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

Čelní srážka dvou vlaků v Dánsku. Pět lidí je v kritickém stavu

V Dánsku na železničním přejezdu severozápadně od Kodaně se ve čtvrtek brzy ráno čelně srazily dva vlaky. Nehoda si podle zdravotnických zdrojů vyžádala pět těžce zraněných a dalších třináct lidí utrpělo lehčí zranění.

Třinec vyrovnal finále na 2:2 a zlomil Pardubice doma

Finále extraligy nabralo dramatický směr. Třinec zvládl i druhý domácí zápas a po výhře 4:2 dorovnal sérii s Pardubicemi na 2:2. Oceláři tak rychle odpověděli na úvodní porážky z venku a znovu ukázali, že se s nimi musí počítat.

Velšští farmáři žalují firmu kvůli plánovaným elektrickým vedením

Pět set velšských farmářů míří k soudu. Podali hromadnou žalobu na energetickou firmu Green Gen Cymru. Tvrdí, že při plánování nových tras elektrických stožárů porušuje jejich práva a zastrašuje místní lidi.

Rusko bude pozváno na summit G20 na Floridě, mluví se o účasti Putina

Rusko obdrží pozvánku na summit zemí G20, který se bude konat v prosinci na Floridě, napsala v noci na dnešek agentura AFP s odvoláním na zdroj z Bílého domu. List Washington Post s odkazem na představitele administrativy Donalda Trumpa napsal, že prezident má v úmyslu pozvat na schůzku v Miami i šéfa Kremlu Vladimira Putina. Sám Trump dnes novinářům řekl, že o pozvánce pro Putina neví a že pochybuje, že by Putin přijel, i když by to podle něj bylo přínosné. Moskva se k možné Putinově účasti na summitu přímo nevyjádřila.

Princ Harry nečekaně dorazil do Kyjeva a promluvil o válce

Princ Harry překvapil nečekanou návštěvou Ukrajiny. V Kyjevě se setkal s vojáky i zástupci organizací a zdůraznil dopady války i potřebu další podpory. Jeho vyjádření byla otevřenější než u většiny členů královské rodiny.

Akcionáři Warner Bros schválili gigantické spojení s Paramountem

Mediální svět čeká největší otřes posledních let. Akcionáři společnosti Warner Bros Discovery drtivou většinou hlasů podpořili převzetí firmy konkurenčním studiem Paramount Skydance v transakci za 111 miliard dolarů. Pokud obchod posvětí i antimonopolní úřady, vznikne kolos ovládající značky jako Harry Potter, Hra o trůny nebo zpravodajskou síť CNN. Spojení obou gigantů má zásadně změnit tvář Hollywoodu i streamovacích služeb.

Marihuana už v USA nepatří mezi nejnebezpečnější drogy

Spojené státy americké přistoupily k historickému kroku v drogové politice. Administrativa prezidenta Donalda Trumpa oficiálně změnila klasifikaci marihuany, která byla desítky let vedena v nejpřísnější kategorii vedle heroinu nebo LSD. Nově se přesouvá do mírnější skupiny látek, kam patří například anabolické steroidy. Tento posun má zásadní dopad na vědecký výzkum i budoucí dostupnost konopné léčby pro americké pacienty.

Trump nařídil námořnictvu střílet na lodě, jež rozmisťují miny v Hormuzu

Americký prezident Donald Trump oznámil, že nařídil americkému námořnictvu střílet na lodě, které rozmisťují miny ve vodách Hormuzského průlivu. Americké minolovky podle něj současně vodní cestu od min čistí. Šéf Bílého domu to napsal na sociální síti Truth Social s tím, že nařídil ztrojnásobení snah o odminování úžiny. Šéf Bílého domu v dalším příspěvku bez poskytnutí důkazů tvrdí, že USA mají naprostou kontrolu nad Hormuzským průlivem. Ten podle něj zůstane uzavřen, dokud Teherán neuzavře s Washingtonem dohodu.

EU schválila dvacátý balík sankcí proti Rusku, Maďarsko a Slovensko ustoupily

Členské státy Evropské unie dnes finálně schválily dvacátý balík sankcí proti Rusku za jeho invazi na Ukrajinu. Informovalo o tom kyperské předsednictví EU. Maďarsko a Slovensko ve středu uvedly, že nebudou nová omezení blokovat, jestliže bude ruská ropa opět proudit ropovodem Družba do obou zemí. Dnes se tak stalo.

FBI vyšetřuje možnou spojitost mezi úmrtími a zmizeními nejméně deseti vědců

Nejméně deset vědců, kteří se ve Spojených státech zabývali výzkumem jaderných technologií, letectví a vesmíru, v posledních letech zemřelo nebo zmizelo. Federální úřad pro vyšetřování (FBI) se začal zabývat možnou spojitostí mezi jednotlivými případy. Výbor Sněmovny reprezentantů pro dohled vedený republikány tento týden oznámil, že spustí vlastní vyšetřování zpráv o úmrtích a zmizeních těchto osob, jež měly přístup k citlivým vědeckým informacím, píše web stanice CNN.

Čína přečkala americká cla. Válka s Íránem si však vybírá daň

Špatně placení dělníci mají strach o práci, zatímco prudce rostou výrobní náklady a spotřebitelské ceny. O ulici dál lidem mávají humanoidní roboti na technologickém veletrhu. To je realita Číny, která odolala americkým clům, válku s Íránem však začíná pociťovat. Konflikt zamrzl v patové situaci. Hormuzský průliv zůstal zablokován.

Princ Harry cestoval na neohlášenou návštěvu Kyjeva

Britský princ Harry přicestoval dnes do Kyjeva, kde chce naléhavě vyzvat svět, aby nezapomínal na Ukrajinu, čelící pátým rokem ruské agresi, oznámila média. Na neohlášené návštěvě Kyjeva je Harry v době, kdy se zájem světa upírá na Blízký východ a válku Spojených států a Izraele proti Íránu. Druhorozený syn britského krále Karla III. navštívil válčící Ukrajinu již několikrát.

Ruské noční útoky zabily na Ukrajině tři lidi, Rusko hlásí jednu oběť

Ruské noční útoky na Ukrajinu si v Dnipru vyžádaly životy dvou lidí, dalších deset podle místních úřadů utrpělo zranění. Podle náčelníka správy regionu Oleksandra Hanžy jsou mezi zraněnými i děti. Jeden člověk zemřel podle úřadů také při útoku v Žytomyrské oblasti. Ruské úřady informují o ukrajinských útocích v Samarské oblasti, kde v Novokujbyševsku zemřel jeden člověk.

Británie míří ke generacím bez cigaret. Mladí už si legálně nezapálí

Odpůrci kouření ve Spojeném království slaví. Tamní parlament totiž schválil zákon, který má zakázat kouření budoucím generacím. Zastánci tohoto opatření hovoří o velkém vítězství a historickém okamžiku pro Velkou Británii. Legislativa má také regulovat prodej elektronických cigaret a tabákových výrobků. Podepsat ji ale ještě musí král Karel III.

ANALÝZA: Trump nepochopil íránskou námořní strategii

Situace kolem Hormuzského průlivu skončila v patové situaci. Prezident Donald Trump odmítá odvolat americkou blokádu íránských přístavů a Írán blokuje plavidla ze zemí, které považuje za nepřátelské. Přítomnost amerických válečných lodí přitom ukazuje na hluboké nepochopení toho, jak íránské síly operují na moři.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama