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

Ruský noční útok dronů zasáhl i hranici s Moldavskem, dvě ženy zemřely

Ruské drony v noci na dnešek zasáhly jeden z hraničních přechodů mezi Ukrajinou a Moldavskem, informovala ukrajinská pohraniční stráž. Provoz na něm byl zastaven. Dvě ženy zemřely a dvě utrpěly zranění při nočním ruském dronovém útoku na vesnici v ukrajinské Charkovské oblasti. Na telegramu to oznámil velitel regionální vojenské správy Oleh Syněhubov. Cílem náletu ruských dronů byly také severoukrajinské Sumy. Ukrajina podle ruskojazyčných telegramových kanálů zaútočila na rafinérii v ruském Permu. Kyjev útok potvrdil.

USA si pro Írán připravily nejtvrdší sankce v historii. Raději to, než další údery, řekl Bessent

Chystáme pro Írán nejtvrdší sankce v historii, uvedl americký ministr financí Scott Bessent. Další podrobnosti slíbil v pondělí. Viceprezident J. D. Vance označil ekonomický nátlak za nejefektivnější nástroj v konfrontaci s Íránem.

USA vyhostily na Haiti přes 160 lidí poprvé od zrušení ochrany před deportací

Spojené státy ve čtvrtek deportovaly více než 160 lidí na Haiti. Stalo se tak podle agentury AP poprvé od chvíle, kdy administrativa prezidenta Donalda Trumpa vyhrála soudní bitvu o odebrání ochrany před deportací přibližně 350.000 Haiťanům. Deportační let přistál v městě Cap-Haitien na severu Haiti, jelikož hlavní mezinárodní letiště v Port-au-Prince je považováno za příliš nebezpečné. Americká vláda v současnosti zakazuje komerční lety do haitské metropole kvůli násilí gangů.

Ruská FSB zadržela devět lidí kvůli údajné špionáži pro Kyjev a plánování útoku

Ruská tajná služba FSB podle agentur zadržela osm lidí, které podezřívá, že na objednávku ukrajinských tajných služeb plánovali dronový útok na blíže neurčený podnik strategického významu v Moskevské oblasti. V jiném případě byl zadržen také cizinec, který údajně sledoval různé objekty v Moskvě, aby Ukrajině pomohl připravit teroristický útok.

Devět měsíců na misi a stovky dní bez přístavu. USS Abraham Lincoln se vrací domů

Americká letadlová loď USS Abraham Lincoln po téměř devíti měsících opouští Blízký východ, potvrdil nejmenovaný americký úředník. Vystřídat ji má letadlová loď USS George Washington, která dorazila z japonských vod. K rotaci došlo po zprávách o krizi duševního zdraví na palubě.

Panamský průplav od září kvůli suchu omezí počet proplouvajících lodí

Panamský průplav od září kvůli suchu omezí provoz, oznámila ve čtvrtek správa průplavu ACP. Počet lodí, které touto strategickou vodní cestou spojující Atlantský a Tichý oceán budou moci proplout, se od 3. září sníží z 36 na 34 denně, od 15. září pak na 32 denně. Provozovatel nevyloučil další snížení v závislosti na počasí v příštích týdnech. Méně srážek způsobuje klimatický jev El Niňo, který je letos výrazně silnější než jindy.

V Německu prošli výcvikem a zmizeli. Dezertovaly stovky ukrajinských vojáků

Nechtěli bojovat a vycítili příležitost k útěku. Týdeník Die Zeit informoval o případech dezerce ukrajinských vojáků v Německu. Od začátku invaze na Ukrajinu v roce 2022 uprchly během výcviku v zemi stovky vojáků. Tito muži mohou být považováni za dezertéry a hrozí jim až 12 let za mřížemi.

Trump chce do roku 2030 šestkrát zvýšit počet amerických vzletů do vesmíru

Americký prezident Donald Trump ve čtvrtek podepsal memorandum, které počítá s téměř šestinásobným ročním zvýšením počtu amerických vzletů do vesmíru. Do roku 2030 by ze Spojených států mělo být prováděno 1000 startů a návratů do atmosféry ročně, napsala agentura Reuters. Trumpův dokument rovněž nařizuje úřadům hledat nová místa vhodná pro starty raket.

Apokalypsa hmyzu v některých regionech již začala. Pocítí to i lidé

Všimli jste si, že vám do bytu létá méně otravných much? Nebo že kolem květin poletuje méně včel? Nová studie potvrzuje, že se děje něco, před čím vědci dlouho varovali. Vymírání hmyzu již začalo. Když bude málo včel, motýlů a dalšího hmyzu, klesnou výnosy plodin a dostupnost potravy.

USA označily zadržení amerického akademika v Číně za neoprávněné

Spojené státy označily amerického akademika Min Zina za neprávem zadržovaného v Číně. Peking ho podezírá ze špionáže a ohrožování národní bezpečnosti, americká vláda však obvinění odmítá. Jeho propuštění se nyní stalo jednou z priorit Washingtonu.

Zakladatel zkrachovalé Evergrande dostal doživotí za finanční podvody

Zakladatel čínské developerské skupiny Evergrande Chuej Kcha Jen dostal doživotní trest za rozsáhlé finanční podvody. Soud mu také zabavil veškerý osobní majetek. Samotným firmám uložil pokuty v souhrnné výši 15,82 miliardy jüanů.

Hrdinu filmu Whalefall spolkne velryba. Kyslík mu vydrží hodinu

Austin Abrams se v novém survival thrilleru ocitne na místě, odkud zdánlivě není úniku. Při pátrání po ostatcích svého otce ho spolkne obrovský vorvaň. Potápěči zbývá jediná hodina kyslíku, během níž musí najít cestu ven.

CSG bude sedm let dodávat munice policejní sborům pěti skandinávských zemí

Zbrojařský a strojírenský holding Czechoslovak Group (CSG) podnikatele Michala Strnada bude po dobu sedmi let dodávat munice pro policejní sbory Finska, Dánska, Islandu, Norska a Švédska. Konkrétně dodá 35 milionů nábojů ráže Federal .223 Remington firma Federal ze společnosti The Kinetic Group, která patří pod CSG. Federal byla také vybrána jako dodavatel výcvikové munice ráže 5,56 milimetru. ČTK to dnes sdělila CSG v prohlášení, cenu dodávek ale neuvedla.

Demokratická republika Kongo dostane 70 tisíc dávek vakcíny proti ebole

Demokratická republika Kongo získá 70 tisíc dávek vakcíny Ervebo kvůli rozsáhlému ohnisku eboly. Současnou epidemii však způsobuje varianta Bundibugyo, proti které zatím není schválená vakcína ani cílená léčba. Část dodávky proto poslouží ke klinickému hodnocení.

Bangladéš zvolil za prezidenta veterána vládní strany Alamgira

Bangladéš má nového prezidenta. Poslanci ve čtvrtek zvolili dlouholetého politika vládní Bangladéšské nacionalistické strany Mirzu Fakhrula Islama Alamgira. Hlasování bylo výjimečné tím, že šlo o první skutečně soutěžní prezidentskou volbu v zemi od roku 1991.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama