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

Afghánistán v krizi: Muži prodávají své děti, aby uživili rodiny

Humanitární situace v Afghánistánu je po převzetí moci hnutím Tálibán kritická. Desetiletí války, sucho, pandemie a omezení zahraniční pomoci vytvořily podmínky pro chudobu a hlad. Muži jsou natolik zoufalí, že prodávají své děti, aby uživili zbytek rodiny. O tom, jak je situace v zemi špatná, přitom psala média už před lety. Přesto USA téměř zmrazily humanitární pomoc.

Íránský mírový návrh žádá zrušení blokády i sankcí, uvedl Teherán

Aktuální íránský mírový návrh pro vyjednávání se Spojenými státy požaduje ukončení americké blokády íránských přístavů, zrušení sankcí a konec bojů na všech frontách včetně Libanonu. Podle agentury Reuters to dnes uvedl náměstek íránského ministra zahraničí Kázem Gharíbabádí. Americký prezident Donald Trump v pondělí oznámil, že v zájmu jednání odkládá útoky na Írán původně avizované na dnešek.

Ukrajina a Rusko informují o obětech a raněných po náletech dronů

Nejméně jednu oběť a šest raněných si vyžádal noční ruský útok na Charkov a okolí druhého největšího ukrajinského města, oznámili záchranáři. Jednoho mrtvého a dva zraněné hlásí ruské úřady po ukrajinském útoku na západě Ruska. Ukrajinské drony zasáhly také blíže neupřesněný průmyslový objekt v Jaroslavli, rozsáhlý nálet se obešel bez obětí a raněných, uvedl gubernátor Michail Jevrajev. Již dříve se terčem ukrajinských dronů stala rafinerie ve městě ležícím asi 700 kilometrů od ukrajinských hranic.

Střelba u islámského centra v San Diegu skončila tragédií

Tři muži zemřeli při střelbě v Islámském centru v San Diegu. Dva teenageři podle policie v pondělí zahájili palbu u mešity a poté si o několik bloků dál vzali život. Útok je vyšetřován jako zločin z nenávisti.

Policie v Turecku pátrá po střelci, který zabil šest lidí

Jihem Turecka otřásl krvavý útok, při němž ozbrojený muž podle tureckých úřadů a médií zastřelil šest lidí a dalších osm zranil. K tragédii došlo v pondělí poblíž města Tarsus v provincii Mersin. Podezřelý po útoku uprchl autem a policie zahájila rozsáhlou pátrací operaci s nasazením vrtulníků.

U Los Angeles se rychle šíří požár

Jižní Kalifornii zasáhl další rychle se šířící požár. Sandy Fire vypukl v pondělí dopoledne v kopcích nad městem Simi Valley, zhruba 48 kilometrů severozápadně od Los Angeles, a kvůli větru se během několika hodin přiblížil k obytným čtvrtím.

USA o 30 dní prodloužily výjimku umožňující nákup ruské ropy na tankerech

Spojené státy prodloužily o 30 dní výjimku, která zemím umožňuje nakupovat sankcionovanou ruskou ropu naloženou na tankerech. Na síti X to dnes oznámil americký ministr financí Scott Bessent. Uvedl, že výjimka umožní stabilizovat trh s ropou a dopravit surovinu do energeticky nejzranitelnějších zemí. Třicetidenní výjimku ze sankcí Spojené státy poprvé zavedly v březnu s cílem stabilizovat trhy s energiemi po vypuknutí války na Blízkém východě. V dubnu toto opatření Washington prodloužil.

Shakira uspěla u soudu. Španělsko jí musí vrátit přes 1,5 miliardy korun

Shakira po letech uspěla ve sporu se španělskými úřady. Soud rozhodl, že část peněz od ní stát vybral neoprávněně a nařídil jejich vrácení i s úroky. Případ, který zpěvačku provázel téměř deset let, tak dostal zásadní obrat.

Češi porazili Švédsko a napravili zaváhání se Slovinskem

Čeští hokejisté zvládli na mistrovství světa důležitý zápas. Ve Fribourgu porazili Švédsko 4:3 a po nečekané ztrátě se Slovinskem ukázali výrazně lepší tvář. Národní tým vedl už v první třetině 3:0, poté přežil dlouhé oslabení i švédský tlak a připsal si druhou výhru na turnaji.

Trump oznámil, že v zájmu jednání odkládá útok na Írán plánovaný na úterý

Prezident Spojených států Donald Trump na žádost Kataru, Saúdské Arábie a Spojených arabských emirátů (SAE) odložil nové údery proti Íránu, které byly plánované na úterý. Trump to dnes oznámil na své sociální síti Truth Social, kde zároveň bez podrobností napsal, že se nyní konají "vážná jednání". Poznamenal, že pokud nebude s výslednou dohodou spokojen, podniknou Spojené státy rozsáhlý útok proti islámské republice.

Írán zavedl nový mechanismus pro kontrolu lodí v Hormuzském průlivu

Írán zřídil nový mechanismus spravující Hormuzský průliv. Na sociálních sítích to uvedly íránská Nejvyšší rada národní bezpečnosti a námořnictvo revolučních gard. Přesné pravomoci této nové struktury zatím nebyly zveřejněny, uvedla agentura AFP. Podle odborného časopisu Lloyd’s List bude mechanismus dohlížet na lodní dopravu a vybírat poplatky.

Bělorusko zahájilo výcvik k použití jaderných zbraní, oznámil Minsk

Běloruské jednotky spolu s ruskými nacvičují dodávku jaderných hlavic a přípravu k jejich použití, oznámilo dnes podle tiskových agentur běloruské ministerstvo obrany. Minsk je nejbližším spojencem Ruska, které v Bělorusku rok po vpádu na Ukrajinu rozmístilo své taktické jaderné zbraně, ale zachovalo si nad nimi úplnou kontrolu. Ukrajina cvičení odsoudila a rozmístění jaderného arzenálu na území svého severního souseda označila za bezprecedentní výzvu pro globální bezpečnost.

Americký Senát posunul pravidla pro kryptotrh

Americký kryptotrh je o krok blíž jasnějším pravidlům. Bankovní výbor Senátu posunul dál zákon Digital Asset Market Clarity Act, který má stanovit srozumitelnější rámec pro obchodování s digitálními aktivy a rozdělit dohled nad trhem mezi americké regulátory.

Nobitex se stal uzlem íránských kryptoměnových převodů

Íránská kryptoměnová burza Nobitex od roku 2023 zpracovala nejméně 2,3 miliardy dolarů přes sítě Tron a BNB Chain. Právě tyto blockchainy založili lidé, kteří později patřili mezi významné podporovatele kryptoměnového projektu World Liberty Financial spojeného s rodinou amerického prezidenta Donalda Trumpa.

Miliony vyhozených vapů zatěžují recyklaci

Británie má i po zákazu jednorázových elektronických cigaret problém s odpadem z vapů. Miliony zařízení a náplní končí každý týden v koších nebo ve špatných recyklačních nádobách. Pro třídicí linky to znamená víc práce, riziko požárů a další zátěž pro systém, který na podobný objem malých elektrozařízení není dobře připravený.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama