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

Největší firemní držitel bitcoinu splácí dluh

Společnost Strategy, největší firemní držitel bitcoinu na světě, tentokrát nenavyšovala svou kryptoměnovou zásobu. Firma kolem Michaela Saylora použila hotovost na odkup části svého dluhu a ubrala tak z objemu závazků, které souvisejí s její bitcoinovou strategií.

Michigan tvrdě doplácí na extrémní počasí

Michigan se stále častěji řadí mezi americké státy, které nejcitelněji zasahují projevy klimatické krize. Loni tam úřady zaznamenaly 33 tornád a oblast se potýkala také se silnými záplavami. Výzkumníci upozorňují, že souvislost s měnícím se klimatem už nelze přehlížet.

V Belgii se srazil vlak se školním minibusem, zemřeli dva žáci, řidič a doprovod

V belgickém Buggenhoutu severně od Bruselu se dnes ráno srazil vlak se školním minibusem, podle belgického ministra dopravy při srážce zahynuli dva mladiství, řidič a jeden další dospělý. Ministr vnitra bez dalších podrobností na síti X vyjádřil soustrast rodinám obětí a popřál mnoho sil zraněným. Podle informací médií se ve voze kromě řidiče nacházelo sedm žáků a jedna doprovázející osoba.

NOAA letos očekává mírnou hurikánovou sezónu. Bouře ale mohou rychle sílit

Letošní sezóna hurikánů v Atlantiku bude klidnější než obvykle. Totéž se však nedá říct o hurikánové sezóně ve východním Pacifiku. Vliv na to bude mít klimatický jev El Niño, který letos podle meteorologů dosáhne nebývalé intenzity.

Americké údery na Írán znovu ženou ceny ropy vzhůru

Po pondělním výrazném poklesu ceny ropy Brent v úterý vzrostly o více než 2 procenta. Trhy tak reagují na proměnlivou situaci na Blízkém východě. Americký prezident Donald Trump avizoval brzké ukončení války, zatímco americká armáda udeřila na cíle v jižním Íránu. Íránský ministr zahraničí Abbás Aráqčí jednal v Dauhá o mírové dohodě s katarským premiérem.

Novým premiérem Senegalu se stal ekonom Lo, jmenoval ho prezident

Novým premiérem Senegalu se stal ekonom Ahmadou Al Aminou Lo, do funkce ho dnes jmenoval prezident Bassirou Diomaye Faye. Podle agentur AFP a Reuters o tom informovala senegalská televize. Premiérské křeslo se uvolnilo poté, co prezident v minulém týdnu po měsících sporů a rostoucím ekonomickém tlaku na zemi odvolal Ousmaneho Sonka a rozpustil vládu.

Španělsko potvrdilo druhý případ hantaviru u pasažéra z výletní lodi

U španělského občana, který byl v Madridu umístěn do karantény po vylodění z výletní lodi MV Hondius, potvrdily testy hantavirus. Podle agentur AFP a Reuters to v pondělí oznámilo španělské ministerstvo zdravotnictví. Jde o druhý případ mezi 14 španělskými pasažéry, kteří byli po evakuaci umístěni do karantény.

Lavrov informoval Rubia o chystaném ruském útoku na Kyjev

Ruský ministr zahraničí Sergej Lavrov včera telefonicky informoval svého amerického kolegu Marka Rubia o připravovaném ruském úderu na Kyjev. Informovala o tom agentura Reuters s odvoláním na prohlášení ruské diplomacie. Rusko vyzvalo zahraniční diplomaty v Kyjevě, aby město opustili, neboť ruské síly se v metropoli připravují udeřit na cíle spojené s ukrajinskou armádou. Rusko úder zdůvodňuje jako odvetu za ukrajinský útok na okupovaný Starobilsk, kde podle tvrzení Moskvy zasáhli Ukrajinci internátní školu.

USA během příměří udeřily na jižní Írán

Americká armáda v pondělí provedla preventivní údery na cíle v jižním Íránu, uvedlo ústřední velení CENTCOM. Útok byl zaměřen na raketová odpaliště a lodě pokládající miny. Írán na útok zatím nereagoval a není jasné, zda bude mít nějaký vliv na probíhající jednání.

KLDR ze západního pobřeží odpálila několik raket, včetně balistické

Severní Korea dnes ze západního pobřeží vystřelila do Žlutého moře několik raket, včetně alespoň jedné balistické rakety krátkého doletu. S odvoláním na jihokorejskou armádu to napsala agentura Reuters.

Írán po téměř třech měsících obnoví přístup k internetu

Íránský prezident Masúd Pezeškján nařídil obnovit mezinárodní internetové připojení po téměř třech měsících blackoutu. Podle státních médií má země znovu otevřít přístup ke globálnímu internetu, který úřady výrazně omezily po začátku války se Spojenými státy a Izraelem. Přesný termín ani způsob obnovení připojení zatím vláda neoznámila.

Japonské lesy po válce spustily ekologický problém i vlnu alergií

Japonsko každé jaro zaplaví pylová sezona, která milionům lidí komplikuje běžný život. Lidé nosí roušky, kupují léky a města sledují pylové mapy podobně jako předpověď počasí. Za problémem ale nestojí jen klima nebo znečištěné ovzduší. Hlavní příčina sahá až do 50. let minulého století, kdy země po válce masivně zalesňovala holé svahy.

Minibus v Ugandě narazil do slona. Tři lidé zemřeli

Tři lidé přišli o život a další čtyři utrpěli zranění po tragické dopravní nehodě v severozápadní Ugandě. Minibus převážející zaměstnance ugandského daňového úřadu v neděli večer narazil v národním parku Murchison Falls do slona, který přecházel silnici.

KOMENTÁŘ: Horší než covid nebo pád Lehman Brothers. Američany drtí ekonomické vyhlídky

Cena ropy pomalu klesá, americké akcie se zelenají a krize na Blízkém východě jako by neexistovala. Nebo snad ne? Reálná situace v amerických domácnostech ukazuje, že uzavření Hormuzského průlivu poznamenalo Američany víc, než trhy aktuálně připouští. Prozradil to index amerického spotřebitele.

Trump naznačil konec války. Ropa reaguje pádem

Ceny ropy klesly pod psychologickou hranici 100 dolarů za barel po sobotním prohlášení amerického prezidenta Donalda Trumpa, že válka je skoro u konce, protože se obě strany blíží k urovnání. Vysoce postavený úředník Trumpovy administrativy však upozornil, že mírová dohoda zatím podepsána nebude kvůli pomalým procesům uvnitř íránské vlády.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama