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

Maďarsko je ve sporu s Ukrajinou kvůli fóru Karpatská osmička a kvůli ropě

Mezi Ukrajinou a Maďarskem propuklo nové diplomatické napětí. Kyjev podle Budapešti bez jejího souhlasu zařadil Maďarsko mezi členy nového regionálního fóra nazvaného „Karpatská osmička“. Ukrajinský ministr zahraničí Andrij Sybiha následně obvinil maďarského premiéra Pétera Magyara, že navazuje na politiku svého předchůdce Viktora Orbána.

Brad Pitt se vrací jako Cliff Booth. Nový trailer ukazuje Hollywood plný zločinu

Brad Pitt znovu hraje kaskadéra Cliffa Bootha, za kterého získal Oscara ve filmu Tenkrát v Hollywoodu. Nový snímek The Further Mis-Adventures of Cliff Booth představuje trailer a termíny premiéry. Scénář napsal Quentin Tarantino, režii tentokrát převzal David Fincher. Příběh zavede diváky do Los Angeles roku 1977.

G7 vyzvala Írán, aby přestal vyzbrojovat Hútíe. Teherán to popírá

Írán musí ukončit vojenskou podporu a vyzbrojování jemenských povstalců Hútíů, uvedli ve společném prohlášení ministři zahraničí skupiny G7 před Valným shromážděním OSN v New Yorku. Dále odsoudili útoky rebelů na Saúdskou Arábii.

Globální oteplování narušuje klimatickou vazbu mezi dvěma oceány

Tichý a Indický oceán se po staletí navzájem ovlivňovaly. Když se měnila teplota vody nebo proudění vzduchu nad Tichým oceánem, podobné změny zpravidla následovaly také v Indickém oceánu. V posledních desetiletích však toto propojení slábne a oba oceány se začínají chovat odlišně. Současná změna je výraznější než narušení způsobená silnými sopečnými erupcemi v minulosti. Vědcům proto může ztížit předpovídání srážek a dalšího vývoje klimatu v tropických oblastech. tropických oblastech.

Mamdani chce novou čtvrť v Queensu. S Trumpem dohodl další jednání

Americký prezident Donald Trump a newyorský starosta Zohran Mamdani chtějí posunout jednání o rozsáhlém bytovém projektu v Queensu. V lokalitě Sunnyside Yards by mohlo vzniknout až 12 tisíc bytů. Při pondělní schůzce v rezidenci Gracie Mansion probírali také vysoké životní náklady a situaci přistěhovalců.

Historická dohoda: Paramount může odkoupit Warner Bros. Discovery

Filmové studio Paramount má volné ruce v otázce převzetí Warner Bros. Discovery. Uzavřel totiž dohodu s americkými státy, které ji dříve blokovaly v obavách o spravedlivou hospodářskou soutěž. Fúze dá vzniknout jednomu z největších mediálních koncernů světa.

Při ruských útocích na průmyslové podniky na Ukrajině zahynuli čtyři lidé

Rusko v noci na dnešek zaútočilo na průmyslové podniky v Dněpropetrovské oblasti. Zasáhlo Kryvyj Rih, Pavlohrad a Dnipro, ohlásil na telegramu šéf oblastní vojenské správy Oleksandr Hanža. Zahynuli čtyři lidé, šest utrpělo zranění. Podle ukrajinských vzdušných sil byla hlavním cílem dalšího rozsáhlého ruského útoku kromě Dněpropetrovské také Kirovohradská a Poltavská oblast. Ruská armáda odpálila proti Ukrajině mimo jiné střely Oniks, Iskander a Kalibr. Ministerstvo obrany v Moskvě uvedlo, že terčem útoků na Ukrajině byly metalurgické, chemické, zbrojní a teplárenské podniky, objekty přístavní infrastruktury a námořní lodě dodávající materiál ukrajinským ozbrojeným silám. Naopak v ruské Samarské oblasti ukrajinský útok podle úřadů zabil jednoho člověka a čtyři další zranil.

Británie vstoupí do války s Hútíi. Saúdům pomůže s tankováním letadel

Velká Británie poskytne omezenou a dočasnou leteckou podporu Saúdské Arábii. Po dobu několika týdnů bude saúdské stíhačky podporovat při doplňování paliva letoun RAF Voyager. Během letu na Valné shromáždění OSN v New Yorku to novinářům řekl britský premiér Andy Burnham.

Při střelbě u střední školy v Turecku utrpělo zranění osm studentů

Nejméně osm studentů utrpělo zranění při střelbě u střední školy na západě asijské části Turecka. Uvedla to turecká soukromá televize NTV, podle níž je stav dvou raněných kritický. Střelec, podle médií také student, byl zadržen, napsala agentura Reuters s odkazem na úřad místního guvernéra. Motiv útoku není bezprostředně jasný.

Německá ekonomika ztrácí tempo. Inflace zůstává zvýšená

Oživení největší evropské ekonomiky během léta zpomalilo. Německé hospodářství má ve třetím čtvrtletí růst jen mírně, zatímco inflace zůstává kvůli dražším energiím zvýšená. Situaci navíc komplikují nízké hladiny řek, slabší export a další růst nákladů.

Hútíové útočí na tepnu Jemenu. Chtějí získat ropu a odříznout vládu

Jemenští povstalci Hútíové po bleskové ofenzivě ovládají část pobřeží Rudého moře, čímž posílili svůj vliv v průlivu Báb-al-Mandab. Jejich vojenská kampaň nyní vstupuje do nové fáze. Jejich cílem je odříznout vládní síly v centrální části Jemenu. Dochází k tomu v době, kdy americký prezident Donald Trump odvolal plánovanou vzdušnou podporu.

Studentům Stanfordu soud zruší obvinění za propalestinský protest

Pět současných a bývalých studentů Stanfordovy univerzity už nebude čelit trestnímu stíhání kvůli propalestinskému protestu z roku 2024. Případ, který patřil k nejzávažnějším trestním řízením spojeným s tehdejší vlnou univerzitních demonstrací v USA, končí dohodou o veřejně prospěšných pracích a náhradě škody.

Východní Japonsko minul silný tajfun, sesuvy půdy si vyžádaly nejméně dva mrtvé

Silný tajfun Dujuan se dnes přiblížil k tichomořskému pobřeží Japonska a minul metropolitní oblast Tokia. Východní část ostrovního státu ohrožuje přívalový déšť, silný vítr a zvýšené riziko povodní a sesuvů půdy. Ty si podle úřadů už vyžádaly nejméně dva lidské životy, řada dalších lidí se pohřešuje. Informovaly o tom agentury Reuters a Kjódó s odvoláním na japonské meteorology a úřady.

Volby do ruské Dumy podle očekávání ovládlo vládnoucí Jednotné Rusko

První parlamentní volby, které se v Rusku konaly během války proti Ukrajině, podle očekávání ovládla vládnoucí strana Jednotné Rusko. Vyplývá to z výsledků po sečtení více než 95 procent hlasů. Jednotné Rusko podporující šéfa Kremlu Vladimira Putina získá zřejmě 355 poslaneckých mandátů z celkových 450, oznámila šéfka ústřední volební komise Ella Pamfilovová. Podle agentur AFP a RIA Novosti je to dosavadní rekord této strany, která politický život v Rusku ovládá více než 20 let. Kvůli tomu, že se hlasování nesměla zúčastnit skutečná opozice a v zemi je tvrdě potlačována svoboda tisku i projevu, jsou volby v zahraničí označovány za neférové a nedemokratické.

Švýcarsko přišlo o kapitána, Xhaka přiznal falešný očkovací certifikát

Švýcarská fotbalová reprezentace se v nejbližších zápasech musí obejít bez svého kapitána. Granit Xhaka přiznal, že si během koronavirové pandemie opatřil falešné potvrzení o očkování. Případem se zabývají úřady a zkušený záložník se po dohodě s vedením svazu nezúčastní nadcházejícího reprezentačního srazu.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama