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

Bulharské volby drtivě vyhrál Rumen Radev. Komentátoři mluví o „bulharském Ficovi“

Nově vzniklá strana „Progresivní Bulharsko“ (PB) vedená Rumenem Radevem drtivě zvítězila v bulharských parlamentních volbách, už osmých za pět let. Poprvé od roku 1997 získala jedna politická síla dostatek mandátů k samostatnému vládnutí.

Farmaceutický gigant sází miliardy na novou metodu léčby rakoviny

Americký farmaceutický gigant Eli Lilly oznámil velkou investici do budoucnosti medicíny. Za částku, která může v přepočtu dosáhnout až 7 miliard dolarů, kupuje biotechnologickou společnost Kelonia Therapeutics. Tato menší firma se specializuje na vývoj převratných metod léčby rakoviny, které by mohly zásadně změnit životy pacientů.

KOMENTÁŘ: USA ještě v euforii, Evropa ostražitá. Další zvrat v Íránu odkryl burzovní paradox

Užuž to vypadalo, že se schyluje ke konci války USA a Íránu. Tedy spíš si to trhy v pátek myslely, když zprávu o znovuotevření Hormuzského průlivu četly v podstatě jako konec konfliktu. Jenže už o pár hodin později se úžina znovu zašpuntovala. Na burze tak došlo k další bizarní otočce.

Eddie Murphy převzal cenu za celoživotní dílo a neskrýval dojetí

Legendární komik a herec Eddie Murphy zažil večer, na který jen tak nezapomene. V Los Angeles převzal prestižní ocenění a obklopili ho lidé, kteří formovali jeho kariéru. Atmosféra byla silná, místy velmi dojemná.

Ropa zdražuje. Naděje na trvalé řešení je v nedohlednu

Dočasné příměří mezi USA, Izraelem a Íránem se chýlí ke konci a napětí znovu eskaluje. V Hormuzském průlivu došlo k útokům na tankery. Ceny ropy tak reagují růstem. Nejistotu vzbuzují i úterní plánované rozhovory v Islamábádu. Írán se jich odmítá zúčastnit.

Diplomacie je podle Pezeškjána nutná, ale Teherán Washingtonu nedůvěřuje

Íránský prezident Masúd Pezeškján dnes uvedl, že je třeba využít veškeré rozumné diplomatické cesty ke snížení napětí se Spojenými státy. Zároveň ale zdůraznil, že Teherán je v komunikaci s Washingtonem obezřetný a nedůvěřivý, což označil za "nepopiratelně nutné". Informovala o tom íránská státní tisková agentura IRNA. Ve středu má vypršet dvoutýdenní příměří mezi Íránem a USA. Spojené státy oznámily, že vysílají delegaci do Pákistánu na jednání s Íránem. Teherán však dosud nepotvrdil, zda íránská delegace do Islámábádu dorazí, píše agentura Reuters.

Po zemětřesení o síle 7,4 stupně zasáhly Japonsko první vlny tsunami

Severovýchodní pobřeží Japonska dnes zasáhlo zemětřesení o síle 7,4 stupně, uvedly podle agentur místní úřady. Japonská meteorologická služba (JMA) vydala varování před až třímetrovými vlnami cunami. První vlny již zasáhly pobřeží země. Dosud nejvyšší byla zaznamenána ve městě Kudži a dosahovala asi 80 centimetrů. JMA varovala, že se očekává náraz dalších cunami. Zemětřesení bylo podle agentury AFP tak silné, že otřáslo i výškovými budovami v Tokiu, vzdáleném stovky kilometrů.

Svět v pasti. Írán se kontroly nad Hormuzským průlivem nikdy nevzdá

„Nikdy.“ Tehdy se podle bývalého velitele Islámských revolučních gard (IRGC) Ebrahima Aziziho Teherán vzdá kontroly nad Hormuzským průlivem. Mezitím trvá křehké dočasné příměří. Izraelské obranné síly (IDF) však pokračují v demolici budov na jihu Libanonu.

Vnikl do domu a zastřelil osm dětí. Podle policie šlo o domácí násilí

Střelba v americkém státě Louisiana skončila tragédií, při níž zemřelo osm dětí. Policie případ označuje za domácí násilí a útočníka na útěku zastřelila.

Rumen Radev, bulharský proruský bývalý prezident, směřuje k drtivému volebnímu vítězství

ývalý bulharský prezident Rumen Radev podle odhadů po uzavření volebních místností směřuje k jasnému vítězství v parlamentních volbách. Výsledek může ukončit roky politické nestability a ovlivnit další směřování země.

Rusko a Ukrajina se během noci vzájemně napadly drony, hlásí mrtvé a raněné

Nejméně jednoho mrtvého a jednoho raněného si vyžádal rozsáhlý nálet ukrajinských dronů na ruský přístav Tuapse u Černého moře, oznámil gubernátor Veniamin Kondratěv. O jednom zraněném informovaly ukrajinské úřady po nočním útoku ruských dronů na Kyjevskou oblast. Ukrajinské drony také zaútočily na cíle na anektovaném Krymu, ruské bezpilotní letouny naopak napadly Mykolajiv na jihu Ukrajiny.

Írán obvinil USA z porušení příměří a slíbil odvetu

Velení íránských ozbrojených sil obvinilo Spojené státy z porušení příměří střelbou na jednu z íránských obchodních lodí v Ománském zálivu a slíbilo odvetu, uvedly dnes tiskové agentury. Ceny ropy opět vzrostly.

Americká delegace v pondělí přijede na jednání do Islámábádu, Írán účast odmítá

V pondělí večer bude v pákistánské metropoli Islámábádu americká delegace, aby tam jednala s Íránem o dohodě, napsal dnes na síti Truth Social americký prezident Donald Trump. Zároveň Íránu pohrozil zničením všech elektráren a mostů v zemi, pokud nepřijme dohodu, kterou nabízejí Spojené státy. Agentura Tasním ale později uvedla, že Írán do Islámábádu delegaci nevyšle, dokud bude Washington pokračovat v blokádě lodí plujících do íránských přístavů.

Muchová ve Stuttgartu titul nezískala, ve finále nestačila na Rybakinovou

Karolína Muchová na turnaji ve Stuttgartu na titul nedosáhla. Ve finále narazila na Jeleny Rybakinovou a podlehla jí 5:7 a 1:6. Česká tenistka tak třetí trofej kariéry nepřidala, přesto si v žebříčku polepší.

V Bulharsku se konají osmé parlamentní volby za posledních pět let

V Bulharsku se dnes ráno otevřely hlasovací místnosti a začaly již osmé parlamentní volby za posledních pět let. Podle agentury AFP je hlavním favoritem strana bývalého prezidenta Rumena Radeva, který je považován za prorusky orientovaného a který mimo jiné slibuje sestavení nové vlády a boj proti korupci. Volební místnosti se uzavřou ve 20:00 místního času (19:00 SELČ). První odhady výsledků se čekají hned poté, jasno o vítězi by mohlo být v noci či v pondělí ráno.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama