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

Írán zastavuje dialog a výměnu zpráv s USA

Íránský vyjednávací tým zastavuje dialog a předávání zpráv se Spojenými státy pomocí prostředníků, důvodem je izraelské porušování příměří v Libanonu, uvedla dnes agentura Tasním. Zdroj této informace ale nesdělila. Teherán podle agentury hodlá zcela zablokovat Hormuzský průliv, který je významnou dopravní tepnou pro vývoz ropy a plynu z Perského zálivu, a s pomocí spojenců otevřít novou frontu v průlivu Báb al-Mandab, který je klíčovým uzlem pro obchodní plavbu spojující Rudé moře s Adenským zálivem.

KOMENTÁŘ: Už žádná Toyota. Japonský akciový trh korunoval po 22 letech nového vládce

Od roku 2003 platilo, že automobilka Toyota je nejsilnější japonskou společností. Status quo teď ale po dvou dekádách narušil tokijský holding SoftBank. Titul vyrostl díky investicím do AI společností a během půl roku doručil investorům nadstandardní výnos. V čem tkví úspěch SoftBank?

Írán odmítl zprávy o údajně chystané rezignaci prezidenta Pezeškjána

Íránští představitelé označili zprávy o tom, že se íránský prezident Masúd Pezeškján chystá rezignovat, za vymyšlené a za protiíránskou propagandu, jejímž cílem je podkopávat jednotu íránského národa. S odkazem na své zdroje o tom dnes napsala íránská agentura Tasním.

Vláda podnikne kroky k odvolání prezidenta, oznámil Magyar

Maďarský premiér Péter Magyar po dnešním setkání s prezidentem Tamásem Sulyokem prohlásil, že vláda okamžitě zahájí právní kroky nezbytné k výměně prezidenta. Vládní strana Tisza disponuje v parlamentu ústavní většinou. Magyar označuje Sulyoka, který je ve funkci od roku 2024, za loutku předchozího premiéra Viktora Orbána.

Po ruských útocích informují ukrajinské úřady o desítkách raněných

Nejméně osm lidí, včetně tří dětí, utrpělo zranění při útocích ruských dronů v Černihivské oblasti, informovali ukrajinští záchranáři. Dalších šest zraněných si podle záchranářů vyžádal nálet ruských dronů na Oděsu. Devět lidí bylo zraněno při ruských útocích na Charkov a okolí, oznámil šéf správy Charkovské oblasti Oleh Syněhubov. Moskva naopak bez podrobností informovala o likvidaci útočících ukrajinských dronů.

Ropa zdražuje. Trhy znervóznil izraelský postup v Libanonu

Ceny ropy v pondělí 1. června vzrostly o více než dvě procenta. Důvodem je průnik izraelské armády hlouběji do libanonského území. Tento krok, odsouzený mezinárodním společenstvím, vyvolává obavy o pokračující rozhovory mezi USA a Íránem.

Rubio jednal se zástupci Libanonu a Izraele o návrhu plánu na uklidnění situace

Americký ministr zahraničí Marco Rubio hovořil s libanonským prezidentem Josephem Aúnem i izraelským premiérem Benjaminem Netanjahuem o diplomatických jednáních mezi Izraelem a Libanonem a navrhl plán, který by umožnil postupné uklidnění situace. S odvoláním na amerického úředníka to dnes napsala agentura Reuters. Izrael okupuje část Libanonu a ostřeluje mimo jiné pozice libanonské militantní skupiny Hizballáh.

Trump mluví o dohodě. Útoky mezi USA a Íránem ale pokračují

Spojené státy bombardovaly cíle spojené s Íránem v Kuvajtu poté, co islámská republika sestřelila americký dron. Kuvajt informoval, že jeho protivzdušná obrana zachytila několik dronů a raket. I přes vzájemné útoky křehké příměří trvá a jednání o konci války pokračují.

Macron: Francie zadržela tanker plující z Ruska, na který byly uvaleny sankce

Francouzské námořnictvo v Atlantiku zadrželo tanker plující z Ruska, na který byly uvaleny mezinárodní sankce, uvedl na síti X francouzský prezident Emmanuel Macron. Námořnictvo obsadilo plavidlo nazvané Tagor v mezinárodních vodách v neděli při společné operaci s podporou několika partnerů včetně Británie. Podle agentury AFP je to čtvrtý tanker, který Francie takto zastavila.

Výbuch skladu výbušnin v Myanmaru zabil desítky lidí

Silná exploze v severovýchodním Myanmaru připravila o život desítky lidí a další desítky zranila. Neštěstí zasáhlo obec Kaung Tat ve státě Šan poblíž čínských hranic, kterou kontrolují povstalci z Ta'ang National Liberation Army.

Lidstvo už dávno žije na ekologický dluh

Lidstvo žije na obrovský ekologický dluh a současná globální populace už dávno překročila hranici, kterou dokáže Země dlouhodobě unést. Bez drastických změn ve spotřebě zdrojů a přístupu k přírodě hrozí zhroucení ekosystémů, kritický nedostatek potravin i vody a nezvratné zhoršení klimatické krize. Pohodlný život miliard lidí je v současnosti možný jen díky drancování neobnovitelných zásob planety.

Lékaři bez hranic varují: šíření eboly v Kongu je alarmující

Rychlé šíření eboly v Konžské demokratické republice vyvolává vážné obavy zdravotnických organizací. Lékaři bez hranic (MSF) upozorňují, že rozsah epidemie krátce po jejím vyhlášení nemá v historii obdobu.

Volby na Maltě vyhrála vládnoucí Labouristická strana, počtvrté v řadě

Maltský premiér Robert Abela dnes oznámil vítězství své Labouristické strany v předčasných parlamentních volbách, které se konaly v sobotu. Generální tajemník opoziční Nacionalistické strany Charles Bonello v prohlášení pro veřejnoprávní stanici TVM porážku uznal.

Velký bariérový útes mění strategii a sází na zelený luxus

Někdejší chlouba australského turistického průmyslu se mění v hromadu trosek bičovaných slaným tropickým vzduchem. Na ostrovech v oblasti Velkého bariérového útesu leží minimálně šest zcela opuštěných hotelových komplexů, které doposud nenašly investory ochotné zaplatit za jejich obnovu. Místo návratu k zašlé slávě masového turismu osmdesátých let se však začíná prosazovat nová vize. Budoucnost těchto panenských míst by měla patřit ekologicky šetrným projektům s výrazně menší uhlíkovou stopou, které berou ohled na hlubokou klimatickou krizi sužující okolní korály.

Po vítězství Paris St. Germain nad Arsenalem vypukly ve Francii násilnosti

Zranění utrpělo 219 lidí, z toho osm vážná, při násilnostech, které ve Francii vypukly po sobotním vítězství fotbalového klubu Paris St. Germain nad anglickým Arsenalem ve finále Ligy mistrů. Francouzská policie zadržela 780 lidí, 457 z nich bylo vzato do vazby. Dnes to podle agentury AFP oznámil francouzský ministr vnitra Laurent Nuñez.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama