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

Saúdové jsou na to sami. Mezi USA a Hútíi mělo dojít k tiché dohodě

Američtí diplomaté se o víkendu v Maskatu setkali se zástupci jemenských povstalců Hútíů, prozradil zdroj obeznámený se situací podle serveru Axios. Schůzka může vysvětlit, proč americký prezident Donald Trump odmítá přímé zapojení do války s tímto hnutím.

Velké chráněné oblasti pomáhají ptákům zvládat oteplování

Rozsáhlá chráněná území mohou pomáhat severským druhům ptáků lépe zvládat dopady klimatických změn. Výzkum z Finska ukázal, že zejména druhy přizpůsobené chladnějším podmínkám si vedou lépe ve velkých rezervacích než v menších chráněných oblastech.

Ke katastrofě v Nepálu podle studie přispěla změna klimatu

Katastrofa, která koncem srpna zasáhla Nepál, měla souvislost se změnou klimatu, studie World Weather Attribution (WWA). K utržení ledovce a hornin došlo během nebývale vysokých teplot. Analýza upozornila, že v katastrofě hrálo roli více faktorů, změna klimatu však byla destabilizační silou.

Bělorusko propustilo 25 vězňů. USA na oplátku zmírní sankce

Bělorusko propustilo 25 vězňů v rámci dohody se Spojenými státy. Washington výměnou zruší sankce uvalené na dvě běloruské státní společnosti. Jde o další krok v sérii jednání mezi oběma zeměmi, která v poslední době vedla k propuštění stovek lidí.

Trump vyhrožuje EU kvůli Kanadě zastavením obchodu

Americký prezident Donald Trump ostře reagoval na plán Evropské unie (EU) nabídnout Kanadě status přidruženého člena. Varoval, že pokud v tomto kroku vycítí špatný záměr, uvalí na blok vysoká cla nebo zastaví obchod s Evropou. Předsedkyně Evropské komise (EK) Ursula von der Leyen navrhla novou cestu sbližování s Ottawou ve středu během svého projevu ke stavu Unie ve Štrasburku.

Mizerná výzbroj a sandály? Arzenál Hútíů překvapil experty

Jemenští Hútíové působí jako mizerně vyzbrojená skupina lidí v sandálech, ve skutečnosti však jejich arzenál zahrnuje moderní zbraňové systémy, jimiž ostatní členové takzvané Osy odporu nedisponují. Zjistila to organizace Conflict Armament Research (CAR).

Volby podle Putina ukáží podporu pro válku, vyzval k co největší účasti

Nadcházející volby ukáží, že miliony Rusů podporují armádu bojující ve válce proti Ukrajině a také semknutost Ruska, prohlásil ruský prezident Vladimir Putin dnes v podvečer v televizním projevu k národu. Šéf státu vyzval k co největší účasti v nadcházejícím hlasování. Účast ve volbách bude společným příspěvkem k vítězství Ruska, prohlásil.

Nedělní parlamentní volby ve Švédsku vyhrála středolevá opozice

Švédská středolevá opozice zvítězila v parlamentních volbách, které se uskutečnily minulou neděli. Uvedla to dnes švédská veřejnoprávní televize SVT na základě svého propočtu po sečtení 99 procent hlasů. Podle volební prognózy stanice už strany dosud vládního pravicového bloku prakticky ztratily naději na získání většiny v parlamentu.

Cutter Gauthier podepsal s Anaheimem smlouvu na šest let

Anaheim si dlouhodobě pojistil jednu ze svých největších mladých hvězd. Útočník Cutter Gauthier podepsal s Ducks šestiletou smlouvu, která mu celkem vynese 81 milionů dolarů, tedy zhruba 1,7 miliardy korun. Americký kanonýr tak dostal výraznou odměnu za průlomovou sezonu.

Von der Leyen zve Kanadu do EU, nabízí status přidruženého člena

Předsedkyně Evropské komise Ursula von der Leyen ve středu navrhla otevřít cestu ke vzniku nového typu vztahu mezi Evropskou unií a Kanadou. Kanada by se podle její představy mohla stát prvním „přidruženým členem“ EU. Návrh zazněl ve Štrasburku během jejího projevu o stavu Unie, kterého se jako čestný host účastnil kanadský premiér Mark Carney.

KOMENTÁŘ: Hrozivý účet za válku v Íránu. Agentura představila čísla, která se Trumpovi líbit nebudou

Rozpočtový úřad Kongresu, který zásobuje americké zákonodárce nezávislými ekonomickými analýzami, vypočítal dopad války v Íránu na státní kasu. Jen do začátku srpna vyšel konflikt USA na více než 38 miliard dolarů (800 miliard korun). Zpráva vychází ve chvíli, kdy za Atlantikem graduje napětí před volbami do Kongresu.

EU udělá vše pro snížení závislosti na Číně, řekla von der Leyen

Evropská unie využije všechny dostupné nástroje, aby snížila svou závislost na Číně a vzájemný obchodní deficit, který se dostal do zlomového bodu. Ve svém každoročním projevu o stavu EU to dnes uvedla předsedkyně Evropské komise Ursula von der Leyen.

Belgie neevakuuje 13 studentů z Gazy. Vládu rozdělil spor o migraci

Belgická vláda se nedohodla na pomoci třinácti studentům z Pásma Gazy, kteří získali stipendia na belgických univerzitách. Tento neúspěch ostře odsoudily přední belgické univerzity. Podle nich vláda využívá studenty jako vyjednávací páky v politických hrách.

Návrat vlků na americký ostrov Isle Royale uspěl

Přesun vlků na odlehlý ostrov Isle Royale v americkém státě Michigan přinesl výsledky. Z původních 19 přemístěných zvířat vznikla populace, která se pravidelně rozmnožuje a vytváří vlastní smečky. Vědci odhadují, že má více než 80% šanci přežít dalších dvacet let. Do budoucna ji však může ohrozit nízká genetická rozmanitost.

Ceny ropy klesají v reakci na příznivé zprávy z USA a Saúdské Arábie

Ceny ropy po předchozím prudkém růstu začaly klesat. Spojené státy oznámily, že jejich energetické zásoby vzrostly. Navíc se objevily zprávy o tom, že přerušení provozu ropovodu East-West bude trvat krátce a Saúdská Arábie vyváží dodatečné dodávky ropy do Asie přes Omán.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama