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

Thajská vláda v reakci na masovou střelbu přestala vydávat zbrojní průkazy

Thajská vláda v reakci na tragickou střelbu z minulého týdne okamžitě pozastaví vydávání nových povolení k nákupu a držení střelných zbraní. Čtrnáctiletý chlapec při útoku v provincii Nonthaburí nedaleko Bangkoku zastřelil osm lidí a následně spáchal sebevraždu.

Maďarský parlament zvolil Andráse Baku novým prezidentem

Maďarský parlament dnes zvolil bývalého předsedu nejvyššího soudu Andráse Baku novým maďarským prezidentem, uvedly tiskové agentury. Opozice volby bojkotovala, Baka byl jediný kandidát a zvolen byl hlasy vládní strany Tisza, která má ve 199členném parlamentu více než dvoutřetinovou většinu. V tajném hlasování Baku podle maďarské tiskové agentury MTI podpořilo 140 poslanců.

Cena zlata je na dvouměsíčním maximu. Trhy čekají na data o inflaci a sledují napětí v Íránu

Cena zlata v úterý během obchodování vystoupala na více než dvouměsíční maximum a následně se stabilizovala. Investoři čekají na nové údaje o inflaci ve Spojených státech, které mohou naznačit další směřování úrokových sazeb Fedu, zatímco nejistotu zvyšuje napětí kolem Íránu.

Třetina zemědělské půdy vytváří dvě třetiny škod pro přírodu

Zemědělství zabírá více než 40 procent obyvatelné pevniny a výrazně ovlivňuje klima i stav přírody. Dopady ale nejsou rozloženy rovnoměrně. Přibližně dvě třetiny ztrát biodiverzity a přirozeného ukládání uhlíku vznikají jen na třetině zemědělské půdy.

Jednoho mrtvého a dva raněné si vyžádal útok na sklad u Voroněže

Nejméně jednoho mrtvého a dva raněné si vyžádal nálet ukrajinských dronů na ruské město Voroněž, uvedl gubernátor Alexandr Gusev. Drony podle něj zapálily sklady nejmenované velké společnosti, podle médií hoří další sklad internetového prodejce Wildberries. Terčem ukrajinských dronů se podle místních úřadů stala také Orenburská oblast, ležící na rozhraní evropské a asijské části Ruska.

Syrský soud odsoudil k smrti svrženého prezidenta Bašára Asada

Syrský soud dnes v nepřítomnosti odsoudil svrženého prezidenta Bašára Asada k trestu smrti za válečné zločiny a zločiny proti lidskosti spáchané za občanské války, která vypukla v roce 2011. Informují o tom světové agentury. Asad s rodinou uprchl v prosinci 2024 do Moskvy poté, co Damašek dobyla koalice vedená islamisty. Prozatímním prezidentem se stal jejich vůdce Ahmad Šara.

Rozpálené Španělsko se připravuje na nápor turistů kvůli zatmění Slunce. Úřady varují před požáry

Španělsko se chystá na úplné zatmění Slunce, které ve středu 12. srpna do pásu nejlepší viditelnosti přiláká miliony lidí. Úřady kvůli mimořádnému náporu návštěvníků posilují bezpečnostní opatření, vymezují oficiální pozorovací místa a varují před vysokým rizikem lesních požárů v době, kdy teploty v některých regionech mohou dosáhnout 40 stupňů.

V Kongu počet obětí eboly překročil hranici 2000

Počet potvrzených obětí epidemie eboly v Kongu překročil hranici 2000. Podle nejnovějších dat konžského ústavu veřejného zdraví, které získaly agentury AP a Reuters, v zemi zemřelo 2011 lidí a potvrzeno bylo 4381 případů nákazy. Údaje zachycují stav k neděli. Zdravotníci současnou epidemii označují za nejrychleji se šířící epidemii eboly, jaká byla dosud zaznamenána.

Nejméně devět mrtvých a desítky zraněných si vyžádaly ruské útoky

Nejméně devět lidí přišlo o život a desítky utrpěly zranění při ruských útocích na Záporoží a Dněpropetrovskou oblast na jihovýchodě Ukrajiny, uvedly dnes regionální úřady. Podle ukrajinské prokuratury je mrtvých 11 a raněných 26. Nepřítel v noci vyslal proti Ukrajině rakety Cirkon a Iskander-M/KN-23 a 120 dronů, z nichž se obráncům podařilo 98 dronů zneškodnit. Hlavním terčem útoku bylo Záporoží a Kyjev s okolím, tvrdí ukrajinské letectvo.

Nejméně 164 lidí zahynulo při pondělním zemětřesení v Kolumbii

Nejméně 164 lidí zahynulo při pondělním zemětřesení v Kolumbii, uvedla dnes agentura Reuters. Raněných je podle médií stovky. Počet obětí pravděpodobně ještě poroste, pokračuje totiž pátrání po nezvěstných, kterých je například ve městě Calí podle prezidenta jihoamerické země Abelarda de la Esprielly 188.

Fanoušci Harryho Pottera dosáhli přesunu podmořského kabelu kvůli hrobu skřítka

Fanoušci Harryho Pottera dosáhli přemístění podmořského kabelu mezi Británií a Irskem, který stál 430 milionů liber (12,2 miliardy Kč) a měl procházet v místě fiktivního hrobu skřítka Dobbyho, postavy z filmu o mladém čaroději podle předlohy spisovatelky J. K. Rowlingové. Kabel nyní místo toho vede v blízkosti lidských ostatků z doby bronzové, píše deník The Guardian.

Na dronu s výbušninou z letiště u Lipska našli policisté stopy DNA

Německá policie našla na dronu z východoněmeckého letiště Lipsko/Halle, který nesl výbušninu, stopy DNA. S odvoláním na své zdroje to dnes uvedla některá německá média včetně listů Die Zeit, Die Welt nebo bulvárních novin Bild. Podle listu Die Zeit se genetická informace shoduje s DNA registrovanou v Litvě v souvislosti s dřívějším žhářským útokem na logistické centrum v Lipsku. Konkrétní osobě ale úřady zatím DNA nepřipsaly.

Západ Kolumbie postihlo zemětřesení o síle 7,4 stupně, jsou zprávy o zraněných

Západ Kolumbie dnes postihlo zemětřesení o síle 7,4 stupně, které bylo cítit i v Ekvádoru a v Panamě, informovala agentura AFP s odvoláním na kolumbijskou geologickou službu. Zemětřesení mělo epicentrum v departementu Chocó, jehož guvernérka na sociálních sítích píše o zraněných a vážných škodách. Počty zraněných zatím nejsou známy. Podle agentury Reuters nebylo vydáno varování před cunami.

Thajsko: Bývalý poslanec zastřelil úředníka, pak se přiznal v živém vysílání

Bývalý thajský poslanec Chalong Reawraeng údajně zastřelil místního úředníka a krátce nato zavolal politické komentátorce Anchalee Paireerak, která v tu chvíli vysílala živě na YouTube. V telefonátu jí podle záznamu oznámil, co právě udělal.

CLARITY Act se zadrhl. Americký Senát odložil hlasování na září

Americký Senát před srpnovou přestávkou nestihl hlasovat o návrhu zákona CLARITY Act, který má zavést jednotnější pravidla pro kryptoměnový trh. Projednávání se přesouvá na září, návrh však nadále rozděluje demokratické i republikánské senátory.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama