuje výzkum a analýzu v nanorozlišení. Jeho řešení se uplatňují v geovědách, materiálových vědách, polovodičovém průmyslu a ve vědách o živé přírodě. Společnost má třicetiletou historii vývoje inovativních elektronových mikroskopů, mikrotomografů a souvisejících softwarových řešení pro uživatele z oblastí výzkumu a průmyslu. Svým úsilím si TESCAN získal vedoucí postavení v mikro- a nanotechnologiích.

Společnost TESCAN ORSAY HOLDING byla založena v roce 2013 jako výsledek dlouhodobé expanze a zakládání dceřiných společností po celém světě, včetně francouzské společnosti ORSAY PHYSICS, světového lídra v oblasti technologie iontových a elektronových paprsků. TESCAN ORSAY HOLDING udržuje své sídlo, výrobu, výzkum a vývoj v Brně. Každý mikroskop TESCAN je odborně vyráběn v Brně a dodáván zákazníkům po celém světě.

Další informace naleznete na adrese: www.tescan.cz

Kontakt:

www.tescan.com

Doporučujeme

Pákistán zabil 15 ozbrojenců při pokusu o průnik z Afghánistánu

Pákistánské bezpečnostní síly zabily 15 ozbrojenců, kteří se podle armády pokoušeli proniknout z Afghánistánu do Severního Vazíristánu. Přestřelka trvala přibližně 36 hodin a dál zvyšuje napětí mezi Islámábádem a Kábulem kvůli aktivitám pákistánského Tálibánu.

Nvidia kupuje Hugging Face za téměř 13 miliard dolarů

Nvidia se dohodla na převzetí platformy Hugging Face za 12,93 miliardy dolarů. Jedna z nejvýznamnějších služeb pro vývojáře a výzkumníky pracující s umělou inteligencí má i po dokončení obchodu zůstat otevřená modelům, cloudům a hardwaru různých poskytovatelů.

Pavel po setkání s arménským prezidentem ocenil snahu o menší závislost na Rusku

Prezident Petr Pavel po dnešním jednání s arménským prezidentem Vahagnem Chačaturjanem na Hradě ocenil snahu Arménie rozšiřovat ekonomické a bezpečnostní vztahy s dalšími zeměmi a snižovat závislost na Rusku. Řekl to dnes na tiskové konferenci novinářům. Prezidenti hovořili také o bezpečnostní situaci na jižním Kavkaze, vztazích Arménie s Evropskou unií a možnostech další bilaterální spolupráce.

Vítěz Maxa ligy získá před baráží více času na odpočinek

Vítěz Maxa ligy už nebude muset naskočit do baráže o extraligu téměř bez oddechu. Upravený program mu zajistí nejméně deset dnů na regeneraci a přípravu. Vedení soutěže tím chce zvýšit jeho šance proti odpočatému extraligovému soupeři.

Na firmu v Mnichově zaútočili žháři, motiv byl podle policie politický

Staveniště před sídlem technologické firmy v Mnichově se v noci na dnešek stalo terčem žhářského útoku. Podle mluvčího zemského kriminálního úřadu (LKA) policie případ vyšetřuje jako pokus o útok s politickým motivem. Policisté zadrželi dva podezřelé Bulhary. Firma Rohde & Schwarz, na kterou útok podle médií mířil, dodává zboží i ozbrojeným silám. Škoda vznikla jen malá, informoval web bavorského rozhlasu BR24.

Zemřela ikona amerického feminismu Gloria Steinem. Bylo jí 92 let

Ve věku 92 let zemřela americká novinářka, spisovatelka a feministická aktivistka Gloria Steinem, která se stala jednou z nejvýraznějších tváří hnutí za osvobození žen ve Spojených státech. Podle její nadace ve středu pokojně zemřela ve svém domě v New Yorku obklopena lidmi, kteří ji milovali.

Španělsko požádá EU o pomoc s ostrahou hranic v Ceutě, řekl jeho premiér

Španělsko požádá EU o pomoc při monitorování migrace u Ceuty, kam 30. července ilegálně vniklo z Maroka asi 72.000 lidí, řekl dnes ve španělském parlamentu premiér Pedro Sánchez. Podle deníku El País též zdůraznil, že jeho vláda neměla informace, že by mohl nastat tak masivní příchod migrantů do španělského města na severu Afriky. Sánchez také zdůraznil, že neexistují důkazy, že by tuto událost plánovalo či podpořilo Maroko. Řekl rovněž, že Ceutu v příštích týdnech navštíví španělský král Felipe VI.

Nizozemskou přesunulo zlato z USA a Kanady do Londýna. Připravuje se na všechno

Nizozemská centrální banka převedla více než čtvrtinu rezerv zlata ze Spojených států a Kanady, aby byla lépe připravena na krize uprostřed geopolitické nejistoty. Podle banky je toto zlato snáze obchodovatelné. Tento krok přišel v době prudkého růstu cen zlata.

Drony a rakety útočily napříč Ukrajinou, úřady hlásí mrtvé a desítky raněných

Jednoho mrtvého a osm raněných si vyžádal ruský útok na Dnipro, oznámil náčelník regionální správy Oleksandr Hanža. Ruský dron v Záporoží zabil muže a zranil ženu při útoku na civilní automobil, informoval náčelník oblastní správy Ivan Fedorov. Nejméně 17 lidí, včetně tří dětí, dnes utrpělo zranění při ruských vzdušných útocích na ukrajinské přístavní město Oděsa, napsal na sociální síti Telegram náčelník městské vojenské správy Serhij Lysak. O raněných informují i další ukrajinské regiony. Naopak jednoho mrtvého a čtyři raněné po útocích ukrajinské dronů hlásí úřady v Belgorodské oblasti na západě Ruska, o dvou raněných informovaly úřady v Moskevské oblasti.

Venezuela ještě není připravena na nové volby, řekl novinářům Trump

Venezuela ještě není připravená na nové volby, řekl ve středu novinářům podle stanice CNN americký prezident Donald Trump. Prohlásil to den poté, co venezuelský parlament schválil smlouvu, podle níž USA získají přístup k pětině prokázaných ropných rezerv této jihoamerické země, které jsou největší na světě. Trump rovněž pochválil prozatímní prezidentku Venezuely Delcy Rodríguez, která podle něj dělá velmi dobrou práci.

Pod horami v Utahu se skrývají velké zásoby ledu

Skalnaté svahy v americkém Utahu ukrývají mnohem více ledu, než se dosud předpokládalo. Průzkum jednoho z největších tamních skalních ledovců odhalil zásobu zmrzlé vody, která by naplnila přibližně 600 olympijských bazénů. Podobné útvary po celém světě mohou společně zadržovat desítky miliard tun vody.

Maduro s manželkou s odvoláním na imunitu žádají soud v USA o zamítnutí obžaloby

Bývalý venezuelský prezident Nicolás Maduro s manželkou Cilií Flores ve středu prostřednictvím právníků požádali federálního soudce na Manhattanu o zamítnutí jejich obžaloby z pašování drog, píše agentura AP. Argumentují tím, že jako zahraniční hlava státu a první dáma mají imunitu.

Operace Epic Fury skončila už v květnu. Přesto válka s Íránem pokračuje

Americké ministerstvo obrany nařídilo vojenskému personálu, aby přestal pokračující vojenské akce na Blízkém východě označovat jako operaci Epic Fury. Zjistila to stanice CBS, která získala přístup k internímu e-mailu určenému letectvu. Pentagon ve středu v reakci na dotaz CBS uvedl, že operace Epic Fury skončila 5. května. Konflikt přitom pokračuje a hrozí další eskalace. Teherán obviňuje USA z válečných zločinů kvůli zásahu domu, v němž probíhal svatební obřad.

Střelba ve škole ve Virginii: Útočník postřelil zaměstnance a spáchal sebevraždu

Střelec ve Virginii vnikl do prostor základní školy, postřelil jednoho zaměstnance a následně spáchal sebevraždu. Kromě pachatele během útoku nikdo nezemřel. Motiv střelce není jasný. Případem se aktuálně zabývá policie.

Putin prohlásil, že vidí šanci na mír, a obvinil Kyjev z terorismu

Ruský prezident Vladimir Putin dnes prohlásil, že existuje šance na mírovou dohodu, která by ukončila válku Ruska proti Ukrajině pokračující pátým rokem. Zároveň znovu obvinil Kyjev ze "státního terorismu" kvůli ukrajinskému varování před riziky, jaká hrozí civilním letadlům v ruském vzdušném prostoru. Putin podle tiskových agentur také uvedl, že mezi Ruskem a Ukrajinou pokračují kontakty, a to především prostřednictvím zvláštních služeb.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama