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

Kvůli podezření na dron vzlétly stíhačky NATO. Letiště ve Vilniusu přerušilo provoz

Podezření na dron přilétající od Běloruska v sobotu ráno dočasně zastavilo provoz letiště ve Vilniusu. Do vzduchu vzlétly stíhačky NATO a obyvatelé části Litvy dostali varování do mobilních telefonů. Úřady později poplach odvolaly. Přítomnost dronu se nepotvrdila a armáda při následném průzkumu nenašla žádné podezřelé objekty.

Americká ekonomika vytvořila jen 29 tisíc pracovních míst. Akcie přesto rostly

Nábor zaměstnanců ve Spojených státech v září výrazně zpomalil. Mimo zemědělství přibylo 29 tisíc pracovních míst a nezaměstnanost dosáhla 4,2 procenta. Investoři přesto poslali akcie vzhůru. Slabší výsledky totiž zmírnily očekávání, že americká centrální banka ještě v říjnu znovu zvýší úrokové sazby.

Americké banky napadly pravidla pro kryptofirmy. Zažalovaly regulátora

Americká organizace zastupující komunitní banky ICBA podala žalobu proti bankovnímu regulátorovi OCC kvůli pravidlům pro udělování licencí národních trustových bank. Tvrdí, že kryptoměnovým společnostem umožňují konkurovat běžným bankám bez srovnatelných povinností. Úřad při přijetí pravidel uvedl, že pouze upřesňuje své dlouhodobé pravomoci.

Španělsko zasáhly masové protesty kvůli bytové krizi a vysokým nájmům

Desetitisíce lidí dnes vyšly do ulic španělských měst na protest proti vysokým nájmům a nedostatku dostupného bydlení. Demonstrace se konají den poté, co parlament odmítl dvě vládní opatření na posílení ochrany nájemníků. Protesty propukly po zářijovém vystěhování 87leté ženy z jejího madridského bytu a pokračují navzdory tomu, že se žena později do bytu mohla vrátit. Informovala o tom agentura AFP a stanice BBC.

SAE označily útok na kapitána letadla Flydubai jako teroristický čin

Útok na kapitána letadla Flydubai Spojené arabské emiráty označily jako teroristický čin. Pilot, který se pokusil převzít kontrolu nad strojem se 182 lidmi na palubě, se jmenuje Hamám Hamání. Informovala o tom agentura AP, které to sdělily tři zdroje obeznámené s případem.

Rusko vyzvalo diplomaty a cizince k opuštění Kyjeva, varovalo před údery

Rusko dnes vyzvalo zahraniční diplomaty a cizince v Kyjevě, aby město opustili, píše agentura AFP. Ruské ministerstvo zahraničí varovalo, že ruská armáda bude na metropoli i nadále podnikat masivní údery, které označilo za odvetné. Odpovědnost za případné negativní důsledky budou nést výhradně ti, kteří budou varování ignorovat, dodalo. Moskva v poslední době zintenzivnila útoky na Kyjev. Ruské dronové útoky v posledních dnech poškodily důležitý Jižní most přes řeku Dněpr a dnes zasáhly také Severní most. Ukrajina čelí ruské invazi od roku 2022.

Johnny Depp se vrací ve velké roli. Jako Scrooge čelí duchům i pohřbení zaživa

Johnny Depp se v nové adaptaci Dickensovy Vánoční koledy proměnil v lakomce Ebenezera Scrooge. Nový trailer ukazuje, že návštěvy duchů budou tentokrát pořádně děsivé. Film Ebenezer: Vánoční koleda natočil režisér Ti West, známý hororovou trilogií X, Pearl a MaXXXine. Do českých kin dorazí 12. listopadu.

Severní Korea odpálila nejméně jednu balistickou střelu

Severní Korea dnes odpálila balistickou střelu, která podle jihokorejské armády uletěla více než 700 kilometrů směrem k moři u východního pobřeží země. Severokorejská média následně uvedla, že šlo o strategickou střelu středního doletu. Informovaly o tom agentury Reuters a AFP.

Přírodní zahrady ve městě výrazně zvyšují počet hmyzu

Obyčejné travnaté pásy mezi chodníkem a silnicí mohou ve městech získat mnohem větší význam pro přírodu. Výzkum v australském Melbourne ukázal, že po vysazení původních rostlin na těchto místech výrazně přibylo hmyzu a zvýšil se také počet zaznamenaných druhů.

V Lotyšsku začalo hlasování v parlamentních volbách

V Lotyšsku dnes začalo hlasování v parlamentních volbách, v nichž voliči vybírají nové složení 100členného parlamentu. Volby se konají v době zvýšených obav o bezpečnost země kvůli ruské válce proti Ukrajině a narušování lotyšského vzdušného prostoru. Očekává se, že země navzdory vzestupu populistických a protestních stran zachová své proevropské a proukrajinské směřování, napsaly agentury Reuters a AFP.

Christa Pike po nezdařené popravě bojuje o život. Je v bezvědomí a na ventilátoru

Christa Pike, která ve středu přežila pokus o popravu smrtící injekcí v americkém Tennessee, zůstává v kritickém stavu. Podle jejích právníků je v bezvědomí, napojená na ventilátor a lékaři se snaží odstranit z jejího těla pentobarbital. Při nezdařené popravě dostala dvě smrtící dávky této látky.

Litva testuje ukrajinský systém ochrany před drony

Litva testuje systém na ochranu před drony vyvinutý na Ukrajině. Systém Sky Fortress (Nebeská pevnost) je navržen tak, aby detekoval nízko letící objekty, napsala dnes agentura DPA.

Skupina G7 ihned uvolní významné zásoby nafty, shodli se lídři zemí

Skupina hospodářsky vyspělých zemí G7 v příštích čtyřech měsících koordinovaně uvolní 100 milionů barelů nafty a ropy, shodli se dnes lídři států v prohlášení zveřejněném italskou vládou. Již během příštích 20 dnů vyšlou země skupiny prostřednictvím Mezinárodní agentury pro energii (IEA) na trh významné množství nafty, uvedli prezidenti a premiéři po dnešní videokonferenci. Americký prezident Donald Trump krátce předtím oznámil, že Evropa souhlasila s okamžitým uvolněním části svých zásob nafty.

Francie čelí studentským nepokojům, za jediný den zadrželi 600 lidí

Francouzští policisté v souvislosti s násilnými studentskými protesty a blokádami, které se dotkly stovek škol, jen za dnešní den zatím zadrželi okolo 600 osob. Zaznamenány jsou také případy polévání učitelů benzinem nebo vyhrožování napadené policistce smrtí, napsal web Le Figaro.

Vraždu influencerky Abby Choi projednává soud v Hongkongu. Podezřelí ji pečlivě plánovali

Soud v Hongkongu začal projednávat brutální vraždu modelky a influencerky Abby Choi. Podezřelí jsou její exmanžel a jeho příbuzní, podle prokuratury hrůzný čin pečlivě naplánovali.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama