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

KOMENTÁŘ: Úspěšný test vakcíny proti rakovině poslal Modernu do nebes. Má to ale háček

Americká společnost Moderna si za jediný den na burze připsala asi 169 %. Za impozantním nárůstem stojí slibné testování vakcíny proti rakovině kůže. Její možný potenciál ale naráží na dva faktory – administrativu Donalda Trumpa a sentiment lidí kolem mRNA vakcín.

Řecko přesouvá svůj systém Patriot na Krétu kvůli ochraně námořní základny

Řecko přesouvá svůj protivzdušný systém Patriot na Krétu, aby lépe ochránilo klíčovou námořní základnu Suda před možnými útoky z Íránu. Píše to dnes server ERT News a další řecká média s odkazem na své zdroje. Armáda oficiálně informaci nepotvrdila.

Shein jde na burzu, ale za zlomek svého dřívějšího ocenění

Čínský gigant levné módy Shein v pondělí spustil dlouho očekávaný vstup na hongkongskou burzu. Mohla by dosáhnout hodnoty 27 miliard dolarů (téměř 558 miliard korun). Finální cena bude oznámena poslední srpnový den. Obchodování začne 1. září.

Dvě děti zahynuly, sedm zraněno při ukrajinském náletu na Krasnodar

Dvě děti přišly o život a dalších devět lidí, včetně sedmi dětí, utrpělo zranění při náletu ukrajinských dronů na Krasnodar na jihozápadě Ruska. Trosky dronů zasáhly obytné budovy a také sklady, ve kterých vypukl požár, uvedl gubernátor Krasnodarského kraje Veniamin Kondraťjev. Ukrajinská armáda v noci na dnešek podle svého prohlášení zasáhla ruský letoun MiG-29 a dvě ruské lodě v Černém moři. Rusko zase uvedlo, že trefilo tanker poblíž Oděsy, píše agentura Reuters.

Mikroplasty pronikají do těl amazonských zvířat

Mikroplasty se v Amazonii dostávají i do míst vzdálených od velkých měst a postupně procházejí celým potravním řetězcem. Vědci je našli v rybách, netopýrech, tapírech i krabech. Některé druhy ptáků navíc používají plastový odpad při stavbě hnízd.

Zatímco námořník sloužil na Blízkém východě, pohraniční hlídka zadržela jeho otce

Zatímco americký námořník Joshua Aviles slouží více než devět měsíců na letadlové lodi USS Abraham Lincoln, která byla nasazena na Blízkém východě, pohraniční hlídka zadržela jeho otce. Ministerstvo vnitřní bezpečnosti uvedlo, že služba v armádě nezajišťuje protekci před zadržením z důvodu ilegálního pobytu v zemi.

Masa odpadu v Guineji pohřbila domy i lidi. Desítky mrtvých

Nejméně 30 lidí v neděli zahynulo při sesuvu odpadu v Guineji. Masa odpadu pohřbila chatrče i s lidmi. Několik domů bylo zničeno, probíhá pátrání po přeživších, kteří mohli zůstat uvězněni pod odpadem. Úřady měly ze zhroucení skládky obavy.

Volby v Kazachstánu podle očekávání ovládla strana stojící za prezidentem

Nedělní parlamentní volby v Kazachstánu podle očekávání jasně ovládla strana Adilet podporující prezidenta Kasyma-Žomarta Tokajeva. Strana, kterou letos založili jeho spolupracovníci, získala přes 71 procent hlasů, oznámila dnes podle agentury Reuters volební komise. Výsledek společně s předchozím sloučením dvou komor parlamentu do jedné podle médií posílí prezidentovu pozici.

Indie obnovuje staré vodní systémy

Nedostatek vody a stále méně předvídatelné srážky nutí indické komunity hledat řešení v minulosti. Vesnice napříč zemí proto obnovují studny, nádrže a hliněné hráze, které po staletí zachycovaly monzunovou vodu. Tradiční stavby pomáhají doplňovat podzemní zásoby a často fungují lépe než moderní infrastruktura.

Radoslav Kováč převzal fotbalisty Plzně

Viktoria Plzeň našla náhradu za odvolaného Martina Hyského. Novým hlavním trenérem se stal Radoslav Kováč, který podepsal smlouvu do konce sezony. Součástí dohody je také opce na další dva roky.

Zdravotní stav norského krále se během hospitalizace zhoršuje, informoval královský palác

Zdravotní stav norského krále Haralda V. se během víkendu zhoršil. Devětaosmdesátiletý panovník zůstává v nemocnici, kde lékaři kromě problémů souvisejících s chudokrevností léčí také bakteriální infekci v krvi. Podle královského paláce je jeho stav stabilní a na léčbu antibiotiky reaguje.

Muž nechal sedmiletého syna v půlce výstupu na horu Fudži. Vrátil se pro něj za pět hodin

Muž nechal svého sedmiletého syna samotného na hoře Fudži, zatímco sám pokračoval ve výstupu se starším synem. Chlapec podle policie zůstal několik hodin bez dozoru ve výšce kolem 2500 metrů nad mořem. Otec si od policistů vysloužil jen napomenutí.

Macron slíbil Zelenskému střely do protivzdušných systémů

Francouzský prezident Emmanuel Macron dnes slíbil hlavě ukrajinského státu Volodymyru Zelenskému dodávky střel do systémů protivzdušné obrany. Oznámil to na síti X. Zelenskyj uvedl, že během telefonátu mu Macron řekl, že Francie pomůže Ukrajině také v jednáních s dalšími zeměmi, které mají nedostatkové střely do protivzdušných kompletů Patriot. Ukrajina, která od února 2022 vzdoruje ruské invazi, se v poslední době jen s obtížemi brání útokům balistickými raketami. Důvodem je podle dostupných informací nedostatek munice do patriotů.

Průmysl táhne eurozónu vzhůru, podnikatelská aktivita je nejsilnější za devět měsíců

Podnikatelská aktivita v eurozóně v srpnu rostla nejrychlejším tempem za devět měsíců. Oživení táhl především průmysl, který zaznamenal nejlepší výsledek za více než čtyři roky. Firmám zároveň přibývají nové zakázky a po několika měsících začaly znovu nabírat zaměstnance.

Z Bulharska odletěly tankovací letouny USA, jejichž rozmístění kritizoval Írán

Leteckou základnu Bezmer na jihovýchodě Bulharska opustila dvojice amerických vojenských tankovacích letounů, jejichž tamní rozmístění kritizoval Írán. Dnes o tom informovala agentura Reuters. Deník Financial Times (FT) tento týden napsal, že i kvůli těmto tankovacím strojům zvažovali íránští představitelé údery na cíle v Bulharsku.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama