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

Čeští florbalisté porazili Finsko, uspěly také ženy

Čeští florbalisté zakončili domácí Euro Floorball Tour vítězstvím 3:2 nad Finskem. Muži díky prvním bodům obsadili třetí místo. Ženská reprezentace zdolala Švýcarsko 2:1 a na turnaji skončila druhá.

Strana AfD volby v Sasku-Anhaltsku jasně vyhrála, má přes 44 procent

Volby ve východoněmecké spolkové zemi Sasko-Anhaltsko dnes vyhrála strana Alternativa pro Německo (AfD), kterou zemská tajná služba považuje od roku 2023 za prokazatelně pravicově extremistickou. Podle prognóz veřejnoprávních stanic ARD a ZDF dostala 44,3 až 44,4 procenta hlasů. Většinu 42 mandátů v zemském sněmu ale AfD podle nynějšího odhadu nezískala. ZDF jí přisuzuje 41, ARD 39 křesel. Sasko-Anhaltsko tak zřejmě čekají složitá povolební jednání o nové vládě.

Územní otázku lze vyřešit pouze při jednání prezidentů, řekl Zelenskyj

Územní otázku mezi Ukrajinou a Ruskem lze vyřešit pouze při jednání prezidentů obou zemí, řekl dnes podle agentury AFP ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj po setkání s americkými vyjednavači Stevem Witkoffem a Jaredem Kushnerem v Kyjevě. Přes pozitivní dojem z dnešní rozhovorů vyjádřil přesvědčení, že válka se protáhne minimálně do letošní zimy.

V bojích húsíjských rebelů s vládními silami v Jemenu zahynulo dalších 140 lidí

Boje mezi provládními silami a Íránem podporovanými húsíjskými povstalci na jihozápadě Jemenu si od sobotního poledne do dnešního rána vyžádaly přes 140 mrtvých. S odvoláním na zdroje z obou znepřátelených táborů o tom informovala agentura AFP, podle níž jde o nejkrvavější střety za poslední roky.

Ukrajina a USA chtějí jednat o ukončení války s Ruskem dohromady

Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj i americký vyjednavač Jared Kushner se po dnešním jednání v Kyjevě shodli, že rozhovory o ukončení rusko-ukrajinské války by se měly vrátit k třístrannému formátu, tedy za účasti Spojených států, Ukrajiny a Ruska, uvedly agentury AFP a Reuters. Jednání, které obě strany označily za důležité, patrně nevedlo k průlomu.

V německé spolkové zemi Sasko-Anhaltsko se konají volby, vyhraje zřejmě AfD

V německé spolkové zemi Sasko-Anhaltsko se dnes konají volby. Zhruba 1,7 milionu voličů může až do 18:00 vybírat nové poslance zemského sněmu. Podle průzkumů vyhraje strana Alternativa pro Německo (AfD), kterou zemská tajná služba označila už v roce 2023 za prokazatelně pravicově extremistickou. Získat může 40 až 43 procent hlasů. Rozhodující pro budoucnost země i další vývoj celého Německa bude to, zda AfD získá většinu mandátů a bude moci sestavit jednobarevnou vládu.

Letadlová loď USS Abraham Lincoln vyplula z Thajska, míří zpět do USA

Americká letadlová loď USS Abraham Lincoln dnes vyplula z Thajska poté, co tam na 5000 námořníků a příslušníků námořní pěchoty strávilo pět dní odpočinkem, píše agentura Reuters. Plavidlo minulý týden zakotvilo ve východním Thajsku a posádka se vylodila po více než devíti měsících na moři, během kterých čelil Pentagon kritice kvůli zhoršujícím se podmínkám na palubě. Loď byla mimo jiné nasazena u Íránu, s nímž USA od konce února vedou válku. Nyní se vrací do domovského přístavu v San Diegu.

Brazilský vývoz do USA navzdory novým clům vzrostl o 12 procent

Brazilský obchod se Spojenými státy v srpnu překvapil. Hodnota vývozu na americký trh meziročně vzrostla o více než 12 procent, přestože už celý měsíc platila nová americká cla. Za růstem však stojí především vyšší ceny, zatímco skutečný objem vyvezeného zboží klesl.

Návrat Oasis dostal vlastní dokument, nabídne záběry ze zkoušek i zákulisí

Liam a Noel Gallagherovi se vracejí na plátna v dokumentu Oasis: Don’t Look Back In Anger. Film mapuje jejich ostře sledované reunionové turné z roku 2025, nabízí dosud nezveřejněné záběry ze zkoušek a zachycuje také první společné rozhovory bratrů po více než dvaceti letech.

Tragédie na Kapverdách: Autobus s dětmi spadl do rokle, zemřelo 25 lidí

Nejméně 25 lidí zemřelo při nehodě autobusu na kapverdském ostrově Fogo. Vozidlo sjelo ze silnice v hornaté oblasti a zřítilo se přibližně 30 metrů do rokle. Mezi cestujícími byli především mladí lidé a studenti, několik zraněných zůstává ve vážném stavu.

Lavrov podle médií označil obvinění od Západu z útoku v Lipsku za začátek války

Obvinění ze strany západních zemí, že se Moskva podílela na dronovém incidentu v Lipsku, jsou v podstatě začátkem skutečné války, prohlásil podle agentury Interfax ruský ministr zahraničí Sergej Lavrov. Německá vláda srpnový hybridní útok na východoněmecké letiště Lipsko/Halle přičítá Rusku, které to popírá. Zaměstnanec letiště poblíž ukrajinského letadla společnosti Antonov objevil 4. srpna dron s výbušninou, ale s nefunkční roznětkou.

Velké finanční firmy vsadily na Hyperliquid ETF

Do burzovně obchodovaných fondů navázaných na kryptoměnový projekt Hyperliquid vstoupily také známé společnosti z tradičního finančního sektoru. Mezi držiteli se objevily UBS, Bank of Montreal nebo obchodní firma Jane Street. Celkem třicet institucí vykázalo ke konci června pozice za téměř 75 milionů dolarů.

Witkoff a Kushner jsou v Kyjevě na první návštěvě, budou jednat se Zelenským

Američtí vyjednavači Steve Witkoff a Jared Kushner dnes přicestovali do Kyjeva na svou první oficiální návštěvu Ukrajiny, píše agentura Reuters. S prezidentem Volodymyrem Zelenským mají jednat o možnostech ukončení války mezi Ukrajinou a Ruskem. V sobotu se dvojice vyslanců prezidenta Donalda Trumpa setkala v Kremlu s ruským prezidentem Vladimirem Putinem. Bílý dům následně uvedl, že byly projednány plány dalších kroků, které budou oznámeny v příštích týdnech.

Přítomnost lidí mění pohyb divokých zvířat

Divoká zvířata nereagují pouze na silnice, města nebo zemědělskou krajinu. Jejich pohyb a výběr prostředí ovlivňuje také samotná přítomnost lidí. Jednotlivé druhy se však chovají velmi rozdílně, což komplikuje hledání společných pravidel pro jejich ochranu.

Trumpův výbor v Texasu utratí deset milionů dolarů na volbách do Senátu

Politický akční výbor amerického prezidenta Donalda Trumpa MAGA Inc. vynaloží deset milionů dolarů (přes 208 milionů Kč) na podporu republikánského kandidáta Kena Paxtona, který se v Texasu v listopadových volbách uchází o křeslo v Senátu. Takzvaný super PAC napojený na Trumpa tak poprvé začíná uvolňovat peníze na volby do Kongresu v době, kdy řada republikánských kandidátů netrpělivě čeká na finanční podporu, píše deník The New York Times (NYT).
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama