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

Bednárik připustil odklad slev na jízdné

Studenti a senioři se zatím nemohou spoléhat na to, že se jim od ledna 2027 vrátí 75procentní sleva na jízdné. Ministr dopravy Ivan Bednárik za SPD připustil, že rozhodne až stav rozpočtu. Resort bude potřebovat zhruba dvě miliardy korun, jednání s ministerstvem financí mají přijít v červenci.

Hlavní body rámcové dohody Íránu a USA o ukončení války

Spojené státy a Írán společně s Pákistánem coby vyjednavačem oznámily rámcovou dohodu, která má ukončit válku; příslušné memorandum má být podepsáno v pátek. Agentura Reuters přinesla přehled hlavních informací, které se v této souvislosti objevily:

Írán doplnil do dohody s USA klauzuli o poplatcích za námořní služby, tvrdí Fars

Teherán krátce před oznámením dosažení předběžné dohody se Spojenými státy doplnil do textu memoranda ustanovení o vybírání poplatků za námořní služby. S odvoláním na informovaný zdroj to dnes podle AFP napsala íránská agentura Fars. Svobodnou plavbu Hormuzským průlivem bez výběru mýta přitom při oznámení dohody v noci na dnešek výslovně zmínil americký prezident Donald Trump.

KOMENTÁŘ: Ani dolar zisku. Přesto je SpaceX 7. nejhodnotnější společnost světa

Akcie společnosti SpaceX se po týdnech napětí začaly obchodovat na burze ve velkém stylu. Hned první den oproti původní ceně posílily o pětinu. Investoři ukázali, že po Tesle věří i další společnosti Elona Muska, která se dostala na burzu. I přesto, že je silně ztrátová.

Invazní rostliny se kvůli oteplování přesouvají na sever

Invazní nepůvodní rostliny v příštích desetiletích výrazně promění mapu světa. Zatímco v některých subtropických regionech může riziko invazí slábnout, Evropa a další části mírného pásma budou čelit jejich častějšímu výskytu. Oteplování klimatu otevírá cestu novým druhům i do regionů, které byly dosud před jejich šířením chráněny.

Británie zakáže dětem mladším 16 let přístup k sociálním sítím, oznámil Starmer

Britská vláda zakáže dětem mladším 16 let přístup k sociálním sítím, oznámil dnes podle zahraničních agentur premiér Keir Starmer. Představil také plány na omezení platforem umožňujících přenášení živých videí. Vláda plánuje prosadit potřebnou legislativu do Vánoc a zákaz by měl vstoupit v platnost na jaře příštího roku. Agentura Reuters označuje plánovaná opatření za jedna z dosud nejrozsáhlejších omezení v oblasti internetu na celém světě.

Ukrajina a Rusko informují o mrtvých a raněných po vzájemných útocích

Pět záchranářů přišlo o život a pět dalších utrpělo zranění při ruských útocích na Charkov, oznámil ukrajinský ministr vnitra Ihor Klymenko. Hlavním terčem ruského útoku bylo podle ministra hlavní město Kyjev, kde si útok podle místních úřadů vyžádal čtyři mrtvé a více než dvě desítky raněných. Tři lidé byli zabiti a tři další, včetně ročního dítěte, utrpěli zranění při náletu ukrajinských dronů na Tulu v Rusku, informoval Dmitrij Miljajev, gubernátor Tulské oblasti. Tula, který je známým střediskem zbrojního průmyslu, leží asi 200 kilometrů jižně od Moskvy.

Mírová dohoda? Nad Libanonem se vznáší velký otazník

Spojené státy a Írán dosáhly mírové dohody, což znamená okamžité ukončení válečných operací, otevření Hormuzského průlivu a zrušení americké blokády íránských přístavů. Ještě v neděli přitom Izrael bombardoval jižní předměstí Bejrútu. Jakékoli snahy udržet příměří mezi židovským státem a militantním hnutím Hizballáh opakovaně selhaly. Není tak jasné, co bude s Libanonem teď a jak případná další eskalace ovlivní dohodu mezi Washingtonem a Teheránem. K jejímu oficiálnímu stvrzení dojde až v pátek ve Švýcarsku.

Ceny ropy jdou prudce dolů. Trh nemá vyhráno, varují analytici

Ceny ropy prudce klesají po oznámení dosažení mírové dohody mezi USA a Íránem, která zahrnuje ukončení války a otevření Hormuzského průlivu. Trh s černým zlatem však může v následujících dnech až týdnech znervózňovat nedostatek detailů o rámcové dohodě. Navíc bude trvat, než se provoz v průlivu a produkce ropy v zemích Perského zálivu vrátí na předválečnou úroveň.

USA a Írán dospěly k mírové dohodě

Pákistánský premiér Šahbáz Šaríf dnes oznámil dosažení mírové dohody mezi Spojenými státy a Íránem o ukončení války a otevření Hormuzského průlivu. Všechny podrobnosti zatím nejsou známy. Premiér Šarif uvedl, že oficiální podpis se uskuteční v pátek ve Švýcarsku. Není jasné, jak rychle by se Hormuzský průliv mohl znovu otevřít pro veškerou dopravu, napsala agentura AP. Dosažení dohody s Íránem vzápětí potvrdil americký prezident Donald Trump. Uvedl, že dal pokyn otevřít Hormuzský průliv a okamžitě ukončit námořní blokádu íránských přístavů.

Trump kritizoval Izrael za útok v Bejrútu, čeká brzký podpis dohody s Íránem

Americký prezident Donald Trump dnes vyzval Izrael k zastavení úderů v Libanonu, útočit by podle něj neměla ani druhá strana. Uvedl rovněž, že dohoda, která by zajistila mír v regionu, je velmi blízko. V rozhovoru se serverem Axios pak kvůli dnešnímu útoku v Bejrútu ostře kritizoval izraelského premiéra Benjamina Netanjahua a použil i vulgarismy. Prohlásil také, že podpis dohody s Íránem očekává během několika hodin.

New York Knicks získali titul NBA po 53 letech

New York Knicks ukončili více než půlstoletí čekání na mistrovský titul v NBA. V pátém finálovém utkání porazili na palubovce San Antonia Spurs 94:90, celou sérii ovládli 4:1 na zápasy a získali třetí titul v klubové historii. Hlavní postavou triumfu se stal kapitán Jalen Brunson, který v rozhodujícím zápase nastřílel 45 bodů a převzal cenu pro nejužitečnějšího hráče finále.

Portugalští fotbalisté budou na MS nosit náramky na památku Dioga Joty

Portugalská reprezentace uctí během mistrovství světa památku Dioga Joty. Hráči budou po celý turnaj nosit speciální náramky, které jim předal premiér Luís Montenegro. Podle záložníka Vitinhy jde o osobní připomínku spoluhráče, jehož smrt tým ani po roce nepřestal bolet.

Britské síly se v Lamanšském průlivu zmocnily tankeru z takzvané stínové flotily

Britské síly se dnes ráno v Lamanšském průlivu zmocnily tankeru z takzvané stínové flotily, která se podílí na vývozu sankcionované ruské ropy. S odvoláním na britské ministerstvo obrany o tom informovala agentura Reuters.

Švýcaři podle předběžných odhadů odmítli strop pro počet obyvatel

Švýcarští voliči podle prvních projekcí odmítli návrh, který měl zastavit růst populace na hranici 10 milionů obyvatel. Země se tak vyhnula sporu s Evropskou unií, plán by totiž mohl ohrozit volný pohyb pracovníků a tím i přístup Švýcarska na klíčový evropský trh.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama