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

Stát znovu nabízí lidem Dluhopisy Republiky

Ministerstvo financí po letech znovu spustilo prodej státních dluhopisů pro domácnosti. Lidé mohou od čtvrtka investovat do tří typů obligací, a to do pětiletého fixního dluhopisu, pětiletého protiinflačního dluhopisu a tříměsíčního Flexi Bondu. Stát chce v první emisi získat zhruba dvacet miliard korun.

Postoj USA vůči Tchaj-wanu zůstává stejný, uvedl Rubio v Číně

Postoj Spojených států vůči Tchaj-wanu se nezměnil, ale bylo by chybou, kdyby se Čína Tchaj-wanu zmocnila silou. V komentáři pro televizi NBC News to dnes řekl americký ministr zahraničí Marco Rubio, který na návštěvě Číny doprovází amerického prezidenta Donalda Trumpa, jenž se dnes setkal se svým čínským protějškem Si Ťin-pchingem.

Rubio se v Pekingu stal trendem čínského internetu, Muska si Číňané fotili

Záběry amerického ministra zahraničí Marka Rubio na návštěvě Pekingu se staly hitem čínských sociálních sítí, píše web stanice BBC. Na platformě Weibo nabývá na popularitě video Rubia, jak stojí ve Velkém sále lidu, vzhlíží ke stropu a zvedá palec nahoru. Pak se obrací k šéfovi Pentagonu Peteu Hegsethovi a ukazuje ke stropu. Ze členů delegace prezidenta Donalda Trumpa zaujal také šéf firmy Tesla Elon Musk, kterého čínští hosté na státní večeři dnes žádali o svolení si ho vyfotit a miliardář šklebil, píše deník The Guardian.

Britský ministr zdravotnictví Streeting oznámil rezignaci na vládní funkci

Britský ministr zdravotnictví Wes Streeting dnes oznámil rezignaci na svou vládní funkci. Podle stanice Sky News se předpokládá, že se chce ucházet o post šéfa Labouristické strany a nahradit v jejím čele premiéra Keira Starmera. Šéf labouristů čelí sílícímu tlaku členů vlády i labouristických poslanců, aby rezignoval či stanovil datum odchodu z funkce.

Hormuzský průliv musí být otevřený, shodli se Trump a Si

Hormuzský průliv musí zůstat otevřený kvůli volné přepravě ropy a zemního plynu, shodli se podle Bílého domu americký prezident Donald Trump a jeho čínský protějšek Si Ťin-pching na summitu v Pekingu. Bílý dům na sociální síti X setkání označil za dobré. Trump v projevu na státní večeři pozval Sia na návštěvu Bílého domu 24. září. Trump i Si se domnívají, že vztah Pekingu a Washingtonu je nejdůležitější bilaterální vztah na světě, prohlásil podle stanice CNN čínský prezident.

Otrávila manžela a napsala knihu o truchlení. Kouri Richins dostala doživotí

Kouri Richins ze státu Utah, která po náhlé smrti svého manžela Erica vydala dětskou knihu o truchlení, byla odsouzena k doživotnímu trestu bez možnosti podmínečného propuštění. Soud ji nyní uznal vinnou z manželovy vraždy.

Maduro je v USA v cele s 18 vězni, čte bibli a učí se anglicky, řekl jeho syn

Venezuelský exprezident Nicolás Maduro, jehož začátkem ledna unesly americké jednotky a který čelí v USA obvinění z narkoterorismu, sdílí v New Yorku vězeňskou celu s 18 dalšími vězni. Pravidelně telefonuje své rodině, čte bibli a učí se anglicky, řekl jeho syn Nicolás Maduro Guerra německému týdeníku Der Spiegel. V rozhovoru, zveřejněném ve středu, také popřel, že by jeho otec jakýmkoli způsobem pomáhal k pašování kokainu do USA.

Ukrajinský protikorupční soud poslal šéfa kanceláře prezidenta Zelenského Jermaka do vazby

Ukrajinský nejvyšší protikorupční soud dnes poslal bývalého šéfa prezidentské kanceláře Andrije Jermaka do vazby a zároveň stanovil kauci na 140 milionů hřiven (66 milionů Kč). Informovala o tom agentura Reuters. Jermak, který patřil k vlivným spojencům prezidenta Volodymyra Zelenského, čelí obviněním z praní špinavých peněz. Jermak vinu odmítá. Národní protikorupční úřad Ukrajiny (NABU) v úterý uvedl, že Zelenskyj není předmětem žádného vyšetřování.

Svět potřebuje zbraně a pacifistické Japonsko na to slyší

Světem zmítají války a roste hlad po zbraních a munici. Počítat se přitom musí s novým hráčem – dlouhodobě pacifistickým Japonskem. Země vycházejícího slunce se přizpůsobuje geopolitickému vývoji posledních let a zrušila zákaz vývozu smrtících zbraní. To představuje příležitost pro tamní zbrojaře.

Lotyšská premiérka Evika Silina rezignuje

Lotyšská středopravicová premiérka Evika Siliňová rezignuje, informovala dnes veřejnoprávní stanice LSM, podle níž to znamená pád vlády pobaltské země. Děje se tak pět měsíců před plánovanými parlamentními volbami. Agentura Reuters o den dříve napsala, že vláda ztratila parlamentní většinu, neboť jeden z koaličních partnerů, levicově orientovaná strana Progresivní, oznámila, že už nebude podporovat kabinet.

Kyjev po masivním ruském útoku dronů a střel hlásí mrtvého a 29 zraněných

Ukrajinské hlavní město Kyjev čelilo masivnímu nočnímu útoku ruských střel a dronů, který si vyžádal nejméně jednoho mrtvého a 29 zraněných. Informovali o tom dnes ráno místní představitelé, podle kterých bylo zasaženo několik budov včetně obytných domů. Ukrajinské letectvo oznámilo, že útoky cílily i na další regiony země napadené Ruskem, včetně Charkovské, Sumské, Černihivské nebo Oděské oblasti.

Velkolepé uvítání a varování. Trump jednal se Si Ťin-pchingem

Americký prezident Donald Trump se při své návštěvě Číny po letech setkal se svým čínským protějškem Si Ťin-pchingem. Setkání se neslo v pozitivním duchu, zdrojem napětí však byla otázka Tchaj-wanu. Obě hlavy státu hovořily o důležitosti spolupráce, Si nicméně Trumpa varoval před vměšováním do vnitřních záležitostí Číny.

Dva roky vězení za smrt Matthewa Perryho. Odsouzen byl poradce pro drogovou závislost

Jeden z mužů zapojených do případu smrti herce Matthewa Perryho půjde na dva roky do vězení. Erik Fleming podle amerických médií pomáhal shánět ketamin, který hvězdu seriálu Přátelé zabil. Soud ho zároveň poslal na tři roky pod dohled úřadů po propuštění.

El Niño se vrací a může přinést další mimořádně horký rok

Svět se po konci La Niñy znovu přibližuje klimatickému jevu El Niño. Naznačují to rekordně teplé oceány i data z letošního března, který patřil k nejteplejším v historii měření. Klimatická centra očekávají, že se El Niño rozvine během léta a vydrží minimálně do konce roku.

Paris Jackson uspěla ve sporu se správci pozůstalosti Michaela Jacksona

Paris Jackson, dcera Michaela Jacksona, uspěla v dalším soudním sporu týkajícím se správy otcovy pozůstalosti. Soud rozhodl, že 625 tisíc dolarů vyplacených externím právním firmám se musí vrátit zpět do majetku zesnulého zpěváka.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama