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

Izraelští osadníci zapálili dvě mešity na Západním břehu

Izraelští osadníci zaútočili na několik palestinských obcí na okupovaném Západním břehu. Zapálili dvě mešity, poškodili auta a zemědělskou půdu a na budovách zanechali nenávistné nápisy. Násilí přišlo dva dny po střetu u vesnice Tal, při kterém zemřeli čtyři Palestinci a dva Izraelci.

Otočka Trumpovy influencerky o 180 stupňů. Laura Loomer přiznala, že byla „oklamaná“ ruskou propagandou

Jedna z nejvýraznějších představitelek americké krajní pravice Laura Loomer překvapila zásadní změnou postoje k válce na Ukrajině. Dlouholetá podporovatelka prezidenta Donalda Trumpa po návštěvě Kyjeva veřejně přiznala, že v minulosti uvěřila ruské propagandě a šířila nepravdivé informace o Ukrajině.

Firemních bankrotů v Česku přibylo. Je jich nejvíce od roku 2017

České soudy během prvního pololetí letošního roku vyhlásily 418 bankrotů obchodních společností. Jejich počet meziročně vzrostl o devět procent a dostal se nejvýše od roku 2017. Ještě rychleji přibývaly insolvenční návrhy.

Rusko zaútočilo na Charkov, Kyjev i Kryvyj Rih. Zemřela jedna žena

Při ruském útoku na východoukrajinský Charkov zahynula 40letá žena a nejméně deset dalších lidí utrpělo zranění. Mezi zraněnými jsou také desetiletý chlapec a sedmnáctiletá dívka. Informoval o tom náčelník správy Charkovské oblasti Oleh Syněhubov. Ruské ministerstvo obrany mezitím oznámilo dobytí další vesnice na východě Ukrajiny.

Oteplování a pesticidy společně mění fungování sladkovodních ekosystémů

Sladkovodní ekosystémy čelí současně rostoucím teplotám i chemickému znečištění. Nový experiment ukazuje, že právě kombinace těchto dvou vlivů může výrazně proměnit potravní vztahy mezi vodními organismy, zpomalit rozklad organické hmoty a narušit koloběh živin. Zároveň se ukázalo, že dopady nejsou stejné po celý rok, ale výrazně se liší mezi zimou a létem.

Nejsilnější letošní tajfun zasáhl Čínu, zrušeny byly stovky letů

Tajfun Noul přinesl na jih Číny vydatné deště a silný vítr, zasáhl také Hongkong. V provincii Kuang-tung úřady evakuovaly více než 801 000 lidí a zrušeny byly stovky letů. Noul mezitím zeslábl na tropickou bouři, informovala dnes agentura AP. Podle čínské státní agentury Nová Čína jde o nejsilnější tajfun, který letos zasáhl čínskou pevninu.

Po útoku na pochod hrdosti v Berlíně policie pátrá po 21letém podezřelém

Německá policie pátrá po 21letém muži, kterého podezřívá ze sobotního útoku na akci na podporu práv komunity LGBT+ v Berlíně. Podle mluvčího hasičů při útoku zahynula jedna žena, 16 dalších lidí utrpělo zranění, z toho tři jsou v ohrožení života. Podezřelý Abdul B. má podle policie vazby na islamistickou scénu, motiv činu je ale nejasný. Policisté incident vyšetřují jako úmyslný útok. Nevylučují, že měl Abdul B. komplice.

Při ruských útocích na Ukrajinu zemřelo nejméně patnáct lidí. Rusové útočili i na výstavu dronů

Nejméně 15 lidí zahynulo při pátečních ruských útocích na Ukrajinu. Nejtragičtější bilanci měl úder balistickými raketami na výstavu dronových technologií nedaleko Kyjeva, při němž zemřelo deset lidí a přibližně stovka dalších utrpěla zranění. O útocích informoval ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj.

Šéf OSN navštívil poprvé po 17 letech Sýrii

Generální tajemník OSN António Guterres přijel do Damašku na první návštěvu úřadujícího šéfa světové organizace od roku 2009. Se syrským vedením jedná hlavně o obnově země, návratu vysídlených lidí a posílení mezinárodní podpory. Návštěva zároveň potvrzuje postupný návrat Sýrie na diplomatickou scénu.

Francie nařídila evakuaci dalších sedmi obcí u Bordeaux kvůli požárům

Francouzské úřady v noci na dnešek nařídily preventivní evakuaci sedmi obcí v okolí Bordeaux kvůli rozsáhlým lesním požárům, které se k oblasti blíží. V těchto obcích žije přes 170.000 lidí, ale dvou z nich se evakuace týká jen částečně. Již k pátečnímu večeru se přitom podle úřadů v jihozápadní Francii muselo evakuovat 141.000 lidí. Dalších 60.000 lidí muselo kvůli požárům opustit domovy ve středním Španělsku.

Jemenští Húsíové tvrdí, že zaútočili na Saúdskou Arábii

Jemenští povstalečtí Húsíové dnes oznámili, že raketami zaútočili na Saúdskou Arábii. Několik hodin předtím slíbili odplatu za vzdušné údery na přístavní město Hudajdá, které Rijád provedl v pátek a při nichž byli podle Húsíů zraněni dva lidé. Podle agentury AFP tak dále eskaluje situace na nově otevřené frontě regionálního konfliktu, který začal v únoru americko-izraelskými údery na Írán.

V posunutém termínu se uskutečnila večeře korespondentů, přišel i Trump

V posunutém termínu se v pátek za zesílených bezpečnostních opatření uskutečnila slavnostní večeře Asociace korespondentů Bílého domu. Přišel i americký prezident Donald Trump. Akci před třemi měsíci narušil ozbrojený muž, takže Trump tehdy nestihl pronést projev. Informuje o tom agentura AP.

Loď Starship při zkušebním letu vynesla vylepšené satelity Starlink

Z texaského kosmodromu Starbase v noci na dnešek odstartoval raketový nosič Super Heavy s vesmírnou lodí Starship společnosti SpaceX. Loď vypustila 20 vylepšených satelitů Starlink a vrátila se na Zemi prakticky bez úhony, uvedla agentura Bloomberg.

John Cusack vyměnil film za komiks

John Cusack se v posledních letech před kamerou objevuje méně často. Herectví sice úplně neopustil, větší tvůrčí svobodu však našel při psaní své první grafické knihy.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama