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

Postup Hútíů se nedaří zastavit. Povstalci dobyli další dva ostrovy

Jemenští povstalci Hútíové nadále rychle postupují podél pobřeží Rudého moře. V pondělí dobyli další dva ostrovy. Zároveň postupují do vnitrozemí a provádějí přeshraniční útoky na Saúdskou Arábii. Tisíce Jemenců prchají ze svých domovů.

KOMENTÁŘ: Obří komplikace pro trh s ropou. Proč je v ohrožení další porce světové dodávky?

Vzkříšení války na Blízkém východě žene překotným tempem vzhůru ceny ropy. Výraznou komplikací pro obchod s komoditou se teď stal útok na saúdskoarabský ropovod East-West. Proč je to pro trh problém?

Trump zopakoval, že Ukrajina by neměla útočit na ruské rafinerie, Kreml to vítá

Prezident Spojených států Donald Trump v rozhovoru s novináři znovu prohlásil, že Ukrajina by neměla útočit na ruské rafinerie. Nejnovější vyjádření učinil v noci na dnešek při návratu z Irska do Spojených států, jak vyplývá ze záznamu zveřejněného Bílým domem. Kreml výzvu amerického prezidenta přivítal, informovala ruská státní agentura TASS.

Medvědi se vracejí do severního Španělska

Populace medvědů hnědých v Kantaberském pohoří se během několika desetiletí výrazně zotavila. Zatímco na konci 80. let jich v oblasti zbývalo jen asi 60, dnes může jejich počet přesahovat 500. K návratu šelem pomohla ochrana přírody, zákaz lovu i vytváření vhodnějšího prostředí.

Írán si předvolal rakouského diplomata kvůli zasedání MAAE bez účasti Teheránu

Írán si předvolal rakouského chargé d’affaires poté, co se jeho zástupce nemohl zúčastnit jednání Mezinárodní agentury pro atomovou energii (MAAE) ve Vídni. Informovala o tom dnes agentura AFP. Podle íránské státní televize se šéf íránského jaderného programu Mohammad Islámí nemohl zúčastnit schůzky, na kterou byl pozván, kvůli námitkám Spojených států.

Ceny ropy letí vzhůru po útoku na saúdský ropovod. Světu hrozí výpadek až 4 procent dodávek

Ceny ropy v pondělí prudce vzrostly na nejvyšší úroveň od konce května. Trhy tak reagují na zprávy o útoku dronů na saúdský ropovod East-West, který musel být odstaven. Ropovod království umožňoval obcházet Hormuzský průliv.

Diplomacie selhává. Rozhovory o Hormuzském průlivu byly odloženy

Rozhovory mezi Íránem a zeměmi Perského zálivu o Hormuzském průlivu byly odloženy, oznámil ománský ministr zahraničí Badr Albusaidi v příspěvku zveřejněném na sociální síti X (dříve Twitter). Tato jednání zprostředkoval Omán a účastnit se jich neměly Spojené státy.

Provoz v Hormuzském průlivu klesl na čtyři lodě denně

Počet nákladních lodí, které o víkendu propluly Hormuzským průlivem, klesl na čtyři. Poslední desetidenní průměr přitom činil 14 plavidel denně, informovala dnes agentura Reuters s odkazem na údaje o pohybu lodí.

Kitagučiová překonala japonský rekord, Werrová a Paulinová zůstávají neporažené

Ultimátní atletický šampionát v Budapešti nabídl několik špičkových výkonů. Haruka Kitagučiová ovládla oštěp novým japonským rekordem, Audrey Werrová prodloužila svou vítěznou sérii na 800 metrů a Marileidy Paulinová znovu nenašla přemožitelku na čtvrtce. Rychlé časy přinesly také oba závody na 100 metrů.

Rusko a Ukrajina hlásí mrtvé a raněné po útocích, v Polsku vzlétly stíhačky

Nejméně dva mrtvé a šest raněných si vyžádal nálet ukrajinských dronů na Nižněkamsk, informoval starosta města v ruském Tatarstánu. Celkem bylo podle úřadů v regionu zraněno 12 lidí. Terčem náletu se podle serveru Ukrajinska pravda staly místní petrochemické závody. Ukrajinské drony zapálily také další rafinérii, ve Slavjansku na jihu evropského Ruska, tvrdí ukrajinská rozvědka. Mrtvé a raněné po ruských útocích hlásí rovněž ukrajinské úřady. Obě země během noci vyslaly do útoků stovky dronů.

Chorvatští záchranáři kvůli požáru evakuovali z ostrova Brač přes 230 lidí

Chorvatští záchranáři v noci na dnešek evakuovali z ostrova Brač přes 230 lidí kvůli požáru. Informuje o tom agentura AFP. Oheň zasáhl borový les a křoviny na ploše o rozloze asi 3500 hektarů. Ohrožoval domy a rozdmýchával ho silný vítr.

Lídři Číny a Indie nabídli Putinovi pomoc při ukončení války

Čínský prezident Si Ťin-pching a indický premiér Naréndra Módí při setkáních s ruským prezidentem Vladimirem Putinem během summitu skupiny BRICS nabídli své služby při urovnání konfliktu s Ukrajinou, ruský prezident to uvítal, řekl dnes novinářům Putinův mluvčí Dmitrij Peskov. Ukrajina se s podporou Západu brání ruské agresi pátým rokem.

V Británii vzniká nový „Yellowstone“

Na severu Anglie začíná dvacetiletý projekt obnovy rozsáhlých rašelinišť, luk a lesů. Jeho cílem je vrátit vodu do vysušené krajiny a vytvořit vhodné podmínky pro návrat bobrů, orlů a dalších živočichů. Po dokončení obnovy má celé území přejít do vlastnictví místní komunity nebo neziskové organizace.

V Indonésii se převrátila loď, zemřelo šest lidí, 130 se pohřešuje

Nejméně šest lidí zemřelo, když se dnes v Indonésii v Jávském moři za špatného počasí převrátila loď. Dalších 130 lidí se pohřešuje. Záchranáři oznámili, že evakuovali 107 osob.

Ruské drony útočily poblíž polské hranice, zasáhly vlak do Varšavy

Ruský dron na západě Ukrajiny, dva kilometry od hranic s Polskem, zasáhl lokomotivu osobního vlaku, oznámily dnes na sociální síti ukrajinské dráhy. Díky včasné výstraze nebyl při náletu nikdo zabit či zraněn, dodaly. Vlak jel z Kyjeva do Varšavy a ruský dron jej napadl poblíž hraničního přechodu Jahodyn-Dorohusk, kde již dříve ruský bezpilotní letoun zasáhl kamion, píší média.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama