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

Ukrajina podnikla jeden z největších útoků na Rusko, úřady hlásí šest mrtvých

Ukrajina v noci na dnešek podnikla jeden z dosud největších vzdušných útoků na Rusko, ministerstvo obrany oznámilo zničení 822 dronů. Zahynulo šest lidí, z toho pět v Rostovské oblasti na jihu Ruska a jeden v Moskevské oblasti, uvedly místní úřady. Nedaleko ruské metropole hoří po dopadu dronu další sklad internetového obchodu Wildberries. Ukrajina, která se pátým rokem brání ruské vojenské invazi, uvedla, že zasáhla podnik na výrobu paliva pro rakety.

Stíhačka nad Rumunskem sestřelila dron, podle NATO byl zřejmě ruský

Nad rumunským územím byl sestřelen dron, který narušil vzdušný prostor této členské země Severoatlantické aliance. S odkazem na sdělení rumunského ministerstva obrany o tom dnes informovala agentura Reuters. Velitelství NATO uvedlo, že šlo patrně o ruský bezpilotní prostředek. V Rumunsku je to letos už čtvrtý sestřelený dron.

Ruské síly zaútočily na Kyjev a na další města, úřady hlásí pět mrtvých

Ruské síly dnes brzy ráno zaútočily balistickými raketami na Kyjev. V několika částech ukrajinské metropole vypukly požáry a nejméně tři lidé byli zraněni, uvedly místní úřady. Jeden člověk pak zemřel a 13 lidí bylo zraněno při útoku na ukrajinské město Kryvyj Rih, uvedl náčelník vojenské správy Dněpropetrovské oblasti Oleksandr Hanža. Celkem čtyři mrtvé hlásí také úřady v Doněcké, Chersonské a Záporožské oblasti.

Austrálie se po útoku na Bondi Beach chystá vykupovat zbraně

Australský stát Nový Jižní Wales spustí od 2. listopadu rozsáhlý výkup zbraní. Majitelé za odevzdané pistole, pušky a brokovnice dostanou až 1 000 australských dolarů za kus. Opatření je součástí zpřísnění zbraňových zákonů po prosincovém útoku na židovskou slavnost v Sydney, při kterém zemřelo 15 lidí.

Indie chce během roku vyškolit deset milionů mladých lidí v umělé inteligenci

Indická vláda plánuje během příštího roku nabídnout školení v oblasti umělé inteligence deseti milionům mladých lidí. Současně chce zavést bezplatnou online přípravu na různé výběrové zkoušky.

Při izraelských útocích v Libanonu zemřelo devět lidí

Izraelské vzdušné útoky na jižní Libanon si dnes ráno vyžádaly nejméně devět obětí, mezi nimiž byly nejméně tři děti a dvě ženy. Dnes o tom podle agentur AFP a AP informovaly libanonské ministerstvo zdravotnictví a místní média. Dalších nejméně 11 lidí utrpělo zranění. Podle libanonského prezidenta Josepha Aúna tím Izrael vyslal jasný vzkaz pokud jde o budoucí mírová jednání.

Silné zemětřesení v Indonésii zabilo nejméně 38 lidí

Indonésii zasáhlo v sobotu ráno silné zemětřesení o síle 7,7 stupně. Nejméně 38 lidí zemřelo a další utrpěli zranění. Otřesy poškodily domy, zdravotnická zařízení i silnice a vyvolaly varování před tsunami. Záchranáři se stále nedostali do oblasti nejblíže epicentru.

Obnova rašelinišť v Indonésii snížila riziko požárů

Rozsáhlé požáry rašelinišť v Indonésii ohrožují lesy, volně žijící zvířata i lidi. Jejich riziko výrazně roste během období sucha spojených s jevem El Niño. Výzkum nyní ukázal, že obnova poškozených rašelinišť může počet požárních ohnisek výrazně snížit.

Disney ukázal první záběry z hraného filmu Na vlásku

Disney představil první oficiální záběry z hrané verze oblíbené pohádky Na vlásku. Ukázka odhalila podobu Lociky, Flynna Ridera i matky Gothel. Film vstoupí do kin na jaře 2028.

Američané omezili nákupy. Tržby klesly nejvíce za více než rok

Americké maloobchodní tržby se v červenci meziměsíčně snížily o 0,6 procenta. Zaznamenaly největší pokles od května 2025, přestože ekonomové očekávali jejich mírný růst.

Luigi Mangione se před soudem přiznal k vraždě ředitele UnitedHealthCare Briana Thompsona

Luigi Mangione se přiznal k vraždě generálního ředitele zdravotní pojišťovny UnitedHealthcare Briana Thompsona. Osmadvacetiletý muž v pátek před federálním soudem na Manhattanu uvedl, že Thompsona 4. prosince 2024 zastřelil. K činu se přiznal v rámci dohody týkající se federálních obvinění ze stalkingu, který vedl ke smrti druhé osoby.

Chorvatské pobřeží zasáhl rozsáhlý požár. Jeden člověk zemřel

Rozsáhlý požár zasáhl chorvatské pobřeží nedaleko oblíbeného letoviska Omiš. Jeden člověk zemřel, 42 dalších utrpělo zranění a přibližně 1200 obyvatel a turistů muselo opustit ohroženou oblast.

Boxer Prichard Colón zemřel ve věku 33 let

Někdejší vycházející hvězda světového boxu Prichard Colón zemřel ve věku 33 let. Portorický reprezentant žil více než deset let s těžkým poškozením mozku, které utrpěl po opakovaných úderech do zátylku během zápasu ve Virginii. Jeho úmrtí oznámil otec Richard Colón, přesnou příčinu však neuvedl.

Trump zavedl až stoprocentní cla na drony, ty z EU budou platit 15 procent

Americký prezident Donald Trump ve čtvrtek podepsal výnos zavádějící až stoprocentní cla na dovoz bezpilotních letounů, uvedl Bílý dům. Dovoz dronů z Evropské unie, stejně jako z některých dalších zemí, bude podléhat 15procentní celní přirážce.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama