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

Ve Francii začaly protesty kvůli zdražování, policie někde použila slzný plyn

Ve Francii začaly demonstrace, u kterých se očekává, že se během dne rozrostou v celonárodní protest kvůli vysokým cenám a rozpadu modelu, jenž měl poskytovat základní úroveň příležitostí a sociálního zabezpečení. Kolem poledne to napsala agentura Reuters. Podle stanice France 24 policie už použila slzný plyn a obušky ve snaze vytlačit některé protestující z ulic v Paříži, Marseille nebo Lyonu, kde demonstranti uspořádali nepovolené pochody a pokoušeli se blokovat dopravu pomocí barikád.

Papež bude odpoledne propuštěn z nemocnice, v neděli přednese tradiční modlitbu

Papež Lev XIV., který se zotavuje po operaci plic, bude dnes odpoledne propuštěn z nemocnice na základě příznivých výsledků krevních testů a vyšetření hrudníku, oznámil podle tiskových agentur Vatikán. Již v neděli pak papež přednese tradiční polední modlitbu z okna Apoštolského paláce ve Vatikánu, což bude jeho první veřejné vystoupení od úterní hospitalizace.

I malé přírodní rezervace mohou chránit vzácné druhy

K ochraně ohrožených živočichů nejsou vždy potřeba rozsáhlé přírodní rezervace. Nový výzkum v Austrálii ukázal, že i malé plochy zachovalé přírody mohou být důležitým útočištěm vzácných druhů. Příkladem je nově popsaný druh sarančete, který přežívá v izolovaných oblastech mezi zemědělskou půdou.

Ukrajina i Rusko hlásí zneškodnění stovek dronů a několik zabitých civilistů

Rusko v noci na dnešek zaútočilo na Ukrajinu 332 drony a neupřesněným počtem střel. Uvedlo to ráno na platformě Telegram ukrajinské letectvo, podle něhož protivzdušná obrana zneškodnila 289 bezpilotních letounů a čtyři střely s plochou dráhou letu. Na 22 blíže neupřesněných lokacích eviduje zásahy. Ukrajinští činitelé informují o dvou zabitých civilistech a řadě zraněných při ruských útocích. Ruské ministerstvo obrany oznámilo sestřelení 610 ukrajinských dronů a ruské úřady podle státní agentury TASS hlásí jednu zabitou ženu při ukrajinském útoku na Belgorodskou oblast.

Inflace v EU zrychlila na 3,8 procenta. Česko zůstává výrazně pod průměrem

Zdražování v Evropské unii během září výrazně zrychlilo. Meziroční inflace dosáhla 3,8 procenta, zatímco v srpnu činila 3,2 procenta. Hlavním důvodem jsou rostoucí ceny energií, Česko však s inflací 2,2 procenta nadále patří mezi země s nejnižším růstem cen.

Trump podepsal příkaz, kterým pozastavuje nový balík protiruských sankcí

Americký prezident Donald Trump v pátek podepsal exekutivní příkaz, kterým pozastavuje uplatňování nového rozsáhlého balíku sankcí namířených proti ruské ekonomice. Kongresu sdělil, že je to v národním zájmu Spojených států, píše agentura AP.

Norský teenager přijel do UK vraždit na objednávku mafiánů. Dostal dvacet let

Teprve osmnáctiletý teenager z Norska přicestoval do Velké Británie s úkolem zavraždit člověka, kterého nikdy neviděl. Za vraždu mu zločinecká organizace Foxtrot nabízela v přepočtu více než půl milionu korun. Policie ho však dopadla dříve, než stačil svůj plán uskutečnit. Nyní devatenáctiletého Johannese Natlanda odsoudil britský soud k dvaceti letům vězení.

Istanbul zasáhly nejhorší povodně za více než 80 let. Zemřeli čtyři lidé

Turecký Istanbul se vzpamatovává z ničivých záplav, které si vyžádaly nejméně čtyři lidské životy. Přívalové deště zaplavily domy, obchody i silnice a proudy vody odnášely automobily. Podle tamního ministra vnitra jde o nejhorší povodňovou katastrofu ve městě od roku 1942.

Zemětřesení v Netflixu: Streamovací gigant odvolal obsahovou ředitelku

Streamovací gigant Netflix odvolal obsahovou ředitelku Belu Bajaria. Na této pozici ji nahradí zkušený filmový a televizní manažer Peter Rice. Došlo k tomu uprostřed propouštění ve společnosti, která čelí pomalejšímu růstu oproti očekáváním a poklesu sledovanosti.

Trumpova nová mluvčí má problém. Prezentovala se jako advokátka, zkoušku však nesložila

Nová mluvčí Bílého domu Katie Zacharia v novém rozhovoru potvrdila, že nikdy nesložila advokátní zkoušku, ačkoli se sama označuje za právničku a veřejnosti ji tak představil i prezident Donald Trump.

V Bruselu začal druhý den summitu EU, jednání o Ukrajině se účastní Zelenskyj

V Bruselu začal se zhruba hodinovým zpožděním druhý den summitu Evropské unie. Začátek jednání oznámila mluvčí předsedy Evropské rady Maria Tomasiková. Unijní prezidenti a premiéři budou diskutovat nejprve o situaci na Ukrajině a rovněž ruských hybridních útocích v Evropě, následně pak o migraci, bezpečnosti, obraně a dění na Blízkém východě. Jednání o Ukrajině se osobně účastní ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Česko zastupuje premiér Andrej Babiš.

Analýza: Starlink je silou i slabinou Ukrajiny

Představte si, že jste ukrajinský voják a zrovna ovládáte dron, s nímž musíte zachytit útok nepřítele. Dron je ve vzduchu, cíl se blíží, ale najednou se přeruší spojení. Ne proto, že by Rusové váš dron sestřelili nebo zničili komunikační věž. Důvodem je omezení, které zasáhlo technologii udržující s dronem spojení.

Husté keře mohou pomoci obnovit populace křepelek

Křepelky virginské v některých oblastech Spojených států výrazně ubývají. Nový výzkum vědců z Georgijské univerzity ukázal, že důležitou roli v jejich přežití hraje hustá keřová vegetace. Ptáci, kteří si vybírají místo k nočnímu odpočinku v blízkosti křovin a mladých stromů, mají přibližně dvojnásobnou šanci na přežití než jedinci nocující na méně chráněných místech.

Příkaz omezit Starshield přišel z Bílého domu. Kdo ho vydal, však není jasné

Nešlo o chybu – příkaz k omezení satelitního systému Starshield přišel z Bílého domu, upozornili dva američtí úředníci a jeden úředník ze západní země. Není však jasné, kdo příkaz vydal. Jiný vysoce postavený úředník z Bílého domu popřel, že za rozhodnutím stojí prezident Donald Trump.

Costa je stále přesvědčen o nutnosti dosažení dohody o rozpočtu EU do konce roku

Předseda Evropské rady António Costa je podle zdrojů ČTK nadále přesvědčen o nezbytnosti dosažení dohody na příštím dlouhodobém rozpočtu Evropské unie do konce letošního roku. Costa podle nich dnes na summitu EU vyzval členské státy, aby v tomto ohledu převzaly odpovědnost. Prezidenti a premiéři nyní jednají o rozšíření unie, téma by mělo zakončit první den summitu, který bude pokračovat v pátek.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama