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

Trumpův bývalý poradce se chystá přiznat v kauze citlivých informací

Bývalý poradce pro národní bezpečnost John Bolton uzavřel s prokurátory dohodu o přiznání viny. Někdejší člen první administrativy Donalda Trumpa, který se později stal jeho ostrým kritikem, má přiznat vinu v kauze nakládání s citlivými informacemi o národní bezpečnosti.

SpaceX chystá rekordní vstup na burzu

SpaceX plánuje největší vstup na burzu v historii. Firma Elona Muska chce získat až 75 miliard dolarů a její hodnota by se mohla přiblížit 1,77 bilionu dolarů. Pokud se odhady naplní, Musk by se mohl stát prvním bilionářem světa.

Řím odklízí škody po prudké bouři

Řím po středeční bouři odstraňuje popadané stromy, poškozené stánky a následky lokálních záplav. Silný vítr zasáhl hlavně severní a severovýchodní části města, kde lámal větve, ničil přístřešky a komplikoval dopravu. V některých ulicích voda zaplavila vozovky a auta zůstala stát v hlubokých kalužích. Úřady zatím řeší hlavně zprůjezdnění ulic a zabezpečení míst, kde hrozí další škody.

V Texasu se objevil nebezpečný masožravý parazit bzučivka. Vědci ji měli za téměř vyhubenou

V jižním Texasu se znovu vyskytla parazitická moucha bzučivka lidožravá, jejíž larvy se živí masem teplokrevných zvířat. Jde o první potvrzený případ v této oblasti od roku 1966 a ojedinělý návrat škůdce, který byl ve Spojených státech před desítkami let prakticky vymýcen.

Zázrak na Everestu. Pohřešovaný Šerpa byl po dnech bez jídla a kyslíku zachráněn

Na Mount Everestu skončilo pátrání, které už mnozí považovali za beznadějné. Nepálský horský průvodce Dawa Sherpa přežil téměř týden ve vysoké nadmořské výšce bez jídla a bez přídavného kyslíku. Záchranáři ho našli ve chvíli, kdy se vlastními silami pokoušel dostat zpět do základního tábora.

Vědci varují před nevyhnutelnou vlnou tsunami ve Středomoří

Slunné pláže francouzské Riviéry sice na první pohled nevypadají jako kulisy pro živelnou katastrofu, ale vědci varují před hrozbou, kterou si většina lidí vůbec nepřipouští. Historická data i moderní počítačové modely ukazují, že ničivé vlny už v minulosti na tamní pobřeží udeřily a tento scénář se může kdykoliv opakovat. Vzhledem ke specifickým podmínkám navíc hrozí, že masa vody zasáhne pevninu s minimálním předstihem a tradiční varovné systémy tak nemají šanci včas zareagovat.

Na 80 procent. Jev El Niño je letos nevyhnutelný, upozorňuje WMO

Klimatický jev El Niño udeří v létě s pravděpodobností 80 procent. Světová meteorologická organizace odhaduje jeho setrvání do podzimu na 90 procent. Síla El Niña zůstává nejistá, meteorologové však očekávají spíše vysokou intenzitu.

Po izraelských náletech na město Gaza je nejméně osm mrtvých a 15 zraněných

Při izraelských náletech na město Gaza bylo dnes nad ránem zabito nejméně osm lidí a dalších nejméně 15 osob bylo zraněno, napsala s odvoláním na úřady agentura AFP. Izrael v Pásmu Gazy provádí útoky téměř denně navzdory příměří uzavřenému na podzim.

Nucenou práci netolerujeme! USA chtějí uvalit nová cla na 60 zemí

Spojené státy oznámily uvalení nových cel na desítky obchodních partnerů kvůli jejich nečinnosti v boji proti nucené práci. Evropská unie (EU) označila cla za nezákonná. Jak je tato moderní forma otroctví ve světě rozšířená?

Státy EU daly podle Kyjeva zelenou prvnímu kroku v přístupových jednáních

Členské státy EU daly zelenou zahájení jednání s Ukrajinou a Moldavskem o první skupině témat týkající se přístupových rozhovorů, napsala ve středu pozdě večer na sociální síti X ukrajinská premiérka Julija Svyrydenková. Ukrajina zahájila rozhovory o přistoupení k EU v létě 2024, více než dva roky po začátku ruské invaze na Ukrajinu, a dosud je blokovalo Maďarsko.

Korejské komunální volby vyhrála vládní strana, prohrála ale boj o Soul

Jihokorejská vládní liberální Demokratická strana (DS) ve středečních komunálních volbách zvítězila ve většině volebních obvodů. Nezískala však klíčový post starosty metropole Soulu, což představuje překážku v úsilí o získání pevnějšího politického mandátu pro prezidenta I Če-mjonga, napsala dnes agentura AP.

Trump má problém. Republikáni se od něj začínají odvracet

Politika amerického prezidenta Donalda Trumpa stále více rozděluje republikány. Po silné kritice části vlastní strany upustil šéf Bílého domu od plánů na zřízení fondu v hodnotě téměř 1,8 miliardy dolarů, který měl mimo jiné vyplácet útočníky na Kapitol. Sněmovnou navíc prošla rezoluce o omezení Trumpových válečných pravomocí. Pro hlasovali čtyři republikáni.

Severní Korea představila nový závod na výrobu paliva pro jaderné bomby

Severokorejský vůdce Kim Čong-un ve středu navštívil nový závod na výrobu paliva pro jaderné bomby a oznámil plány na několikanásobné posílení jaderných sil země. Odhalení továrny souvisí s Kimovými opakovanými sliby rozšířit jaderný zbrojní program, aby se KLDR mohla vypořádat s tím, co označil jako eskalující vojenské hrozby ze strany USA, napsala agentura AP.

Ukrajinský útok na krymský Simferopol si vyžádal tři mrtvé a sedm zraněných

Při nočním ukrajinském útoku na město Simferopol na Ruskem anektovaném Krymu dnes zemřeli nejméně tři lidé a dalších sedm bylo zraněno. S odvoláním na úřady to napsaly agentury AFP a Reuters.

Izrael a Libanon se dohodly na obnovení příměří, v Libanonu budou bezpečné zóny

Izrael a Libanon se ve středu dohodly na prodloužení křehkého příměří a zřízení několika bezpečnostních zón na libanonském území, kam by nesměli vstoupit příslušníci militantního hnutí Hizballáh. Podmínkou příměří je úplné zastavení palby ze strany hnutí a vyhoštění všech jeho členů z oblasti jižně od řeky Lítání. Obě země také odsoudily útoky Íránu na země v regionu a jeho narušování stability na Blízkém východě, uvedli ve středu po dvoudenním jednání ve Washingtonu ve společném prohlášení zástupci USA, Libanonu a Izraele.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama