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

Sydney Sweeney zakládá vlastní produkční společnost

Sydney Sweeney po finále Euphoria oznamuje další kariérní krok. Zakládá vlastní produkční společnost Honey Trap a ukazuje, že chce mít v Hollywoodu větší vliv nejen jako herečka, ale i jako producentka.

Trump chce dostat nové modely AI pod dohled vlády

Americký prezident Donald Trump podepsal exekutivní nařízení, které má posílit dohled vlády nad novými modely umělé inteligence. Technologické firmy mají dát úřadům prostor k jejich posouzení ještě před veřejným uvedením. Bílý dům tím mění dosavadní volnější přístup k rychle rostoucí technologii.

Britští policisté zatýkali umírajícího, kdežto vrah ze sebe dělal oběť rasového útoku. Záběry z kamer odhalily děsivé skutečnosti

Britští policisté zveřejnily záznamy z kamer loňské vraždy osmnáctiletého studenta Henryho Nowaka. Záznam odhalil, že policisté umírajícího člověka na zemi zatkli a spoutali, přičemž si nevšímali jeho smrtelných zranění.

Plocha Ruskem okupovaného území na Ukrajině se v květnu opět zmenšila

Ukrajina v květnu dobyla zpět přibližně 282 kilometrů čtverečních, čímž druhý měsíc za sebou zmenšila plochu území okupovaného Ruskem. Uvedla to dnes agentura AFP s odvoláním na vlastní analýzu údajů poskytnutých americkým Institutem pro studium války (ISW). V dubnu se plocha území ovládaná Moskvou - poprvé za dva a půl roku - zmenšila o přibližně 120 kilometrů čtverečních, dodala AFP.

Mikroplasty z pitné vody by mohla odstranit upravená řasa

Mikroskopické kousky plastů dnes plavou prakticky všude, od lesních tůní až po pitnou vodu, a běžné čistírny si s nimi neumí poradit. Vědci z University of Missouri ale objevili překvapivého spojence v boji s tímto globálním znečištěním. Geneticky upravené řasy dokážou drobné částice plastu přitáhnout jako magnet a vytvořit z nich chomáče, které se z vody snadno odstraňují. Jako bonus navíc příjemně voní po citrusové kůře.

Izrael tvrdí, že mu USA povolily zasáhnout Bejrút, pokud Hizballáh zaútočí

Izraelský ministr obrany Jisrael Kac uvedl, že jeho země získala souhlas Spojených států k úderu na jižní předměstí Bejrútu, baštu militantního hnutí Hizballáh, v případě útoku této proíránské skupiny na izraelské území. S odkazem na prohlášení Kacovy kanceláře o tom napsala agentura AFP.

Bitcoin spadl pod 70 tisíc dolarů

Bitcoin v úterý prohloubil pokles a dostal se pod hranici 70 tisíc dolarů. Trh dál vstřebává první zveřejněný prodej bitcoinů společností Strategy, která patří mezi největší firemní držitele této kryptoměny. Na náladě investorů se zároveň podepsalo i ochlazení na akciových trzích.

Lesních požárů bylo loni méně. Přesto způsobily rekordní škody

Lesní požáry způsobily v roce 2025 rekordní finanční škody. Informoval o tom list The Independent s odkazem na studii zveřejněnou v časopisu Nature. Vyšly dráž než hurikány, zemětřesení a povodně dohromady, přestože jich bylo méně. Vědci popsali, jak se chování lesních požárů mění.

Trump chce uvalit další cla. Na mušce má Brazílii

Úřad obchodního zástupce Spojených států (USTR) navrhl uvalení cla ve výši 25 procent na Brazílii. Jako důvod uvedl nekalé obchodní praktiky. Úřad vyšetřuje několik dalších obchodních partnerů USA, kteří by mohli čelit novým clům.

Trump o rozhovorech s Íránem: Je mi to jedno, začíná to být nuda

Americký prezident Donald Trump bagatelizoval možný krach mírových rozhovorů s Íránem. Prohlásil, že jednání „začínají být nudná“ a že „je mu úplně jedno“, jestli skončí. Podle íránské tiskové agentury Tasnín íránští vyjednavači zastavili dialog a předávání zpráv s USA kvůli izraelské vojenské aktivitě v Libanonu.

USA uvažují o rozmístění jaderných zbraní v dalších evropských zemích NATO

Spojené státy uvažují o rozmístění jaderných zbraní v dalších evropských zemích, které jsou v NATO, píše dnes list Financial Times (FT). Cílem je ujistit spojence, že omezení americké konvenční vojenské podpory neoslabí bezpečnostní záruky. Zájem o rozmístění amerických jaderných zbraní už projevily Polsko a některé pobaltské země.

Libanon oznámil částečné příměří mezi Izraelem a Hizballáhem

Libanon oznámil dohodu o částečném zastavení útoků mezi Hizballáhem a Izraelem. Příměří se týká především Bejrútu a jeho předměstí, boje na jihu Libanonu však pokračují a situaci dál komplikuje napětí mezi Spojenými státy a Íránem.

Ogrodníková ovládla oštěp na Odložilově memoriálu

Bronzová olympijská medailistka Nikola Ogrodníková se po mateřské pauze dál vrací do formy. Na Odložilově memoriálu v Praze vyhrála soutěž oštěpařek výkonem 59,87 metru. Dařilo se také dálkaři Radku Juškovi, koulaři Tomáši Staňkovi nebo oštěpaři Martinu Konečnému, který si výrazně vylepšil osobní rekord.

Kyjev a Dnipro čelily ruským vzdušným úderům, nejméně devět mrtvých, tvrdí úřady

Ruský vzdušný úder na ukrajinské město Dnipro v noci na dnešek zabil nejméně pět lidí, dalších 25 zranil. Podle agentur Reuters a AFP to uvedly místní úřady. Rozsáhlému vzdušnému úderu čelil v noci i Kyjev. Starosta Vitalij Kličko uvedl, že v Kyjevě útoky zabily čtyři lidi a zranily jich dalších 58. V metropoli na několika místech vypukly požáry a část města zůstala bez proudu, dodal Kličko. Brzy ráno se podle agentury Reuters v Kyjevě znovu ozývaly výbuchy.

Kolumbii čeká napjaté finále prezidentských voleb

Kolumbijské prezidentské volby míří do druhého kola. V něm se 21. června utkají pravicový populista Abelardo de la Espriella a levicový senátor Iván Cepeda. První kolo ukázalo hluboce rozdělenou zemi, kde voliči dali jasně přednost výrazným politickým pólům před tradičním středem.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama