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

Reklama

Doporučujeme

Maďarsko musí urychlit reformy, aby získalo zmrazené fondy EU, uvedla šéfka EK

Maďarsko potřebuje urychleně pracovat na reformách, které jsou potřeba k uvolnění zmrazených unijních fondů. Po telefonátu s maďarským opozičním lídrem a vítězem nedělních voleb Péterem Magyarem to dnes uvedla předsedkyně Evropské komise Ursula von der Leyen. Maďarsko se podle ní po volbách vrátilo do samého srdce Evropy, kam vždy patřilo.

Taylor Swift získala nejvíc nominací na American Music Awards 2026

American Music Awards letos znovu ukazují, kdo právě kraluje hudební scéně. Nejvíc nominací získala Taylor Swift, ale těsně za ní se drží i další velká jména a nováčci, kteří letos patří k nejvýraznějším objevům.

Bývalý student na střední škole v Turecku začal střílet po žácích, šestnáct lidí zranil

Střelec na střední škole v jihovýchodním Turecku zahájil palbu po žácích. Útočník, přibližně osmnáctiletý muž, zranil nejméně šestnáct lidí, pak obrátil zbraň proti sobě a zastřelil se.

Ropovod Družba bude opět funkční do konce dubna, řekl Zelenskyj

Ropovod Družba bude opět funkční do konce dubna. Na tiskové konferenci po jednání s německým kancléřem Friedrichem Merzem to dnes v Berlíně řekl ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. V lednu ropovod na západě Ukrajiny poškodil ruský dronový útok. Maďarsko a Slovensko, do kterých ropovod přepravoval ruskou ropu, obviňovaly Kyjev, že s jeho opravou schválně otálí.

Meloni: Itálie pozastavuje obrannou dohodu s Izraelem

Italská vláda pozastavila automatické prodlužování dohody o spolupráci v oblasti obrany s Izraelem kvůli současné situaci na Blízkém východě a několika konkrétním incidentům. V úterý to oznámila premiérka Giorgia Meloni.

Ruské drony útočily na ukrajinský přístav Izmajil, poškodily panamskou loď

Ruské drony v noci na dnešek zaútočily na přístav Izmajil v Oděské oblasti na jihu Ukrajiny a poškodily loď plující pod panamskou vlajkou. Další dron zasáhl civilní obchodní plavidlo plující pod vlajkou Libérie; při útoku nebyl nikdo zraněn. Informoval o tom ukrajinský vicepremiér Oleksij Kuleba, kterého citovala agentura Reuters.

Japonská centrální banka podpořila růst bitcoinu

Bitcoin se v pondělí dostal nad 74 tisíc dolarů a jedním z důvodů byla i změna tónu z Japonska. Guvernér tamní centrální banky Kazuo Ueda naznačil, že na zasedání 28. dubna nejspíš nepřijde další zvýšení sazeb. Pro riziková aktiva je to důležitý signál, protože část trhu dál stojí na levném financování v jenech.

Ceny ropy klesají. Naději na dohodu s Íránem tlumí obavy z další eskalace

Ceny ropy v úterý klesly, přestože napětí na Blízkém východě zůstává vysoké. Trhy reagují na kombinaci dvou protichůdných faktorů. Na jedné straně zohledňují eskalaci v podobě americké blokády íránských přístavů, na straně druhé opatrnou naději, že Washington a Teherán by mohly pokračovat v jednáních.

V Baltském moři umírá keporkak, úřady ukončily záchranu

Desetimetrový samec keporkaka, který se před několika týdny dostal do mělkých vod u severního pobřeží Německa, zřejmě nepřežije. Poté, co opakovaně uvízl v mělčinách, nyní leží v malé zátoce poblíž ostrova Poel a záchranné týmy otevřeně přiznávají, že jeho záchrana není možná. Úřady a odborníci proto vyzývají veřejnost, aby nechala zvíře v klidu prožít jeho zbývající dny.

Zakladatel Evergrande se přiznal k podvodu

Zakladatel čínské developerské společnosti Evergrande, Sü Ťia-jin, se u soudu přiznal k několika trestným činům včetně podvodů při získávání financí a úplatkářství. Případ uzavírá pád jednoho z nejvýraznějších podnikatelů, který symbolizoval vzestup i krizi čínského realitního trhu.

Vance: USA dosáhly v rozhovorech s Íránem pokroku, Teherán nyní musí jednat

Spojené státy v rozhovorech s Íránem dosáhly značného pokroku. V rozhovoru se stanicí Fox News to v noci na dnešek prohlásil americký viceprezident J. D. Vance, který jednání v pákistánské metropoli Islámábádu za americkou stranu vedl. Rozhovory skončily v neděli bez dohody, podle Vanceho je nyní na Teheránu, aby jednal.

Skandál v USA: Vlivný demokrat rezignuje kvůli obviněním ze sexuálního napadení

Americký kongresman Eric Swalwell oznámil, že rezignuje na svůj mandát ve Sněmovně reprezentantů. Rozhodnutí přichází po sérii závažných obvinění ze sexuálního obtěžování a v době, kdy se proti deokratovi rozbíhá etické vyšetřování i trestní prověrky.

Španělský premiér Sánchez jednal s čínským prezidentem Siem o užších vztazích

Španělský premiér Pedro Sánchez dnes pokračuje v návštěvě Číny, kde se setkal s prezidentem Si Ťin-pchingem. Oba představitelé slíbili, že prohloubí vzájemné vztahy obou zemí, a zároveň se zavázali chránit globální mír v době, kdy se světový řád podle slov Si Ťin-pchinga "rozpadá", napsala agentura Reuters.

Magyar chce pozastavit zprávy veřejnoprávních médií, dokud nebudou nestranné

Vítěz nedělních parlamentních voleb v Maďarsku Péter Magyar a jeho strana Tisza chtějí pozastavit zpravodajství veřejnoprávních médií, dokud nebudou moci zajistit nestranné zpravodajství. Magyar to dnes řekl podle agentury Reuters.

Zlatí orli se mohou vrátit do Anglie po více než 150 letech

Zlatí orli by se mohli znovu objevit na anglickém nebi. Po více než 150 letech absence se rýsuje plán na jejich návrat. Vláda už uvolnila milion liber na program obnovy a první mláďata by mohla být vypuštěna už příští rok.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama