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

Izraelská armáda oznámila přípravu na rozsáhlou operaci na Západním břehu

Izraelská armáda dnes odpoledne oznámila, že na Západním břehu připravuje rozsáhlou operaci, kterou označila za protiteroristickou, píše server The Times of Israel (ToI). Prohlášení přišlo po ranním incidentu u palestinské vesnice Till, kde při střelbě zahynuli čtyři Palestinci a dva izraelští vojáci.

Rumunská stíhačka sestřelila dron, který narušil vzdušný prostor země

Rumunská stíhačka F-16 dnes sestřelila dron, který narušil vzdušný prostor země, uvedl prezident Nicušor Dan. Podle ministerstva obrany se stroj zřítil hluboko v rumunském vnitrozemí.

Statisíce ukryté v pohovce. Soud dočasně zastavil vyšetřování jihoafrického prezidenta Cyrila Ramaphosy

Jihoafrický prezident Cyril Ramaphosa získal soudní ochranu před pokračováním parlamentního vyšetřování aféry známé jako Farmgate. Případ se týká stovek tisíc dolarů ukrytých v pohovce na jeho soukromé farmě. Soud nyní proces pozastavil do rozhodnutí o prezidentově žalobě proti dřívější zprávě vyšetřovacího panelu.

Trump uvalil nová cla na dovoz. Opatření zasáhlo většinu obchodních partnerů

Spojené státy od pátku uplatňují nová dovozní cla ve výši 10 až 12,5 procenta na zboží z přibližně šesti desítek obchodních partnerů, jak ve čtvrtek rozhodl prezident Donald Trump. Podle amerického obchodního zástupce se opatření týká zemí, které dohromady představují více než 99 procent dovozu do USA, tedy i Číny a evropských zemí.

Vědci upozorňují na nové hrozby pro opylovače

Úbytek opylovačů už dávno nesouvisí jen s úbytkem přirozeného prostředí, pesticidy nebo změnou klimatu. Do popředí se dostávají i dosud méně sledované hrozby, jako jsou mikroplasty, znečištění ovzduší, zbytky antibiotik nebo umělé osvětlení. Odborníci zároveň upozorňují, že právě včasné rozpoznání těchto rizik může výrazně pomoci při ochraně včel, čmeláků, motýlů i dalších druhů, na nichž závisí fungování ekosystémů i zemědělství.

Evropu sevře další tepelná kupole. Meteorologové už vědí, kdy udeří

Po extrémním horku v červnu ulevilo Evropě chladné osvěžení, kdy teploty na některých místech klesly na 15 až 18 stupňů. Nad Evropou se však má vytvořit další tepelná kupole. Extrémní horko aktuálně sužuje části jižní a západní Evropy. Meteorologové přitom očekávají, že vedro do střední Evropy dorazí příští týden.

Vance v ohrožení? Agent Tajné služby o něm vynesl citlivé informace

Internímu vyšetřování čelí agent Tajné služby přidělený americkému viceprezidentovi J. D. Vancovi. Je podezřelý z úniku citlivých informací o pohybu viceprezidenta a jeho rodiny. Tato osoba podle vyšetřování poskytla informace pro článek o frustraci agentů ve službě pro Vance.

Ruský Amazon v plamenech. Ukrajinské drony udeřily na Petrohrad

Ukrajina zasáhla drony logistická centra internetového prodejce Wildberries v ruských městech Petrohrad a Tver a na okupovaném poloostrově Krym. Na internetu se objevila videa, jak nad oblastí v Petrohradu stoupá černý dým. Došlo k zásahu logistického areálu Utkina Zavod na jihovýchodním okraji Petrohradu.

Trump chce, aby škody způsobené Íránem, byly hrazeny ze zmrazeného majetku

Americký prezident Donald Trump chce, aby íránské prostředky zmrazené ve Spojených státech pokryly škody, které způsobí Írán na obchodních lodích svými útoky. Napsal to v noci na dnešek na své síti Truth Social. Trumpův nápad odmítl íránský ministr zahraničí Abbás Arakčí. Média odhadují, že Spojené státy přímo zmrazily zhruba dvě miliardy dolarů (42,5 miliardy korun) íránských prostředků.

Strach je zpět. Ropa znovu vystřelila nad 100 dolarů

Ceny ropy poprvé od května dosáhly 100 dolarů za barel kvůli pokračujícím americkým úderům na Írán a útoku Hútíů na saúdské lodě v Rudém moři. Vrátil se strach z eskalace války na Blízkém východě a rostoucí inflace, která v posledních týdnech zpomalovala.

USA provedly další vlnu úderů na Írán, podle Teheránu zahynuli čtyři lidé

Spojené státy provedly v noci na dnešek další vlnu vzdušných úderů na Írán. Při útoku v oblasti města Ahváz zahynuli čtyři lidé a pět dalších bylo zraněno. Podle agentury AFP to uvedl guvernér jihozápadní provincie Chúzestán, kde se město nachází. USA tvrdí, že cílem pravidelných úderů je zničit vojenské kapacity Íránu, které mohou ohrožovat plavbu v Hormuzském průlivu. Teherán v reakci zaútočil na americké základny v Jordánsku a Bahrajnu.

Po sesuvu svahu v Číně zemřelo 11 lidí, dalších 50 se pohřešuje

Počet obětí rozsáhlého sesuvu svahu na jihozápadě Číny vzrostl na 11. Záchranáři stále pátrají po dalších 50 lidech, v troskách však už nezaznamenali žádné známky života. Práci jim komplikují obrovské balvany, nestabilní terén a nedostatek prostoru.

Život Julie Andrews přiblíží nový dokument plný archivních záběrů

Julie Andrews se ve svých devadesáti letech ohlédne za kariérou, která začala v britských varieté a přivedla ji až mezi největší filmové hvězdy. Připravovaný dokument nabídne nové rozhovory i dosud nepublikované archivní záběry.

Britská firma prodala 178 bitcoinů. Penězi předčasně splatila dluh

Britská společnost Smarter Web Company prodala téměř 178 bitcoinů a získané peníze použila na předčasné splacení svého závazku. Transakce měla hodnotu přibližně 11,7 milionu dolarů. Firma se tím zároveň vyhnula možnému vydání více než 7,7 milionu nových akcií.

Indie: Levhart zaútočil v obchodě s alkoholem. Pohotový prodavač ho uvěznil uvnitř

Do obchodu s alkoholem v severoindickém státě Rádžasthán nečekaně vnikl leopard a zaútočil přímo na prodavače. Zraněnému muži se nakonec podařilo šelmu uvěznit přímo uvnitř obchodu.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama