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

ANALÝZA: Nejde jen o zbraně. Ukrajinské útoky na „ruský Amazon“ jsou pro Rusko větší problém

Představte si velké roje dronů útočící na sklady Amazonu v USA. Zaměstnanci jsou zabíjeni, dochází k narušení dodavatelských řetězců a ke značným finančním ztrátám a obyčejní spotřebitelé si nemohou rychle objednat produkty denní potřeby za přijatelnou cenu. Podobná situace nyní panuje v Rusku.

Superenzymy otevírají novou cestu k recyklaci plastů

Plasty patří k největším ekologickým problémům současnosti a jejich množství dál roste. Vědci proto hledají účinnější způsoby recyklace, které by dokázaly vracet plastový odpad zpět do výroby bez ztráty kvality. Velkou naději představují enzymy upravené pomocí moderních biotechnologií. Ty dokážou některé plasty rozložit na původní stavební látky, ze kterých lze vyrobit nový materiál.

Musk podle Axiosu významně podpoří volební kampaň amerických republikánů

Nejbohatší člověk na světě Elon Musk, který pomohl Donaldu Trumpovi k návratu do Bílého domu, se chystá významně finančně podpořit kampaň amerických republikánů před listopadovými volbami. Dnes o tom informoval portál Axios. Nadcházející volby, při kterých Američané vyberou nové zástupce do Sněmovny reprezentantů a do třetiny Senátu, rozhodnou, zda Trumpovi republikáni udrží v Kongresu USA většinu. Úspěch demokratů by mohl Trumpovi zkomplikovat zbytek jeho druhého prezidentského mandátu.

Při rozsáhlém ruském útoku zemřelo v různých částech Ukrajiny devět lidí

Počet obětí ruského útoku na Ukrajinu se podle ukrajinských médií zvýšil na devět poté, co záchranáři ve Lvově nalezli pod troskami budovy tělo mrtvého muže. Agentura Reuters ale bez podrobností píše o nejméně 13 mrtvých. Na předměstí Kryvého Rihu v Dněpropetrovské oblasti podle velitele městské vojenské správy Oleksandra Vilkula raketa Iskander-M zasáhla rodinný dům a zabila šest lidí, z toho dvě děti. Dalších osm osob včetně dvou dětí je zraněno, uvedl šéf správy regionu Oleksandr Hanža. V Kyjevě zemřel jeden člověk, oznámila městská vojenská správa, a další mrtvý je v Poltavské oblasti.

Tisíce Maročanů pronikly do sousedního španělského města Ceuta, to volá armádu

Tisíce Maročanů dnes pronikly do španělského autonomního města Ceuta, když ze sousedního Maroka přeplavali či přešli po souši, informuje deník El País. Španělští policisté podle něj takovému množství nedokázali čelit. Ceuta se potýká s větší migrační vlnou už několik dnů a její starosta Juan Jesús Vivas kvůli tomu tento týden požádal španělskou vládu o vyhlášení stavu národní nouze. Dnes k tomu ještě požádal o nasazení armády.

Lehečka v Los Cabos překvapivě skončil, Svrčina postoupil do čtvrtfinále

Jiří Lehečka vstoupil do přípravy na US Open nečekanou porážkou. Na turnaji v mexickém Los Cabos nestačil ve druhém kole na Colemana Wonga z Hongkongu, přestože první set zvládl jednoznačně. Naopak Dalibor Svrčina využil zdravotních potíží Luciana Darderiho a po skreči italského favorita si zajistil postup do čtvrtfinále.

EK vyplatila Ukrajině 3,47 miliardy eur z půjčky, jsou určené na drony a rakety

Evropská komise dnes vyplatila Ukrajině dalších 3,47 miliardy eur (asi 84 miliard Kč) z vojenské části půjčky pro Ukrajinu. Peníze jsou určené na nákup dronů, raket a stíhaček, uvedla komise. Platba navazuje na převod prvních 3,2 miliardy eur (77,4 miliardy Kč) v rámci makrofinanční podpory, kterou oznámila šéfka EK Ursula von der Leyen 25. června.

Čtyři migranti zemřeli při pokusu přeplout Lamanšský průliv na malých člunech

Francouzské úřady vyšetřují dvě tragédie v Lamanšském průlivu, při nichž během jediné noci zahynuli čtyři migranti pokoušející se na malých člunech doplout do Spojeného království. Mezi zraněnými je také roční dítě.

Požáry na jihozápadě Francie sílí a hrozí další vlna veder

Jihozápad Francie dál bojuje s rozsáhlými lesními požáry, které přiživují vysoké teploty i silný vítr. Hasiči nasadili tisíce lidí, úřady evakuovaly statisíce obyvatel a turistů a meteorologové varují před dalším zhoršením. Situaci navíc komplikuje vzácný jev známý jako ohnivý mrak, který může požáry ještě více zesilovat.

Neumíme vykouzlit nižší ceny. Fed ponechal sazby beze změny

Nemám žádný kouzelný proutek, který by ulevil Američanům od vysokých cen, vzkázal nový předseda Federálního rezervního systému (Fed) Kevin Warsh. Centrální banka ponechala základní úrokovou sazbu neměnnou.

Nejméně 25 mrtvých po zemětřesení v Japonsku, bilance dál roste

Nejméně 25 lidí zahynulo při úterním zemětřesení na jihozápadě Japonska, napsala dnes agentura Reuters. Dalších přinejmenším 63 lidí utrpělo zranění, z toho pět jich je ve vážném stavu. Podle agentury AP to oznámily úřady prefektury Kumamoto s tím, že místní policie eviduje až 28 úmrtí. Část případů ale nemusí souviset přímo se zemětřesením a úřady proto prověřují přesné okolnosti.

Střela, která dopadla na východě Polska, byla zřejmě ruská, uvedl premiér Tusk

Střela, která dopadla na východě Polska, byla zřejmě ruská, uvedl dnes polský premiér Donald Tusk podle agentury Reuters. Chce ale mít větší jistotu o jejím typu a o tom, kdo ji vyslal. Ukrajinský ministr zahraničí Andrij Sybiha již dříve na sociálních sítích uvedl, že se jednalo o ruskou raketu Ch-101.

Rekordní vedra připravují Evropu o vodu

Evropu letos zasáhlo mimořádně silné sucho, které nevzniklo jen kvůli nedostatku srážek. Rekordní vedra výrazně zvýšila odpařování vody z půdy, řek i vegetace a urychlila vysychání krajiny. Důsledky jsou patrné v zemědělství, energetice i vodním hospodářství.

Americké údery v Íránu zabily rodinu s malým dítětem, Teherán hrozí odvetou

Při amerických útocích zemřeli v noci na dnešek v Íránu tři členové jedné rodiny včetně dvouletého dítěte, uvedla ráno agentura Fars. Další dvě děti utrpěly zranění. Americká armáda podnikla další vzdušné údery na Írán v reakci na to, že se Írán o den dříve pokusil zaútočit na americké vojenské základny na Blízkém východě, uvedlo oblastní velitelství amerických sil CENTCOM. Jordánsko oznámilo, že dnes už zneškodnilo pět střel vyslaných z Íránu. Íránské revoluční gardy ráno uvedly, že agresora potrestají, píše agentura Reuters. Kuvajt dnes oznámil, že íránský útok, který v zemi zasáhl čínskou firmu, zabil člověka, píše agentura AFP.

Fidži: U souostroví Lau zmizela loď se zdravotníky. Našel se jen kapitán

Šest zdravotníků se nadále pohřešuje ve vodách u souostroví Lau. Dnes ráno byl nalezen kapitán lodi, která plula na ostrov Ono-i-Lau, potvrdilo ministerstvo zdravotnictví.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama