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

Litva testuje ukrajinský systém ochrany před drony

Litva testuje systém na ochranu před drony vyvinutý na Ukrajině. Systém Sky Fortress (Nebeská pevnost) je navržen tak, aby detekoval nízko letící objekty, napsala dnes agentura DPA.

Skupina G7 ihned uvolní významné zásoby nafty, shodli se lídři zemí

Skupina hospodářsky vyspělých zemí G7 v příštích čtyřech měsících koordinovaně uvolní 100 milionů barelů nafty a ropy, shodli se dnes lídři států v prohlášení zveřejněném italskou vládou. Již během příštích 20 dnů vyšlou země skupiny prostřednictvím Mezinárodní agentury pro energii (IEA) na trh významné množství nafty, uvedli prezidenti a premiéři po dnešní videokonferenci. Americký prezident Donald Trump krátce předtím oznámil, že Evropa souhlasila s okamžitým uvolněním části svých zásob nafty.

Francie čelí studentským nepokojům, za jediný den zadrželi 600 lidí

Francouzští policisté v souvislosti s násilnými studentskými protesty a blokádami, které se dotkly stovek škol, jen za dnešní den zatím zadrželi okolo 600 osob. Zaznamenány jsou také případy polévání učitelů benzinem nebo vyhrožování napadené policistce smrtí, napsal web Le Figaro.

Vraždu influencerky Abby Choi projednává soud v Hongkongu. Podezřelí ji pečlivě plánovali

Soud v Hongkongu začal projednávat brutální vraždu modelky a influencerky Abby Choi. Podezřelí jsou její exmanžel a jeho příbuzní, podle prokuratury hrůzný čin pečlivě naplánovali.

Mořské želvy na Galapágách zůstávají překvapivě poblíž pobřeží

Mořské želvy jsou známé dlouhými cestami napříč oceánem. Skupina karet obrovských žijících u Galapág ale vědce překvapila. Během satelitního sledování neopustila ani jedna z nich tamní souostroví a většina se držela poblíž pobřeží.

Brazilci budou v neděli volit prezidenta, první kolo ještě nerozhodne

Na 160 milionů Brazilců může v neděli volit svého prezidenta, který pátou největší zemi světa povede v příštích čtyřech letech. Favority jsou osmdesátiletý prezident Luiz Inácio Lula da Silva a pětačtyřicetiletý syn jeho předchůdce v úřadu Flávio Bolsonaro. Levicový politický veterán Lula má v průzkumech mírný náskok, nezíská ale přes padesát procent, takže rozhodne až druhé kolo 25. října. I to bude zřejmě velmi těsné.

Británie zpět v EU? Burnham připustil přehodnocení brexitu

Britský premiér Andy Burnham připustil, že by Velká Británie v budoucnu mohla uspořádat referendum o návratu země do Evropské unie (EU), tedy zrušení brexitu. Země se podle něj nenachází v dobré pozici a měla by přehodnotit své vztahy s blokem.

Rusko znovu zaútočilo na důležitý most v Kyjevě, oznámil starosta Kličko

Ruská armáda znovu zaútočila na Jižní most v Kyjevě, přes který vede důležitý silniční tah i trasa metra. Dnes ráno to oznámil starosta Vitalij Kličko. Později uvedl, že most je uzavřen pro dopravu a na dalších dvou mostech - Patonově a Metro - je provoz omezen částečně. Ruské ministerstvo obrany prohlásilo, že ruské drony zasáhly silniční a železniční most v Kyjevě, jenž slouží k přesunům vojsk a přepravě vojenského nákladu pro ukrajinskou armádu na Donbase. Jižní most je silniční a jezdí přes něj také metro, píše ruská služba stanice BBC.

Česko má nejnižší nezaměstnanost v EU. V eurozóně zůstala na 6,4 procenta

Česko mělo v srpnu nejnižší nezaměstnanost v Evropské unii. Podle sezoně očištěných údajů klesla na 3,2 procenta, zatímco unijní průměr zůstal na 6,1 procenta. V eurozóně se míra nezaměstnanosti nezměnila a činila 6,4 procenta. Evropský trh práce tak zatím odolává tlaku drahých energií a vyšších úrokových sazeb.

Putin varoval Západ před útokem na Kaliningrad. Pohrozil použitím všech zbraní

Ruský prezident Vladimir Putin v moskevském diskusním klubu Valdaja před odborníky na zahraniční politiku a mezinárodní vztahy prohlásil, že nemá v plánu zaútočit na žádnou evropskou zemi. Pokud však bude napadena Kaliningradská oblast, Moskva bude připravena použít veškerý arzenál, včetně jaderných zbraní.

Sedm vpichů a ohnutá jehla. Svědci popsali zpackanou popravu vražedkyně Christy Pike

Vražedkyně Christa Pike (50 let), která byla v americkém státě Tennessee odsouzena k trestu smrti za vraždu devatenáctileté Colleen Slemmer, je po nepovedeném pokusu o popravu smrtící injekcí v kritickém stavu, uvedl její právník. Svědkové médiím popsali utrpení odsouzené. Lékařští experti vysvětlili, co se pravděpodobně stalo.

Argentina vstoupila do éry bez Messiho výhrou 4:0

Argentina zvládla první zápas po konci reprezentační kariéry Lionela Messiho bez zaváhání. V přípravě porazila Bolívii 4:0 a znovu ukázala, že trenér Lionel Scaloni má dost možností, jak rozdělit odpovědnost mezi více hráčů. O všechny čtyři góly se navíc postarali různí střelci.

Děti v Libanonu usínají hladové. Rodiny nemají peníze ani na lékaře

Konflikt a dlouholetá ekonomická krize připravují děti v Libanonu o jídlo, zdravotní péči i vzdělání. V novém průzkumu uvedlo 22 procent dotázaných domácností, že jejich děti během předchozích dvou týdnů chodily spát hladové. Téměř třetina hlásila, že děti nedostaly potřebnou zdravotní péči, především proto, že na ni rodina neměla peníze.

Británie rozšířila sankce proti Rusku. Zasáhnou osm lodí i šiřitele propagandy

Británie oznámila nový balík sankcí proti Rusku, který zahrnuje 23 osob a subjektů a osm lodí. Opatření mají omezit příjmy z vývozu plynu a zasáhnout prokremelské dezinformační sítě. Týkají se také lidí, které Londýn spojuje s mučením ukrajinských civilistů nebo převýchovou a vojenským výcvikem ukrajinských dětí.

Raketa SpaceX s čtyřčlennou posádkou odstartovala k Mezinárodní vesmírné stanici

Z Floridy dnes odstartovala raketa společnosti SpaceX se dvěma americkými astronauty, jedním kanadským astronautem a ruským kosmonautem. V rámci mise Crew-13 stráví šest měsíců na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS). Informuje o tom agentura AP.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama