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

Střelba ve Španělsku si vyžádala tři životy včetně těhotné ženy. Policie mluví o vendetě mezi rodinnými gangy

Při střelbě v Isla Cristině v jihošpanělské provincii Huelva zemřeli tři lidé a další člověk byl vážně zraněn. Policie případ vyšetřuje jako možný útok v rámci vyřizování účtů mezi dvěma rodinami, které mají být zapojené do obchodu s drogami.

Slavia poprvé v sezoně ztratila body

Fotbalisté Slavie remizovali ve čtvrtém kole Chance Ligy na hřišti Slovanu Liberec 1:1. Pražany poslal do vedení kapitán Tomáš Holeš, po změně stran odpověděl střídající Vénuste Baboula. Úřadující mistr tak po třech výhrách poprvé v novém ročníku zaváhal.

KOMENTÁŘ: Řeší svoje akcie, ne ceny potravin. Demokraté chtějí poslat sondu do Trumpova portfolia

Šéf Bílého domu Donald Trump loni na burze uskutečnil 21 000 obchodů. A přišel si na dvě miliardy dolarů. Štěstí? Možná. Anebo se Trump dopustil nezákonného insider tradingu, tedy obchodování na základě neveřejné informace. K zodpovědnosti nyní Trumpa žene Demokratická strana.

BP získala ve Venezuele licenci na rozsáhlé ložisko plynu

Britská energetická společnost BP se zapojí do rozvoje venezuelského naleziště Loran. Projekt s odhadovanými zásobami čtyř bilionů kubických stop plynu bude firma řídit společně s partnery ze Spojených arabských emirátů a Kataru.

Burnham rozhodne o těžbě v Severním moři i slabších cílech pro elektromobily

Britský premiér Andy Burnham čelí zásadní zkoušce své klimatické politiky. Jeho vláda brzy rozhodne o těžbě ropy a plynu v lokalitách Rosebank a Jackdaw. Současně zvažuje výrazné zmírnění prodejních cílů pro elektromobily.

Čínská ekonomika v červenci pokračovala v ochlazování

Čínská ekonomika vstoupila do druhé poloviny roku se zataženou ruční brzdou. Červencová data ukázala slabší spotřebu, hlubší propad investic i rostoucí nezaměstnanost. Druhá největší ekonomika světa tak ztrácí dynamiku a sílí tlak na Peking, aby přispěchal s další podporou.

Vingegaard po pádu na Tour ukončil sezonu

Jonas Vingegaard už v roce 2026 závodit nebude. Devětadvacetiletý Dán stále pociťuje následky zlomeniny klíční kosti, kterou utrpěl při červencovém pádu na Tour de France. Vynechá proto také zářijové mistrovství světa v Montrealu a soustředí se na přípravu pro další sezonu.

Jižní Korea bude dále koordinovat společnou obrannou strategii s USA, uvedl Soul

Jižní Korea se zabývá aktuálními výroky amerického prezidenta Donalda Trumpa, bude nicméně se Spojenými státy i nadále koordinovat společnou obrannou strategii, včetně společných cvičení a výcviku. Uvedl to dnes podle tiskových agentur úřad jihokorejského prezidenta v reakci na Trumpovo rozhodnutí omezit účast armády USA na společných cvičeních s Jižní Koreou. Každoroční vojenské cvičení obou zemí začalo pod názvem Ulchi Freedom Shield právě dnes a podle plánu, potvrdil agentuře Reuters jihokorejský generální štáb, trvat má do 27. srpna.

Zemřela herečka Hayden Panettiere ze seriálu Heroes. Bylo jí 36 let

Americká herečka Hayden Panettiere zemřela ve věku 36 let. Proslavila se především jako Claire Bennet v seriálu Heroes a Juliette Barnes v Nashville. Její rodina i kolegové po zveřejnění zprávy připomínají mimořádný talent, dlouhou kariéru od dětských rolí i složité období, o kterém herečka v posledních letech otevřeně mluvila.

Letiště v sicilské Katánii opět více omezilo provoz kvůli erupci sopky Etna

Letiště v sicilské Katánii dnes opět omezilo provoz kvůli popelu z nedaleké sopky Etna, jejíž erupce narušuje dopravu na tomto mezinárodním letišti už více než týden. Dnes provozovatel letiště oznámil, že do 14:00 je v Katánii povoleno přistávat pouze pěti letadlům za hodinu. Odlety omezeny nejsou, informují místní média.

Šest lidí zahynulo při ukrajinském útoku v ruské Belgorodské oblasti

Šest lidí v noci na dnešek zahynulo při ukrajinském raketovém útoku v Belgorodské oblasti, oznámily úřady ruského regionu u hranic s Ukrajinou podle ruskojazyčné služby BBC. Další čtyři lidé utrpěli zranění.

Slabší inflace bitcoinu nepomohla. Kurz zůstal pod 64 tisíci dolarů

Bitcoin nedokázal využít příznivější údaje o americké inflaci a v pátek se obchodoval pod hranicí 64 tisíc dolarů. Výraznější růst brzdily nízké objemy obchodů, odliv peněz z burzovně obchodovaných fondů i opatrnost investorů.

Námořníci skákající přes palubu. Média píší o krizi duševního zdraví na lodi USS Abraham Lincoln

Velitel amerického Ústředního velení (CENTCOM) bagatelizoval zprávy o krizi duševního zdraví na letadlové lodi USS Abraham Lincoln. Uvedl, že tato loď si v oblasti duševního zdraví vede ze všech aktivních letadlových lodí nejlépe. Podle médií je však situace na palubě špatná.

Mývalové se v Německu zabydleli natrvalo

Mývalové v Německu pronikají do domů, nemocnic, zoologických zahrad i elektráren. Jejich počet se odhaduje na dva miliony a dál roste. Příběh těchto přizpůsobivých šelem však provázejí mýty, spory o dopad na přírodu i ostrý konflikt mezi ochránci zvířat a myslivci.

Dva požáry zachvátily řecký ostrov Salamina. Zemřel starší pár, stovky lidí byly evakuovány

Dva lidé zemřeli a stovky dalších musely opustit své domovy kvůli rychle se šířícím požárům na řeckém ostrově Salamina nedaleko Atén. Plameny zasáhly obytné i zalesněné oblasti a zranily nejméně deset lidí. Do boje s ohněm se zapojily stovky hasičů, letadla, vrtulníky i pobřežní stráž.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama