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

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.

V Číně udeřila silná bouře. Evakuován byl více než milion lidí

Východní pobřeží Číny zasáhl tajfun Dolphin, který si vynutil evakuaci více než milionu obyvatel a ochromil dopravu včetně finanční metropole Šanghaje. Bouře přinesla prudký déšť, záplavy a vítr o rychlosti až 150 kilometrů za hodinu. Úřady varují, že nebezpečí ještě nepominulo.

V USA ubylo 23 tisíc pracovních míst. Akcie vystoupaly na rekord

Americký trh práce v červenci překvapivě ztratil 23 tisíc pracovních míst. Slabá čísla ale burzy nezastavila. Investoři očekávají, že horší vývoj zaměstnanosti přiměje centrální banku k opatrnějšímu rozhodování o úrokových sazbách.

Motýli po celém světě mění svá území kvůli oteplování

Motýli po celém světě stále častěji mění oblasti, ve kterých žijí. Některé druhy se šíří do nových míst, jiné ze svých původních stanovišť mizí nebo se stěhují do vyšších nadmořských výšek. Rozsáhlý výzkum ukazuje, že hlavním důvodem jsou rostoucí teploty a častější výkyvy počasí. Změny zároveň naznačují, že se proměňují celé ekosystémy.

Tchaj-wan při vojenském cvičení zpomalil internet

Tchaj-wan během rozsáhlého vojenského cvičení poprvé cíleně zpomalil mobilní internet. Úřady tím simulovaly omezení komunikace, které by mohlo nastat při přírodní katastrofě nebo případném útoku.

KOMENTÁŘ: Nečekaná zpráva pro investory. Na akciích se děje něco, co se nestalo čtyři roky

Boom umělé inteligence způsobil, že americký akciový trh přestává být elitním klubem pro pár vybraných společností. Místo několika tahounů investoři dávají šanci pestřejší paletě titulů. Rovnoměrně vážený index S&P 500 proto po dlouhých měsících poráží ten klasický.

Trump jmenoval Willa Scharfa novým hlavním právním poradcem Bílého domu

Novým hlavním právním poradcem Bílého domu a asistentem prezidenta se od 1. září stane Will Scharf, který dosud působil jako tajemník personálu Bílého domu a zajišťoval administrativu spojenou s prezidentovou agendou. Oznámil to americký prezident Donald Trump v příspěvku na své sociální síti Truth Social.

Ukrajinský útok v Nižněkamsku zabil podle úřadů 12 lidí, mířil asi na rafinérii

Dvanáct lidí zemřelo a dalších 39 utrpělo zranění při rozsáhlém náletu ukrajinských dronů na Nižněkamsk v Tatarstánu, uvedla podle agentury TASS tisková služba vedení této republiky ve středním Rusku. Cílem útoku byl zřejmě rafinérský komplex v Nižněkamsku.

U Sochy svobody v New Yorku se převrátila loď, zahynula žena a dítě

Žena a malé dítě přišly o život v newyorském přístavu, kde se poblíž Sochy svobody převrátila loď. Záchranářům se podařilo vytáhnout z vody 12 lidí, ale pro sedmadvacetiletou ženu a holčičku ve věku pěti měsíců přišla veškerá pomoc příliš pozdě. Úřady zadržely provozovatele plavidla. Informují o tom dnes místní média.

Izrael odmítá Trumpův mírový plán pro Gazu, oznámil premiér Netanjahu

Izraelský premiér Benjamin Netanjahu odmítl patnáctibodový plán amerického prezidenta Donalda Trumpa pro poválečné uspořádání Pásma Gazy. Prohlásil, že Izrael nestáhne své vojáky, dokud nebude palestinské hnutí Hamás skutečně odzbrojeno.

Vyčerpané české turisty v Rakousku zachraňovaly policejní vrtulníky

O dvou víkendových případech letecké záchrany vyčerpaných českých turistů v rakouských Alpách dnes informují rakouská média. Skupina čtyř českých turistů se ocitla v nouzi a na konci byla zcela vyčerpaná na túře pod rakouskou horou Traunstein. Češi přecenili své síly a slepě se spoléhali na aplikaci, píše dnes o sobotní události server Kronen Zeitung. Ve druhém případě policejní vrtulník v sobotu zachraňoval českou rodinu s vyčerpanou desetiletou dívkou na hoře Grosser Donnerkogel. Píše o tom server MeinBezirk.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama