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

Pákistánský soud poslal na deset let do vězení dva známé obhájce lidských práv

Deset let za mřížemi za odstranění silničních zátarasů a údajné ohrožení bezpečnosti zahraničních sportovců. Takový trest vyměřil pákistánský protiteroristický soud známé advokátce a aktivistce za lidská práva Imaan Mazari a jejímu manželovi Hadi Alimu Chatthovi. Oba obvinění odmítají a tvrdí, že se stali obětí politicky motivovaného pronásledování. Rozsudek ostře kritizovala také organizace Amnesty International.

Hútíové jsou podezřelí z použití chemických zbraní při obléhání Taizu

Jemenské úřady prověřují závažné podezření, že hútíjští povstalci při útocích na obléhané město Táiz použili munici obsahující toxické látky. Civilisté i členové místních ozbrojených skupin měli po ostřelování potíže s dýcháním a někteří upadli do bezvědomí. Složení údajně použitých látek zatím není známé a jejich nasazení nebylo potvrzeno.

Izrael se ocitl v politické pasti. Netanjahu může zůstat u moci i bez vítězství

Izrael čekají týdny nejistoty. Konečné výsledky parlamentních voleb potvrdily, že ani blok premiéra Benjamina Netanjahua, ani opozice vedená Gadim Eisenkotem nezískaly většinu potřebnou k sestavení vlády. Politici nyní hledají cestu ze složité situace, která může skončit dalším hlasováním. To by bylo už sedmé během osmi let.

Sýrie se topí v zoufalství. Lidé nemají práci ani peníze na jídlo

Pád režimu Bašára Asada měl pro Syřany znamenat začátek lepšího života. Téměř dva roky poté však mnoho domácností čelí prohlubující se chudobě. Potraviny, elektřina i pohonné hmoty výrazně zdražily a nespokojenost vyústila v rozsáhlé protesty. Prezident Ahmad Šara tak čelí rostoucímu tlaku obyvatel, kteří na slibované hospodářské oživení stále čekají.

Velryby u Austrálie mění místa, kde pečují o mláďata

Velryby jižní u australského pobřeží mění způsob, jakým si vybírají místa pro péči o mláďata. Nový výzkum ukázal, že samice se nevracejí vždy do stejných zátok, jak se dosud předpokládalo. Při výběru vhodného prostředí je stále více ovlivňuje přítomnost dalších velryb. Zjištění mohou pomoci při ochraně tohoto ohroženého druhu.

Trumpovi se hroutí půda pod nohama. Demokraté mají šanci ovládnout celý Kongres

Americký prezident Donald Trump může v nadcházejících kongresových volbách utrpět citelnou politickou porážku. Republikáni podle průzkumů ztrácejí podporu a demokraté mají výraznou šanci ovládnout Sněmovnu reprezentantů. Stále reálnější je také změna většiny v Senátu. Voliči dávají najevo nespokojenost s ekonomikou, rostoucími cenami i válkou s Íránem, která zasáhla peněženky milionů Američanů.

Kim Čong-un chce, aby KLDR dosáhla převahy v dronové technologii

Severokorejský vůdce Kim Čong-un chce, aby KLDR dosáhla absolutní převahy v oblasti technologie bezpilotních letounů. V době, kdy sílí napětí mezi Severní a Jižní Koreou, Kim také apeloval na větší vojenské využití umělé inteligence (AI), informovala dnes severokorejská tisková agentura KCNA, kterou citoval Reuters.

Ukrajina po tlaku USA pozastavila nejméně do voleb údery na ruské rafinerie

Ukrajinská armáda po týdnech tlaku ze strany amerického prezidenta Donalda Trumpa minulý týden pozastavila vzdušné údery na ruské rafinerie. Napsal to ve čtvrtek večer (v noci na dnešek SEČ) list The Wall Street Journal (WSJ) s odvoláním na osoby obeznámené s vojenskými operacemi. Neoficiální pauza v těchto útocích má podle listu trvat nejméně do 3. listopadu, kdy se v USA konají volby do Kongresu, možná i déle. Zprávu WSJ převzala také agentura Reuters, která upozornila, že tyto informace nemohla nezávisle ověřit.

Australanka odsouzená za vraždy jedovatými houbami z vězení už nevyjde. Soud jí zpřísnil trest

Australanka Erin Patterson, která zavraždila tři příbuzné obědem s jedovatými houbami, stráví zbytek života za mřížemi. Odvolací soud v australském státě Victoria v pátek zamítl její pokus o zrušení rozsudku a zároveň rozhodl o zpřísnění trestu. Původně měla dvaapadesátiletá žena možnost požádat po 33 letech o podmínečné propuštění.

Kyjev čelil dalšímu ruskému raketovému útoku, jeden člověk zahynul

Ukrajinské hlavní město Kyjev čelilo dnes večer dalšímu ruskému raketovému útoku, který poškodil několik budov, uvedl starosta Vitalij Kličko. Podle kyjevské vojenské správy zahynul nejméně jeden člověk. Mezinárodní agentura pro atomovou energii (MAAE) dnes mimoto podle agentury Reuters uvedla, že dronový útok zabil jednoho ze zaměstnanců ukrajinské jaderné elektrárny Záporoží.

Francouzská policie se chystá na další protesty, zakazuje akce krajní pravice

Francouzské úřady se chystají na další kolo víkendových demonstrací organizovaných tzv. hnutím žlutých vest, dohlížet má na ně stejně jako minulou sobotu na 70.000 policistů a četníků. Policie zároveň zakázala dvě akce krajní pravice a zadržela na letišti pravicového radikála, informovala dnes agentura AFP.

Zemřel Patrick Stewart, legendární kapitán Picard ze Star Treku a profesor Xavier z X-Men

Ve věku 86 let zemřel britský herec Patrick Stewart, kterého proslavily především role kapitána Jeana-Luca Picarda v seriálu Star Trek a profesora Charlese Xaviera ve filmové sérii X-Men. Držitel rytířského titulu a uznávaný shakespearovský herec zemřel ve středu 28. října ve svém domě v Los Angeles. Podle rodiny v posledním období života bojoval s Alzheimerovou chorobou a demencí s Lewyho tělísky. Jeho úmrtí vyvolalo vlnu reakcí mezi hollywoodskými kolegy i fanoušky po celém světě.

Rusko válku s Evropou nechce, ale je na ni připraveno, uvedl Putin

Rusko válku s Evropou nechce, je na ni ale připraveno, řekl dnes šéf Kremlu Vladimir Putin podle státní tiskové agentury RIA Novosti. Podle agentury komentoval svůj úterní telefonát s finským prezidentem Alexanderem Stubbem a norským premiérem Jonasem Gahrem Störem. Uvedl, že mu lídři obou severských zemí hned v úvodu rozhovoru sdělili, že nejednají za celou Evropskou unii.

V USA usvědčili muže z Rwandy, který léta zapíral svou účast na genocidě. Hrozí mu desítky let vězení

Téměř třicet let se mu dařilo tajit svou minulost. Čtyřiapadesátiletý Eric Nshimiye, původem ze Rwandy, byl nyní ve Spojených státech uznán vinným z křivé výpovědi a maření spravedlnosti. Podle amerických vyšetřovatelů se aktivně podílel na rwandské genocidě v roce 1994, během níž zahynulo přibližně 800 tisíc lidí. Svou účast na masakrech však opakovaně popíral, a to i pod přísahou před federálním soudem.

Počet obětí středeční srážky vlaků ve Španělsku vzrostl na 74

Počet obětí středeční srážky vlaků v centrální části Španělska v provincii Toledo vzrostl na 74, napsala dnes agentura AFP s odkazem na španělské ministerstvo dopravy. Předseda vlády v regionu, kde se neštěstí stalo, Emiliano García-Page, již dříve uvedl, že v nemocnicích zůstává pět desítek ze 110 hospitalizovaných po nehodě. Ve Španělsku dnes začal třídenní státní smutek, v poledne lidé uctili oběti tragédie minutou ticha.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama