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

USA omezují sledování oceánů, Evropa posiluje vlastní síť

Spojené státy začínají výrazně omezovat jednu z nejambicióznějších sítí pro sledování oceánů. Systém, který více než deset let sbíral data o mořských ekosystémech, klimatu a extrémním počasí, má přijít o většinu svých zařízení. Evropa mezitím investuje do vlastního oceánského monitoringu a chce posílit svou roli ve výzkumu moří.

Filipíny zasáhlo zemětřesení o síle 7,8 stupně, úřady varují před tsunami

Filipínský ostrov Mindanao zasáhlo zemětřesení o síle 7,8 stupně. Otřesy poškodily infrastrukturu a úřady hlásí několik mrtvých a mnoho zraněných. Americké, indonéské a filipínské úřady vydaly varování před tsunami.

Dua Lipa stvrdila manželství druhým obřadem

Britská popová hvězda a známý herec stvrdili svůj svazek druhým, tentokrát o poznání pompéznějším obřadem. Po komorní londýnské svatbě z konce května si pár vyměnil manželské sliby pod italským sluncem v historické rezidenci nedaleko Palerma. Na slavnostní událost dorazila řada celebrit z hudebního i módního světa a nechybělo ani exkluzivní vystoupení hudební legendy.

Trump uvedl, že by nezrušil sankce proti Íránu před uzavřením dohody

Americký prezident Donald Trump uvedl, že by před uzavřením mírové dohody s Teheránem nezrušil sankce proti Íránu a neuvolnil jeho zmrazená aktiva. Šéf Bílého domu to řekl v rozhovoru s televizí NBC News.

Izraelská armáda provedla úder v Bejrútu, podle premiéra na sídlo teroristů

Izraelská armáda dnes provedla úder na jižním předměstí Bejrútu, cílem bylo podle společného prohlášení premiéra Benjamina Netanjahua a ministra obrany Jisraele Kace teroristické sídlo.

Na papežovu mši pod širým nebem přišlo v Madridu okolo 1,2 milionu lidí

Ulice u madridského náměstí Cibeles dnes zaplnil více než milion lidí, aby se zúčastnil mše svaté pod širým nebem vedené papežem. Jedná se pravděpodobně o největší událost týdenní návštěvy Lva XIV. ve Španělsku, při níž dnes prohlásil, že Bůh stojí na straně chudých a opuštěných, napsala agentura Reuters.

Po útocích dronů jsou na Ukrajině dvě oběti, Rusko hlásí jednoho mrtvého

Rusko dnes při nočních útocích vyslalo na Ukrajinu 236 bezpilotních letounů, z nichž 215 bylo sestřeleno. Moskva hlásí 95 zachycených ukrajinských dronů, napsala agentura AFP. Na Ukrajině jsou po úderech nejméně dva mrtví a jeden zraněný, zatímco v Rusku jedna oběť a sedm zraněných. Ukrajinské drony podle médií zasáhly ropné sklady a tepelnou elektrárnu v okupovaných oblastech. V Londýně by se dnes měla uskutečnit schůzka zástupců Ukrajiny, Británie, Francie a Německa ohledně dalšího postupu proti Rusku, které válku na Ukrajině zahájilo v roce 2022.

Nigerijská armáda uvedla, že osvobodila 360 lidí unesených skupinou Boko Haram

Nigerijská armáda dnes oznámila, že osvobodila 360 lidí, které ve státě Borno na severovýchodě země unesla teroristická skupina Boko Haram. Napsala to agentura AP.

Střelba v Izraeli u Západního břehu Jordánu si vyžádala nejméně jednoho mrtvého

Pětatřicetiletý muž přišel o život a dalších pět lidí utrpělo zranění při střelbách v centrálním Izraeli nedaleko okupovaného Západního břehu Jordánu, píše agentura Reuters s odkazem na izraelskou policii, podle níž zřejmě šlo o teroristický útok. Agentura AP píše o jednom mrtvém a šesti zraněných s tím, že první střelba byla hlášena u čerpací stanice u města Kochav Jair poblíž Západního břehu Jordánu.

Mangrovy mohou kvůli stoupající hladině moří ztratit schopnost ukládat uhlík

Mangrovovy by mohly přestat fungovat jako spolehliví zachránci klimatu a naopak začít masivně uvolňovat skleníkové plyny. Tyto pobřežní lesy jsou sice známé svou schopností ukládat obrovské množství uhlíku, jenže stoupající hladina moří může tento benefit brzy zničit. Pokud záplavy překročí únosnou mez, stromy odumřou a eroze uvolní uhlík ze sedimentů zpět do atmosféry.

V Západní Austrálii opět útočil žralok. Potápěč jeho kousnutí nepřežil

U jižního pobřeží Západní Austrálie zahynul při útoku žraloka pětatřicetiletý potápěč. Podle policie muže napadl zhruba čtyři a půl metru dlouhý žralok během harpunování u ostrova Michaelmas Island nedaleko města Albany.

Fotbalové kluby v Británii dostaly varování kvůli kryptofirmám

Britský finanční regulátor varoval fotbalové kluby před smlouvami s nepovolenými kryptofirmami a obchodními platformami. Upozornil je, že podobná partnerství mohou přinést právní rizika, podezření z praní špinavých peněz i poškození pověsti. Výzva se týká také klubů z Premier League.

Americké státy chtějí zastavit spojení Paramountu a Warner Bros.

Plánované spojení Paramount Skydance s Warner Bros. Discovery může narazit na další vážnou překážku. Kalifornie, New York a další americké státy se chystají podat žalobu, která má transakci zablokovat. Obří obchod za 111 miliard dolarů už dříve vyvolal odpor části hollywoodské branže, kin i politiků.

Festival v americkém Toledu přerušila střelba, zraněno je dvanáct lidí

Střelba u venkovního festivalu v americkém Toledu ve státě Ohio zranila dvanáct lidí. Dva z nich jsou v kritickém stavu. Policie předpokládá, že na místě stříleli nejméně dva útočníci, kteří mohli mířit jeden na druhého, zatímco oběti zasáhla palba v okolí festivalu.

Izraelský úder v Gaze zabil nejméně sedm Palestinců

Izraelský úder v Gaze si v sobotu vyžádal nejméně sedm palestinských obětí, mezi nimi dvě ženy. Dalších patnáct lidí utrpělo zranění, včetně dětí. Útok přišel ve chvíli, kdy se v Káhiře znovu rozběhla jednání o udržení křehkého příměří.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama