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

WHO: Letuška hospitalizovaná v Amsterdamu měla negativní test na hantavirus

V Amsterodamu hospitalizovaná letuška, která vykazovala možné příznaky nákazy hantavirem, na něj měla negativní test, oznámila dnes podle tiskových agentur Světová zdravotnická organizace (WHO). Nizozemka zaměstnaná u letecké společnosti KLM přišla do kontaktu s infikovanou 69letou ženou z výletní lodi MV Hondius, na níž nákaza v Atlantickém oceánu vypukla. Nakažená žena, rovněž Nizozemka, později zemřela v johannesburské nemocnici. Na nákazu dosud zemřeli tři cestující výletní lodi.

Soud rozhodl, že Trumpova nejnovější cla jsou nezákonná, částečně je zablokoval

Nejnovější globální desetiprocentní cla uvalená v únoru americkým prezidentem Donaldem Trumpem podle obchodního zákona z roku 1974 jsou nezákonná, rozhodl ve čtvrtek americký soud pro mezinárodní obchod. Zablokoval je však pouze pro dva soukromé dovozce a americký stát Washington. Rozhodnutí soudu ponechává dočasné celní poplatky, které by měly vypršet v červenci, v platnosti pro všechny ostatní dovozce, zatímco soudy projednají případné odvolání vládou. Píše o tom agentura Reuters.

Trump dal EU ultimátum, aby schválila obchodní dohodu s USA

Donald Trump pohrozil Evropské unii výrazným zvýšením cel, pokud do začátku července nesplní podmínky obchodní dohody se Spojenými státy. Nový termín stanovil na 4. července, tedy den amerického státního svátku.

SUV mění evropská města i klima

Evropa řeší, jak dál naložit s rostoucí oblibou velkých aut. SUV zabírají více místa, spotřebují více energie a při nehodách představují větší riziko. Tlak na změnu sílí ve chvíli, kdy města bojují se znečištěným ovzduším, přehříváním ulic i snahou dostat více lidí z aut do veřejné dopravy, na kola nebo na chodníky.

Austrálie obvinila dvě ženy spojené s ISIS ze zločinů proti lidskosti

Australské úřady obvinily tři ženy spojené s Islámským státem po jejich návratu ze Sýrie. Dvě čelí obvinění ze zločinů proti lidskosti kvůli údajně drženým otrokyním. Třetí žena čelí obvinění z podpory teroristické organizace.

Shakira představila píseň pro mistrovství světa 2026

Shakira připravila novou píseň pro mistrovství světa ve fotbale 2026. První ukázku představila prostřednictvím krátkého videa, které naznačuje podobu celé skladby. Navazuje tak na své předchozí projekty spojené s fotbalovými šampionáty.

Siniaková v Římě nevyužila devět mečbolů a končí

Kateřina Siniaková prožila v Římě jeden z nejbolestivějších zápasů sezony. Česká tenistka měla proti Anně Kalinskaya devět mečbolů, ani jeden ale neproměnila a po více než tříhodinové bitvě vypadla ve druhém kole. Naopak Linda Nosková postupuje dál, když bez větších problémů zvládla duel s Anastasií Zakharova.

Americká armáda zasáhla íránská vojenská zařízení

Hormuzský průliv zažil další vážnou eskalaci. Americká armáda tvrdí, že její lodě čelily íránským raketám, dronům a rychlým člunům. Teherán naopak obviňuje Washington z porušení příměří.

Vítěz bulharských voleb Radev byl pověřen sestavením nové vlády

Vítěz nedávných bulharských parlamentních voleb Rumen Radev dnes získal mandát k sestavení nové vlády, uvedla agentura Reuters. Ihned poté předložil bulharské prezidentce Ilianě Jotovové svůj seznam ministrů, o kterém bude v pátek hlasovat parlament.

Rusko letos nikoho ze zahraničí na oslavy Dne vítězství nezvalo, řekl Ušakov

Rusko letos do zahraničí zvláštní pozvánky na oslavy výročí konce druhé světové války neposílalo, někteří politici z cizích zemí ale sami vyjádřili přání přijet do Moskvy. Dnes to řekl zahraničněpolitický poradce ruského prezidenta Vladimira Putina Jurij Ušakov. V této souvislosti zmínil slovenského premiéra Roberta Fica nebo běloruského autoritářského lídra Alexandra Lukašenka.

Čína odsoudila dva bývalé ministry obrany k trestu smrti s odkladem

Čína v rámci pokračujících čistek v armádě potrestala dva bývalé ministry obrany za korupci. Wej Feng-che a Li Šang-fu dostali trest smrti s dvouletým odkladem, který se má po uplynutí této lhůty změnit na doživotí bez možnosti podmínečného propuštění.

Pašinjan nepřijede na oslavy do Moskvy, ta ostře kritizovala Jerevan

Arménský premiér Nikol Pašinjan dnes oznámil, že se 9. května nezúčastní moskevských oslav vítězství nad nacistickým Německem ve druhé světové válce. Vysvětlil to začínající kampaní před červnovými volbami. Moskva na oplátku kritizovala sbližování Jerevanu se Západem.

Máme se bát pandemie hantaviru? Experti ujišťují, že ne

Vypuknutí hantavirové infekce na palubě expedice MV Hondius vyvolalo rozsáhlou mezinárodní reakci zdravotnických úřadů. Přesto přední odborníci ujišťují, že se lidé nové pandemie, podobné té covidové před šesti lety, obávat nemusí.

Bílý dům chystá novinky ke strategické bitcoinové rezervě

Spojené státy se chystají zveřejnit další informace ke strategické bitcoinové rezervě. Bílý dům řeší, jak sjednotit a zabezpečit kryptoměny držené federálními úřady. Nové oznámení má přijít v příštích týdnech.

Rusko hlásí 347 sestřelených ukrajinských dronů v průběhu noci

Rusko tvrdí, že od středečního večera nad svým územím sestřelilo 347 ukrajinských dronů. Oznámilo to dnes ruské ministerstvo obrany. Podle agentury AFP jde o obzvlášť vysoký počet hlášených ukrajinských dronů. Válčící strany přitom tento týden vyhlásily jednostranná příměří s odlišnými daty. Jednu ženu podle ruských úřadů zabil ukrajinský dron při útoku na mikrobus v Belgorodské oblasti na západě země, další člověk byl těžce zraněn. Čtyři raněné si v noci podle místních úřadů vyžádaly ruské útoky na Dněpropetrovskou oblast na jihovýchodě Ukrajiny, dalších devět raněných oznámily dnes úřady z Charkova.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama