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

V Bologni protestovaly stovky lidí po úmrtí muže při policejním zásahu

Italská policie se v pondělí večer v severoitalském městě Bologna střetla s demonstranty protestujícími po smrti muže, který zemřel, když se ho strážníci pokoušeli zadržet. Informovaly o tom agentury AFP a Reuters. Záběry z nedělního incidentu, které natočil jeden z obyvatel a které se hojně šířily na internetu, vyvolaly protesty stovek lidí. Podle policie utrpělo při pondělních střetech zranění 64 strážníků.

Trump uvalil na Kanadu cla ve výši 50 procent. Obhajuje je diskriminací USA

Americký prezident Donald Trump oznámil uvalení cel ve výši 50 procent na některé zboží dovážené z Kanady.Bílý dům tento krok zdůvodňuje znevýhodňováním amerických aut, mléčných výrobků a alkoholu ze strany Ottawy. Premiér Mark Carney oznámil zintenzivnění obchodních rozhovorů. Zaznívají však hlasy vyzývající k odvetě. Kanada byla loni jednou z mála zemí, která na Trumpova cla reagovala.

Izrael staví v Gaze dlouhou bariéru. Palestinci mají strach z trvalé okupace

Izraelská armáda v Pásmu Gazy buduje dlouhou hliněnou bariéru, která odděluje více než 50 procent kontrolovaného území od zbytku enklávy. Židovský stát v oblasti stále provádí údery. Před několika dny zaútočil na policejní stanoviště Hamásu.

Jordánsko zneškodnilo íránské drony, které podle Íránu cílily na americké složky

Jordánská armáda dnes podle státní agentury Petra oznámila, že zneškodnila pět íránských dronů na svém území. Uvedla, že nedošlo k žádným obětem ani škodám. Íránské revoluční gardy na svém webu Sepah News potvrdily, že cílily na oblast Rukbán na severovýchodě Jordánska, kde se podle nich nacházejí americké jednotky. Spojené státy mezitím dokončily pět hodin trvající noční útok na Írán. Na síti X to oznámilo oblastní velitelství amerických sil na Blízkém východě (CENTCOM). Íránské revoluční gardy uvedly, že v reakci provedly údery na americké vojenské cíle v Kuvajtu a Bahrajnu, píše agentura Reuters. USA útočily již desátou noc v řadě.

Sestra zesnulého senátora Grahama se bude ucházet o jeho křeslo v Kongresu USA

Darline Graham, mladší sestra vlivného zesnulého republikánského senátora Lindseyho Grahama, se bude ve volbách do amerického Kongresu ucházet o jeho křeslo v Jižní Karolíně. Oznámila to v pondělním rozhovoru s moderátorem stanice Fox News Seanem Hannitym. Americký prezident Donald Trump předtím Graham ke kandidatuře vyzval a vyjádřil jí podporu. Graham dosud nepůsobila v žádné veřejné politické funkci.

Pentagon zamlčel desítky zraněných vojáků po íránských úderech. Údaje zveřejňuje pozdě

Americké ministerstvo obrany nezveřejňuje informace o desítkách zraněných vojáků po íránských úderech na cíle v Jordánsku. Údaje o obětech ministerstvo zveřejňuje na svých stránkách, ale se značným zpožděním, uvedla stanice CNN. Spojené státy zahájily nové kolo úderů na Írán. Teherán se nechal slyšet, že neprobíhají přímá jednání, obě strany si však vyměňují zprávy prostřednictvím zprostředkovatelů.

Ukrajina hlásí ruské útoky na plynárenská zařízení, v Rusku hoří elektrárna

Rusko třetím dnem v řadě útočí na plynárenská zařízení v Charkovské oblasti na východě Ukrajiny. Dnes to podle agentury Reuters oznámila ukrajinská plynárenská firma Naftohaz. V Charkovské oblasti udeřily ruské síly kazetovou municí na obytné domy, jeden člověk podle serveru Ukrajinska pravda zahynul a osm dalších utrpělo zranění. Naopak telegramový portál Astra informoval, že v Lipecku jihovýchodně od Moskvy v noci na dnešek vypukl požár v elektrárně a že se tak stalo po vyhlášení poplachu před ukrajinskými vzdušnými údery.

Babiš chce nižší sazby, Pavel euro. Michl odmítl obě představy

Guvernér České národní banky Aleš Michl se vymezil proti ekonomickým představám premiéra Andreje Babiše i prezidenta Petra Pavla. Rychlé snížení úrokových sazeb by podle něj mohlo ohrozit cenovou stabilitu, česká ekonomika ale zatím není připravena ani na přijetí eura.

USA oznámily konec noční vlny úderů na Írán

Spojené státy dokončily pět hodin trvající noční vlnu vzdušných úderů na Írán. Na síti X to oznámilo oblastní velitelství amerických sil na Blízkém východě (CENTCOM). Íránské revoluční gardy uvedly, že v reakci provedly údery na americké vojenské cíle v Kuvajtu a Bahrajnu, píše agentura Reuters. USA útočily již desátou noc v řadě.

Francie chce zakázat sociální sítě dětem do 15 let

Francie je o krok blíž k zákazu sociálních sítí pro děti mladší 15 let. Poslanci a senátoři se shodli na kompromisní podobě zákona, který by mohl začít platit už od začátku nového školního roku. Opatření podporuje prezident Emmanuel Macron a podobnou cestou se už vydala například Austrálie.

Nelegální těžba zlata ničí domorodé území v brazilské Amazonii

Brazilské úřady pokračují v rozsáhlém tažení proti nelegální těžbě zlata na domorodém území Sararé. Těžba za sebou zanechala zničenou krajinu, znečištěné řeky i rostoucí násilí. Vedle ekologických škod přináší také vážné zdravotní následky včetně prudkého šíření malárie.

Spoluzakladatel kartelu Sinaloa dostal doživotí. Za násilí se omluvil

Americký soud poslal na doživotí Ismaela „El Maya“ Zambadu, spoluzakladatele mexického kartelu Sinaloa. Jeden z nejmocnějších obchodníků s drogami před vynesením rozsudku přijal odpovědnost za své činy a vyzval mladé lidi, aby se nevydávali stejnou cestou.

Bitmine hromadí ethery, k pětiprocentnímu cíli jí zbývá poslední krok

Společnost Bitmine se přiblížila ke svému cíli vlastnit pět procent všech etherů v oběhu. Během posledního týdne však nakoupila podstatně méně kryptoměny než dříve a část peněz využila k odkupu vlastních akcií.

Jemenští povstalci z řad Húsíů oznámili námořní blokádu Saúdské Arábie

Jemenští povstalci z řad Húsíů dnes oznámili námořní blokádu Saúdské Arábie. Uvedly to tiskové agentury s odkazem na prohlášení povstalců. Napětí by mohlo vzrůst v Rudém moři a Adenském zálivu, kde v minulosti Húsíové útočili na nákladní lodě.

KOMENTÁŘ: FIFA předvedla světu, jak se vydělávají peníze. Šampionát jí přinesl devět miliard dolarů

Španělským triumfem skončil v neděli fotbalový šampionát pořádaný primárně USA, organizace FIFA teď může začít sčítat výdělky. Zatímco velké akce jsou často finančním fiaskem, zejména pro pořadatele, FIFA na akci utržila asi devět miliard dolarů (190 miliard korun). Jak to dokázala?
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama