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

Volkswagen zvažuje zrušení dalších 50 tisíc pracovních míst

Volkswagen může v rámci rozsáhlé restrukturalizace zrušit dalších přibližně 50 tisíc pracovních míst. Šéf koncernu Oliver Blume zaměstnancům oznámil, že firma stále hledá způsob, jak snížit výrazně vyšší náklady a přiblížit se konkurenci. Konečný počet zrušených pozic zatím nebyl stanoven.

Rusko v noci udeřilo střelami a drony na Kyjev, oběti nejsou hlášeny

Rusko během noci na dnešek zaútočilo střelami a drony na ukrajinskou metropoli Kyjev. S odvoláním na představitele města o tom nad ránem informovala agentura Reuters, podle které byly hlášeny exploze a požáry, žádné oběti ale úřady neoznámily. Ukrajinská obrana sestřelila pět z osmi ruských balistických raket. Stalo se tak poprvé za měsíc, napsala agentura Unian s odvoláním na hlášení ukrajinského letectva a připomněla, že problémy souvisely s nedostatkem protiraketových střel.

Ceny ropy nepřestávají růst. Trh znervózňují americké kroky v Hormuzu

Ceny ropy vzrostly poté, co americký prezident Donald Trump oznámil plány na zavedení poplatků za přepravu v Hormuzském průlivu a obnovení blokády íránských přístavů. Tyto kroky na trhu vyvolaly další vlnu obav z narušení dodávek černého zlata. Zatímco USA trvají na tom, že Hormuzský průliv je otevřený pro plavbu, podle údajů o sledování lodní dopravy došlo k prudkému poklesu tranzitů.

Francie umožní Ukrajině licenční výrobu zbraní, Kyjev nakoupí 16 letounů Rafale

Francie umožní Ukrajině licenční výrobu francouzských řízených střel, přesně naváděných bomb a protivzdušných střel, zatímco Kyjev nakoupí francouzsko-italské systémy protivzdušné obrany nové generace a 16 stíhacích letounů Rafale. Po jednání koalice ochotných to dnes v Paříži oznámil francouzský prezident Emmanuel Macron.

USA ode dneška začnou vybírat poplatky za bezpečnou plavbu Hormuzským průlivem

Americký prezident Donald Trump uvedl, že Spojené státy obnovují blokádu vůči Íránu v Hormuzském průlivu a že budou od lodí za zajištění bezpečnosti vybírat poplatek ve výši 20 procent hodnoty přepravovaného nákladu. Šéf Bílého domu to dnes napsal na své sociální síti Truth Social. Hormuzským průlivem procházela pětina světových dodávek ropy a zemního plynu, než nad klíčovou lodní trasou na začátku konfliktu uplatnil kontrolu Írán.

Příměří se fakticky zhroutilo. USA udeřily na Írán, sirény se rozezněly v Jordánsku a Bahrajnu

Spojené státy v pondělí pozdě večer dokončily další vlnu leteckých úderů na cíle spojené s Íránem. Tentokrát americká armáda útočila na odpalovací systémy pro střely a drony, obranné systémy a námořnictvo. Sirény se následně rozezněly v Jordánsku a Bahrajnu. Americký prezident Donald Trump prohlásil, že USA kontrolují úžinu klíčovou pro světové dodávky ropy.

Maďarský parlament schválil ústavní dodatek, který má ukončit mandát prezidenta

Maďarský parlament dnes schválil ústavní dodatek, který má především ukončit mandát prezidenta Tamáse Sulyoka. Informovaly o tom světové tiskové agentury. Premiér Péter Magyar označuje prezidenta za loutku strany Fidesz bývalého předsedy vlády Viktora Orbána, který letos po 16 letech přišel o moc, a už po vítězství v dubnových parlamentních volbách Sulyoka vyzval, aby odstoupil.

Húsíové zaútočili na letiště v Saúdské Arábii

Jemenští Húsíové v pondělí zaútočili balistickými raketami a drony na mezinárodní letiště Abhá na jihu Saúdské Arábie. Saúdská protivzdušná obrana proti střelám zasáhla a úřady nehlásí žádné oběti. Útok představuje nejvážnější vyhrocení vztahů mezi oběma stranami od příměří uzavřeného v roce 2022.

Požár lesa v pařížském regionu zničil na 1000 hektarů a stále se šíří

Požár lesa u Fontainebleau nedaleko Paříže zničil na 1000 hektarů porostu, což je zhruba pět procent celého lesa. Dnes odpoledne to řekl šéf civilní ochrany Julien Marion. Na místě zasahuje na 800 hasičů z celé Francie. Podle francouzského ministra vnitra Laurenta Nuňeze je možné, že oheň někdo založil úmyslně, informovala agentura AFP.

EK a její partneři chtějí dát na podporu projektů v Gaze 883,6 milionu eur

Evropská komise dnes spolu s více než desítkou nejen členských zemí Evropské unie zahájila iniciativu, která poskytne 883,6 milionu eur (přibližně 21,4 miliardy Kč) na humanitární projekty v Pásmu Gazy. Komise v prohlášení uvedla, že "Team Gaza Initiative" podpoří projekty zaměřené na zajištění základních služeb pro obyvatele pásma, včetně vodohospodářské infrastruktury, odstraňování sutin a odpadu či obnovení zdravotnických, energetických a zemědělských systémů. Česká republika podle zveřejněného seznamu do iniciativy zapojena není.

Senátor Lindsey Graham zemřel podle lékařů na natrženou srdeční aortu

Lindsey Graham, dlouholetý republikánský senátor za Jižní Karolínu a blízký spojenec amerického prezidenta Donalda Trumpa, zemřel na disekci aorty způsobenou kardiovaskulárním onemocněním. Vyplývá to z předběžných závěrů soudního lékaře ve Washingtonu.

Trump tvrdí, že USA by měly spravovat Hormuzský průliv a dostat za to zaplaceno

Americký prezident Donald Trump dnes řekl, že Spojené státy pravděpodobně převezmou kontrolu nad Hormuzským průlivem, a dodal, že by jim za to měla náležet kompenzace. Šéf Bílého domu to uvedl v telefonickém rozhovoru v pořadu Fox & Friends televize Fox News.

KOMENTÁŘ: Polovodičový král z Koreje ve výprodeji. Obchodování v USA způsobilo chaos

Třebaže tahle firma vznikla už v roce 1983, před šílenstvím kolem umělé inteligence ji znal málokdo. Dnes jihokorejský SK Hynix patří mezi lídry AI závodu a svou výkonností na burze poráží většinu amerických titulů. V pondělí ale přišel zlom. Proč akcie za jediný den odepsaly 15 procent?

Invazní kudlanky z Asie se šíří Evropou a ohrožují místní živočichy

Dvě asijské kudlanky, které se v posledních letech rychle rozšířily po Evropě, nově získaly status invazních nepůvodních druhů. Díky oteplování klimatu, vysoké schopnosti rozmnožování a příznivým podmínkám ve městech pronikají stále dál na sever. Loví širokou škálu původních živočichů a podle vědců mohou představovat rostoucí hrozbu pro evropskou biodiverzitu.

Státy EU uvalily nové sankce kvůli ruským kybernetickým útokům

Evropská unie a její členské státy dnes odsoudily ruské kybernetické útoky, konkrétně operace skupiny TURLA, která podléhá ruské Federální bezpečnostní službě FSB. EU zároveň přijala dosud nejrozsáhlejší balík sankcí v rámci kybernetického sankčního režimu. Sankce byly uvaleny na devět jednotlivců a čtyři subjekty, informovala Rada EU. Unijní sankce jsou úzce koordinovány s Británií, ta dnes oznámila opatření proti 24 osobám a subjektům, uvedla agentura Reuters.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama