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

Nolanova Odyssea sbírá první nadšené reakce

Nová Odyssea Christophera Nolana má za sebou první projekce a reakce jsou zatím výrazně nadšené. Velkolepá adaptace slavného Homérova eposu dorazí do kin 17. července a už teď se o ní mluví jako o jedné z filmových událostí léta. V hlavních rolích se představí Matt Damon, Anne Hathaway, Tom Holland, Zendaya, Robert Pattinson, Lupita Nyong’o nebo Charlize Theron.

Ženu podezřelou z bombového útoku v Monaku našli mrtvou na Ukrajině

Žena podezřelá z bombového útoku v Monaku, při němž byli zraněni ukrajinský podnikatel Vadym Jermolajev a členové jeho rodiny, byla nalezena mrtvá na Ukrajině. Podle ukrajinské bezpečnostní služby (SBU) zemřela střelnými ranami do hlavy. V souvislosti s její smrtí byli zadrženi dva muži, z nichž jeden je důstojníkem ukrajinského ministerstva obrany.

Vzácné houby pomáhají obnovovat deštný prales na odlehlém atolu Palmyra

Obnova původního pralesa na tichomořském atolu Palmyra, korálovém ostrovním prstenci, který obklopuje mělkou lagunu, nezávisí jen na výsadbě stromů. Klíčovou roli hrají také vzácné půdní houby, bez kterých se zdejší dřeviny nedokážou uchytit. Nový výzkum ukazuje, že právě tento skrytý vztah může rozhodnout o úspěchu rozsáhlé obnovy tamní přírody.

Ukrajina vyslala na moskevský region přes 430 dronů, uvedl primátor Moskvy

Ukrajina během noci na dnešek vyslala na moskevský region přes 430 dronů. Na síti Telegram to oznámil primátor ruské metropole Sergej Sobjanin. O případných škodách se nezmínil. Ukrajinská armáda uvedla, že v noci zaútočila na dva závody spojené s ruským vojensko-průmyslovým komplexem v Brjanské oblasti. Terčem ukrajinských dronových útoků se stalo také osm tankerů ruské "stínové flotily" v Azovském moři, informovala agentura Reuters.

Spekulace jsou u konce. Microsoft zahájil historickou restrukturalizaci herní divize

Microsoft ukončil spekulace a zahájil největší restrukturalizaci herní divize v historii. Opatření zahrnuje propuštění tisíců zaměstnanců, výrazné zmenšení herní divize a odchod čtyř známých studií z portfolia společnosti. Celkem přijde o místo skoro 5 000 zaměstnanců, z toho část byla propuštěna okamžitě. Informují o tom CNET a Forbes.

Sesuv půdy v Číně připravil o život pět lidí, bouře a povodně mají 15 obětí

Čína se potýká s důsledky extrémních srážek a bouří. Sesuv půdy na severozápadě zasypal přes 30 lidí a nejméně pět z nich usmrtil, zatímco silné bouřky v centrální části země si vyžádaly nejméně 15 mrtvých a stovky zraněných. Na jihu přišli kvůli povodním čtyři lidé o život a desetitisíce obyvatel se kvůli povodním také musely evakuovat. Informují o tom dnes tiskové agentury.

Rusko rozsévá balistický teror. Zelenskyj jede do Turecka žádat o pomoc spojence

Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj bude na summitu Severoatlantické aliance (NATO) v Turecku naléhat na spojence, aby dodali systémy protivzdušné obrany. Kyjev je totiž naléhavě potřebuje k ochraně civilní infrastruktury před ruskými balistickými raketami. Zatímco drony obránci dokážou zneškodnit, balistické rakety dál rozsévají zkázu. Zelenskyj chce rovněž před americkým prezidentem Donaldem Trumpem zdůraznit úspěchy ukrajinských dronových útoků v hloubi Ruska.

Spotřeba paliv v Indii v červnu klesla

Indická spotřeba paliv v červnu meziměsíčně klesla o 3,7 procenta na 19,42 milionu tun. Slabší poptávka se projevila u benzinu, nafty, topného oleje i některých průmyslových produktů. Ve srovnání s loňským červnem byla celková spotřeba nižší o 3,1 procenta.

Tanker v Hormuzském průlivu zasáhl neznámý projektil

Lodní doprava v Hormuzském průlivu se obnovuje, napětí však nepolevuje. Ropný tanker u pobřeží Ománu zasáhl neznámý projektil. Teherán se k útoku nepřihlásil, íránská státní média však upozornila, že plavidlo se odklonilo od schválené trasy a ignorovalo varování. Na lodi vypukl požár, nebyly však hlášeny oběti ani zranění. Írán dál upevňuje kontrolu nad průlivem.

Kanada chce až 12 ponorek od německé společnosti TKMS

Kanada si vybrala německou společnost ThyssenKrupp Marine Systems (TKMS) jako dodavatele až 12 konvenčních ponorek. V noci na dnešek o tom informovala agentura AP. Kanadský premiér Mark Carney to označil za největší vojenskou zakázku v historii své země. Německý kancléř Friedrich Merz v prohlášení uvedl, že kanadské rozhodnutí je silným signálem transatlantické a evropské spolupráce v obranném průmyslu.

Sylvester Stallone slaví 80. narozeniny

Sylvester Stallone patří k hercům, kteří dokázali vytvořit postavy, které přesáhly samotné filmy. Rocky Balboa a John Rambo z něj udělali jednu z nejvýraznějších tváří akčního filmu a popkultury. Americký herec, scenárista a producent dnes slaví 80. narozeniny a dál zůstává pracovně aktivní.

KOMENTÁŘ: Největší zahraniční věřitel USA má problém. Jen padá a nikdo neví, co s tím

Letošní vzedmutí dolaru se stává velkým problémem pro Japonsko. Jen oslabil vůči americké měně na nejnižší hodnotu od osmdesátých let, což prodražuje import klíčových surovin do země. Japonsko teď hledá způsob, jak slábnutí měny zastavit.

Ukrajinské útoky poškodily přístavy Vysock a Usť-Luga, Sevastopol neměl dodávky

Ukrajinské dronové útoky dnes poškodily ruské přístavy Vysock a Usť-Luga v Baltském moři, dvě rafinerie a dočasně také připravily o elektřinu Sevastopol, největší město na okupovaném ukrajinském poloostrově Krym. Informuje o tom agentura Reuters, podle níž při dalších ukrajinských úderech zemřel nejméně jeden člověk a několik dalších bylo zraněno.

Hamás oznámil rozpuštění svého vládního výboru v Pásmu Gazy

Palestinské islamistické hnutí Hamás dnes oznámilo rozpuštění svého vládního orgánu v Pásmu Gazy. Uvedla to agentura AFP. Hnutí to označuje za krok k předání moci technokratickému palestinskému výboru. S předáním moci počítá mírový plán, se kterým Izrael a Hamás souhlasily v loňském roce. Nevyřešená zůstává otázka odzbrojení, které Hamás odmítá. Izrael považuje dnešní rozhodnutí za pouze symbolické, píší tamní média.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama