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

Zelenskyj požádal Trumpa o další rakety na protivzdušnou obranu

Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj v dopise svému americkému protějšku Donaldu Trumpovi a Kongresu Spojených států naléhavě požádal o dodání dalších raket Patriot na protivzdušnou obranu. Ukrajina jich má kritický nedostatek v situaci, kdy Rusko zesílilo útoky na Kyjev a dalšími údery hrozí. O dopise dnes informovaly tiskové agentury AFP a Reuters. Ukrajina se pátým rokem brání ruské vojenské invazi.

KOMENTÁŘ: Muskova SpaceX míří na burzu. Miliardář mezitím odkryl plán na sloučení s Teslou

Vesmírná společnost SpaceX dostala zelenou pro vstup na burzu, její akcie se začnou veřejně obchodovat už v polovině června. V top 10 nejhodnotnějších amerických akciových společností tak bude mít zřejmě Elon Musk hned dva zástupce. Jeho plán na podmanění burzovního světa tím ale nekončí.

Izrael v Pásmu Gazy zabil šéfa ozbrojeného křídla Hamásu, potvrdilo hnutí

Izraelská armáda dnes uvedla, že při útoku v Pásmu Gazy zabila nového velitele ozbrojeného křídla palestinské teroristické organizace Hamás Muhammada Údu. Informovaly o tom agentury Reuters a AFP. Jeho smrt dnes potvrdil také Hamás. Úda byl do funkce jmenován teprve před týdnem, kdy nahradil svého předchůdce Izzadína Haddáda. Toho izraelská armáda zabila v polovině května.

USA čeká neobvykle dlouhé léto. Klimatologové mluví o anomálii

I když léto v USA nebude nekonečné, bude zdánlivě nejdelší, jaké do roku 2037 uvidíme. Newyorský meteorolog John Davitt hovoří o meteorologické zvláštnosti. Svátek Memorial Day ve Spojených státech signalizuje začátek léta a svátek Labor Day jeho konec. Letos však prvně zmíněný svátek připadl na co nejdřívější termín a druhý na co nejpozdější. Zatímco loni trvalo americké léto mezi těmito svátky 99 dní, letos to bude 106 dní.

Hladina moří stoupá stále rychleji

Hladina světových moří roste a tempo se v posledních desetiletích výrazně zrychlilo. Hlavní roli hraje oteplování oceánů, které se rozpínají, a také tající ledovce a ledové štíty. Nová zjištění zároveň pomohla vysvětlit rozpor, který vědcům dlouho komplikoval přesnější výpočty.

Konec švýcarské dominance? Bohatí přesouvají miliony do Hongkongu

Hongkong předběhl Švýcarsko jakožto největší globální centrum pro správu zahraničního majetku. Za důvod označilo hlavně příliv bohatých klientů z Číny. Je nepravděpodobné, že se tento trend zvrátí. Centra v Asii totiž rostou rychleji než bezpečný evropský přístav, jakým je Švýcarsko.

Pravděpodobnost války s USA je nízká, ale jsme připraveni, uvedly íránské gardy

Je nepravděpodobné, že by se během diplomatických jednání mezi Spojenými státy a Íránem válka obnovila, uvedly dnes podle agentury Tasním íránské revoluční gardy. Zdůraznily však, že jsou připraveny čelit novému útoku. Příměří mezi USA a Íránem platí od 8. dubna a Washington a Teherán od té doby prostřednictvím Pákistánu neúspěšně jednají o mírové dohodě.

Kanada bude dodávat plyn do Německa

Kanada se dohodla na vývozu zkapalněného zemního plynu do Německa. Dodávky mají mířit z plánovaného terminálu na tichomořském pobřeží Britské Kolumbie. Pro Ottawu jde o další krok ve snaze snížit obchodní závislost na Spojených státech.

Rusko hlásí útoky raket z Ukrajiny, hovoří o dvou zraněných

Ukrajina v noci na dnešek vyslala rakety na město Taganrog v Rostovské oblasti a na krymský Sevastopol, uvedly místní úřady, podle nichž Ukrajinci útočili i střelami s plochou dráhou letu Storm Shadow s doletem až 500 kilometrů. Ukrajinské drony v noci útočily na přístav Tuapse v ruském Krasnodarském kraji, píše stanice BBC na svém ruskojazyčném webu s odkazem na místní úřady. Podle dosavadních informací byli dva lidé v Rusku zraněni.

Policie zasahovala v sídle španělských socialistů

Španělská policie prohledala sídlo vládní Socialistické strany v centru Madridu. Zásah souvisí s pokračujícím vyšetřováním možného finančního pochybení a podezření z nezákonného financování strany premiéra Pedra Sáncheze. Pro jeho menšinovou vládu jde o další problém v době, kdy ji už delší dobu oslabují korupční kauzy.

ANALÝZA: Prohrává Rusko válku? Určitě už nevyhrává

Zatímco svět napjatě sleduje nestabilní situaci na Blízkém východě, proměnil se poměr sil na Ukrajině. Ruský prezident Vladimir Putin by jednoho dne mohl invaze na Ukrajinu litovat, měl v Pekingu svému americkému protějšku Donaldu Trumpovi oznámit Si Ťin-pching. Nové trendy na bojišti naznačují, že měl pravdu.

Před Bílým domem roste bojová aréna za 60 milionů dolarů

Před Bílým domem roste obrovská klec ve tvaru osmiúhelníku. Příští měsíc se totiž na Jižním trávníku uskuteční UFC zápas u příležitosti oslav 250. výročí americké nezávislosti a 80. narozenin amerického prezidenta Donalda Trumpa. Pořádání takto velké akce během probíhající války s Íránem není bezpečné, obává se ikona UFC.

Baník zvládl první baráž a přiblížil se záchraně

Baník Ostrava zvládl první barážový duel o Chance Ligu a po domácí výhře 3:0 má před odvetou v Táboře výrazně blíž k záchraně. Rozhodly góly po přestávce i několik klíčových zákroků Martina Jedličky. Trenér Josef Dvorník ale po utkání neskrýval nespokojenost s výkonem v první půli.

Mexiko zadrželo synovce El Chapa, na nějž USA vydaly zatykač

Mexické bezpečnostní složky zadržely v pohraničním státě Sonora synovce drogového bosse Joaquína Guzmána, známého jako El Chapo, na nějž je ve Spojených státech vydán zatykač. O oznámení mexického ministra bezpečnosti Omara Garcíi Harfucha na síti X informovala agentura AFP.

Írán obvinil USA z porušení příměří

Napětí mezi Íránem, Spojenými státy a Izraelem znovu roste. Teherán tvrdí, že americké útoky poblíž Hormuzského průlivu porušily křehké příměří, které platí od dubna. Washington naopak tvrdí, že šlo o obrannou akci proti íránským raketovým pozicím a lodím pokládajícím miny.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama