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

Devět lidí zabil ukrajinský útok na autobus, uvedl činitel dosazený Ruskem

Ukrajinský útok na autobus v Luhanské oblasti zabil devět lidí, další zranil, uvedl dnes šéf správy Ruskem okupovaného ukrajinského regionu Leonid Pasečnik na platformě Telegram. Úder podle něj zasáhl linkový autobus, ve kterém cestovalo 15 lidí. Pasečnik nezmiňuje typ zbraně, kterou Ukrajina podle něj při útoku použila. Kyjev se k těmto obviněním nevyjádřil.

Peskov potvrdil návštěvu Ratcliffa v Moskvě, podle Trumpa by z ní mohlo něco být

Mluvčí Kremlu Dmitrij Peskov listu The Washington Post potvrdil úterní návštěvu šéfa americké Ústřední zpravodajské služby (CIA) Johna Ratcliffa v Moskvě. Šlo podle něj o kontakty mezi zpravodajskými službami. Blíže to neupřesnil. S ruským prezidentem Vladimirem Putinem se Ratcliffe nesešel, řekl Peskov agentuře Interfax. Americký prezident Donald Trump v diskusním pořadu The Glenn Beck Program bez dalších podrobností řekl, že by z Ratcliffovy návštěvy v Moskvě mohlo něco vzejít.

Češi jsou opatrnější. Důvěra spotřebitelů v ekonomiku v srpnu výrazně klesla

Čeští spotřebitelé hodnotí ekonomickou situaci opatrněji než před měsícem. Zhoršila se jejich očekávání ohledně vývoje domácí ekonomiky i vlastní finanční situace a méně domácností plánuje v příštím roce větší výdaje.

Francouzský soud uznal rakovinu u letušky jako nemoc z povolání

Francouzský soud v Bayonne poprvé uznal kosmické záření jako jeden z faktorů, které přispěly ke vzniku rakoviny prsu u dlouholeté letušky. Rozhodnutí může otevřít cestu k podobným žádostem dalších členů palubního personálu.

Meta se dohodla na mimosoudním urovnání sporu o závislosti dětí na sítích

Americká technologická společnost Meta Platforms se dohodla, že zaplatí téměř 17 miliard dolarů (asi 351 miliard Kč) za mimosoudní urovnání sporu o závislosti dětí na sociálních sítích a provede významné změny pro jejich používání mladistvými. Téměř tři desítky států USA firmu vinily z toho, že sítě Facebook a Instagram vědomě navrhla tak, aby u dětí vyvolávaly závislost, a zatajovala tyto dopady před veřejností. Firmu také viní z neoprávněného shromažďování a využívání osobních údajů dětí používajících její platformy. Informovaly o tom dnes tiskové agentury s odvoláním na soudní dokumenty.

Zelenskyj udělil vysoké ukrajinské vyznamenání Elonu Muskovi

Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj udělil jedno z nejvyšších státních vyznamenání majiteli společnosti SpaceX Elonu Muskovi, oznámila dnes média s odvoláním na prezidentův výnos.

Blesková povodeň a sesuv půdy v Nepálu a Tibetu si vyžádaly desítky obětí

Nejméně 17 lidí zemřelo při přívalových povodních a sesuvu půdy na hranici Nepálu a Tibetu, uvedla stanice BBC s odvoláním na nepálskou policii. Nepálská správa cestovního ruchu zároveň eviduje 384 pohřešovaných cestovatelů, z nichž 291 jsou cizinci. Záchranné práce pokračují, uvedla agentura Reuters.

Ceny ropy klesly. Investoři s nadějí sledují íránsko-ománská jednání

Ceny ropy ve středu klesly o více než dva dolary za barel na dvoutýdenní minimum. Důvodem jsou pokračující jednání mezi Íránem a Ománem, která oživila naděje, že by Hormuzský průliv mohl být znovu otevřen bez omezení, která ovlivňují dodávky ropy, zemního plynu a dalších komodit na Blízkém východě.

Bitcoin se po třech měsících vrátil nad 80 tisíc dolarů

Bitcoin v úterý krátce překonal hranici 80 tisíc dolarů, na kterou se nedostal od května. Růst podpořil návrat peněz do spotových burzovně obchodovaných fondů i lepší nálada mezi investory.

Angola má až pětkrát více rašelinišť, než se dosud odhadovalo

Rozsáhlé rašeliniště v centrální Angole je mnohem větší, než naznačovaly dosavadní odhady. Mokřady zadržují uhlík, regulují průtok významných afrických řek a pomáhají udržovat zásoby vody pro miliony lidí.

Zaměstnanec letiště ve Frankfurtu zemřel na „letištní malárii“

V Německu na malárii zemřel zaměstnanec letiště ve Frankfurtu nad Mohanem, jehož nakazil komár, který se do země dostal v letadle. Informují o tom dnes server hessenschau.de a agentura DPA.

KOMENTÁŘ: Chcete po AI zázračné tipy na akcie? Vědecké studie ukazují smutnou pravdu

Lidé implementují AI do každodenních aktivit a investování není výjimkou. Investoři věří, že jim umělá inteligence díky přístupu k ohromnému množství dat předá zaručené tipy na skryté akciové klenoty. Krátká praxe ale ukazuje, že vydělávání na trzích díky AI snazší není.

Útoky dronů zabíjely v Rusku i na Ukrajině, hořel také obří sklad

Nejméně dva lidé přišli o život při ruském útoku na Černihiv na severu Ukrajiny, oznámily dnes místní úřady. O dvou obětech útoku ukrajinského dronu informoval gubernátor ruské Lipecké oblasti. Ukrajinské drony znovu napadly a zapálily sklad největšího ruského internetového prodejce Wildberries v Tambovské oblasti. Útok potvrdila společnost.

Putin přitvrzuje: Stát nově může převzít jakoukoli soukromou firmu

Ruský prezident Vladimir Putin podepsal dekret, který dá vládě pravomoc dočasně převzít správu a kontrolu nad kritickou infrastrukturou, kterou soukromí vlastníci dostatečně nechrání před ukrajinskými dronovými útoky a jinými hrozbami.

Velitel kurdských Syrských demokratických sil oznámil jejich rozpuštění

Velitel kurdských Syrských demokratických sil (SDF) Mazlúm Abdí dnes oznámil jejich rozpuštění a plné začlenění do státních institucí. Učinil tak v televizním projevu vysílaném z prezidentského paláce v Damašku. Podle agentury AFP jde o naplnění dohody s prozatímním prezidentem Sýrie Ahmadem Šarou, který usiluje o sjednocení země. Zvláštní vyslanec USA pro Sýrii Tom Barrack označil rozhodnutí za "naprosto historické".
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama