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

Berlínská policie podnikla razii proti nelegálnímu obchodování se zbraněmi

Berlínská policie dnes ráno podnikla rozsáhlou razii kvůli podezření z nelegálního obchodování se zbraněmi. Prohledala byty na několika místech metropole, zadržela několik lidí. Podle agentury DPA souvisí zátah s organizovaným zločinem.

Americké podniky počítají s dalším zdražováním. Menším chybějí peníze na rozvoj

Americké firmy zvýšily své odhady letošního zdražování a mezi jejich hlavní obavy se dostaly úrokové sazby. Podle nového průzkumu očekávají růst vlastních prodejních cen v průměru o 5,3 procenta. Menší podniky zároveň častěji narážejí na finanční omezení, která jim komplikují provoz i rozvoj.

KOMENTÁŘ: Fantasy růst o 700 procent. Proč je z firmy SanDisk stroj na štěstí akcionářů?

Americká společnost SanDisk letos na burze vyrostla už o téměř 700 procent. S tímto neuvěřitelným výkonem nechává daleko za sebou všechny ostatní AI hráče. Proč svět tolik lační po produktech SanDisku? Odpovědí jsou paměťové čipy NAND, které používáme úplně všichni. A úplně pořád.

Dívky za pytle mouky a sňatky se sexuálními násilníky. To je realita v Pásmu Gazy

V Pásmu Gazy došlo k prudkému nárůstu počtu hlášených případů sexuálního a jiného násilí na ženách a dívkách. Podle jedné ze zpráv válka v Gaze vytvořila ideální podmínky pro genderově podmíněné násilí. Další zpráva popsala násilí na ženách páchané v uprchlických táborech.

Trumpova rada míru oznámí 2,45 miliardy USD na obnovu Pásma Gazy

Rada míru amerického prezidenta Donalda Trumpa dnes na schůzce představí šestiměsíční plán obnovy válkou zničeného Pásma Gazy v hodnotě 2,45 miliardy dolarů (asi 52 miliard Kč). Napsal to server Axios. Plán zahrnuje náklady na dočasné bydlení, odklízení trosek, rekonstrukci nemocnic, nasazení mnohonárodních bezpečnostních sil a obecnou ekonomickou obnovu, uvedl server s odkazem na své informace.

ANALÝZA: Ukrajinský obranný pás se pod náporem okupantů pomalu drolí

Ukrajina na jaře oznámila, že osvobodila více území, než kolik Rusko dobylo. V posledních měsících se objevovaly informace, že okupanti mají obrovské ztráty zastiňující výsledky náborů. Situace je ale vážná na východě Ukrajiny. Nepřítel postupně ukusuje z opevněného pásu na Donbasu. Podle analytiků nehrozí, že v dohledné době linii prorazí. I tak je to ale problém.

Erupce Etny mohou vznikat během týdnů i několika hodin

Etna se při silných erupcích nechová pokaždé stejně. Magma může několik týdnů postupovat vzhůru a zůstat těsně pod povrchem, jindy se ale dokáže z velké hloubky dostat ven během několika hodin. Rozdíl souvisí především s množstvím oxidu uhličitého a vody v magmatu. Díky lepšímu pochopení těchto procesů mohou vědci přesněji odhadnout, jaká rizika mohou budoucí erupce Etny přinést.

Írán může otevřít Hormuz do týdne. USA musí splnit tyto podmínky

Írán by mohl zpřístupnit Hormuzský průliv do týdne, pokud USA zmírní vojenský a ekonomický tlak. Řekl to nejmenovaný íránský úředník. Íránská delegace o tom jednala s USA na okraji Valného shromáždění OSN v New Yorku prostřednictvím katarského mediátora. Ceny ropy klesly pod 100 dolarů za barel.

V Kyjevě po ruských útocích vypukly požáry, tři lidé byli zraněni

Ruské drony dnes brzy ráno zranily nejméně tři lidi a poškodily sklady i čerpací stanice v ukrajinské metropoli Kyjevě. Informovaly o tom místní úřady. V důsledku pokračujících ruských vzdušných útoků vypuklo i několik požárů a pozastaven byl provoz příměstské železnice. Ruské ministerstvo obrany oznámilo, že ruské síly na Ukrajině zasáhly obranná a energetická zařízení, logistická centra i lodě využívané ukrajinskou armádou.

Válka se přesouvá do Ruska. Moskva a Petrohrad investují miliony do krytů

Rusko vyčlenilo desítky milionů rublů na opravy krytů v moskevských čtvrtích a stanicích metra v Petrohradu. Děje se tak v době sílících ukrajinských útoků na velká ruská města.

Mírotvůrce Trump pohrozil Íránu zničením. Uděláme to rychle, řekl

Americký prezident Donald Trump se v projevu na Valném shromáždění OSN v New Yorku vykreslil jako mírotvůrce, Íránu přitom pohrozil zničením. Jeho projev zněl spíše jako řeč určená voličům. Vychvaloval úspěchy, kterých USA pod jeho vládou dosáhly, zatímco rostou ceny energií kvůli konfliktu na Blízkém východě, který se nedaří zastavit.

České tenistky porazily Británii a postoupily do semifinále BJK Cupu

České tenistky zvládly čtvrtfinále Poháru Billie Jean Kingové a po vítězství 2:0 nad Velkou Británií postupují mezi nejlepší čtyři týmy. První bod vybojovala Marie Bouzková v tříhodinové bitvě se Sonay Kartal, postup následně potvrdila Linda Nosková. Češky si semifinále týmové soutěže zahrají poprvé po třech letech.

Maďarsko je ve sporu s Ukrajinou kvůli fóru Karpatská osmička a kvůli ropě

Mezi Ukrajinou a Maďarskem propuklo nové diplomatické napětí. Kyjev podle Budapešti bez jejího souhlasu zařadil Maďarsko mezi členy nového regionálního fóra nazvaného „Karpatská osmička“. Ukrajinský ministr zahraničí Andrij Sybiha následně obvinil maďarského premiéra Pétera Magyara, že navazuje na politiku svého předchůdce Viktora Orbána.

Brad Pitt se vrací jako Cliff Booth. Nový trailer ukazuje Hollywood plný zločinu

Brad Pitt znovu hraje kaskadéra Cliffa Bootha, za kterého získal Oscara ve filmu Tenkrát v Hollywoodu. Nový snímek The Further Mis-Adventures of Cliff Booth představuje trailer a termíny premiéry. Scénář napsal Quentin Tarantino, režii tentokrát převzal David Fincher. Příběh zavede diváky do Los Angeles roku 1977.

G7 vyzvala Írán, aby přestal vyzbrojovat Hútíe. Teherán to popírá

Írán musí ukončit vojenskou podporu a vyzbrojování jemenských povstalců Hútíů, uvedli ve společném prohlášení ministři zahraničí skupiny G7 před Valným shromážděním OSN v New Yorku. Dále odsoudili útoky rebelů na Saúdskou Arábii.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama