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

Francie se topí v dluhu. Budoucnost země je před volbami nejistá

Francie se potýká s rostoucím státním dluhem, vysokým schodkem a slabým ekonomickým růstem. Řešení této krize komplikuje roztříštěná politická scéna. Investoři začínají požadovat vyšší úrok za půjčování peněz státu. Navíc se blíží prezidentské volby. Obavy vzbuzuje možné vítězství krajně pravicové kandidátky Marine Le Pen, u níž investoři nevěří, že by učinila nepopulární kroky, aby stav státních financí zlepšila.

Trump zveřejnil AI video zobrazující zničení íránského ostrova Charg

Americký prezident Donald Trump dnes na sociální síti Truth Social zveřejnil video vygenerované umělou inteligencí (AI), které podle něj zobrazuje zničení íránského ostrova Charg. Národní íránská ropná společnost (NIOC) podle íránských médií popřela, že by se ostrov stal terčem útoku, a uvedla, že provoz tamních ropných zařízení nebyl narušen.

USA a Írán si vyměnily údery. Americká armáda se obává vleklého konfliktu

Spojené státy a Írán si poprvé za více než měsíc vyměnily útoky. Po týdnech relativního klidu tak hrozí opětovné rozhoření vojenských operací na Blízkém východě. Američtí vysocí představitelé varovali ministra obrany Pete Hegsetha před pokračováním války s Íránem. Upozornili, že konflikt celosvětově oslabuje americkou armádu.

Ukrajinské rakety v Belgorodu zabily dva lidi a 16 zranily

Nejméně dva mrtvé a 16 raněných si vyžádalo ukrajinské ostřelování Belgorodu na západě Ruska z nedělního večera, oznámil úřadující gubernátor regionu Alexandr Šuvajev. Ruský dron zasáhl výškovou budovu v Záporoží na jihovýchodě Ukrajiny a zranil dva lidi, informoval náčelník oblastní správy Ivan Fedorov. Jednoho člověka zranily ruské řízené letecké bomby v Izjumu na východě Ukrajiny, uvedly místní úřady. V jihoukrajinském Chersonu pak ruský dron zasáhl zdravotnické zařízení, zranění utrpěli dva zaměstnanci.

Britka zemřela po útoku nožem na nádraží v Německu

Jednatřicetiletá britská občanka zemřela poté, co byla v neděli v noci pobodána na železniční stanici v bavorském městě Rosenheim. Policie v souvislosti s útokem zadržela sedmadvacetiletého muže německé národnosti.

Švýcarské vlaky jezdí po solárních panelech

Švýcarský projekt ukazuje, že železniční tratě nemusí sloužit pouze dopravě. Panely vložené mezi kolejnice vyrábějí elektřinu, aniž by zabíraly další půdu. Malý test už přitahuje pozornost železničních společností v několika zemích.

Jeden člověk zahynul a 15 se pohřešuje po bleskové povodni v Grand Canyonu v USA

Jeden člověk zahynul a zhruba po 15 dalších se pátrá poté, co národní park Grand Canyon (Velký kaňon) na západě Spojených států o víkendu zasáhla silná blesková povodeň. Ta si vyžádala evakuace šesti desítek osob, strhla balvany do řeky Colorado a poškodila jediné vodovodní potrubí, které zásobuje turisty i místní obyvatele. Informovala o tom dnes agentura AP s odvoláním na správu parku.

Trajekt u Kypru se zcela potopil, vedle sedmi obětí se 23 lidí pohřešuje

Trajekt s 267 lidmi na palubě, který se dnes převrhl u pobřeží Severního Kypru, se již zcela potopil. Nehoda si vyžádala nejméně sedm obětí, přičemž 23 lidí je nadále pohřešováno. Podle agentury AFP to uvedly tamní úřady.

Čeští rychlostní kanoisté získali na mistrovství světa čtyři bronzy

Čeští reprezentanti zakončili mistrovství světa v Poznani mimořádně úspěšnou nedělí. Jakub Špicar a Daniel Havel vybojovali bronz na deblkajaku. Na pětikilometrové trati uspěli také Kateřina Mílová a Robin Hirsch. Nemocný Josef Dostál skončil těsně pod stupni vítězů.

Vedra ničí evropskou úrodu a farmáři žádají změnu pravidel

Extrémní vedra a dlouhé sucho letos zasáhly zemědělce napříč Evropou. Úroda zeleniny, obilí i krmiva výrazně klesá, část plodin navíc nesplňuje vzhledové požadavky obchodů. Farmáři proto žádají rychlou pomoc i změnu pravidel, která podle nich zbytečně posílají jedlé potraviny do odpadu.

Pogačar po těžkém pádu odstoupil z Vuelty

Tadej Pogačar na letošní Vueltě suverénně mířil za dalším velkým triumfem. V osmé etapě však tvrdě spadl, utrpěl několik vážných zranění a ze závodu odstoupil. Čeká ho operace klíční kosti a velmi pravděpodobně přijde také o mistrovství světa.

Rusko chystá masivní údery na ukrajinskou energetiku, Kyjev útočil u Petrohradu

Ruské ozbrojené síly zahájily přípravy na masivní údery proti ukrajinským energetickým zařízením v reakci na útoky na ruskou civilní infrastrukturu a energetický sektor, uvedlo dnes podle agentury Reuters ruské ministerstvo obrany. Ukrajinský útok na důl v části Luhanské oblasti zabil jednoho člověka, uvedl dnes šéf správy Ruskem okupovaného ukrajinského regionu Leonid Pasečnik.

Po střelbě na hudební párty na severu Švýcarska je jeden mrtvý a pět zraněných

Po noční střelbě ve švýcarském Aarau zůstal na místě jeden mrtvý a pět zraněných, několik z nich vážně. Po pachateli nebo pachatelích útoku místní policie stále pátrá, informují tiskové agentury.

Island v referendu odmítl obnovit rozhovory o přístupu do Evropské unie

Islandští voliči v referendu odmítli obnovit jednání o vstupu do Evropské unie. Proti bylo 52,8 procenta, pro 47,2 procenta hlasujících. Podle agentur to vyplývá z konečného výsledku sčítání. Proti obnově jednání, která byla přerušena před 13 lety, tak hlasovalo přibližně o 12.000 lidí více než kolik bylo pro, uvedla agentura DPA.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama