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

Muž s nožem útočil v Londýně na členy židovské komunity, dva zranil

Útočník v severním Londýně pobodal dva členy židovské komunity, policie jej zadržela. Incident přišel po sérii žhářských útoků na židovské objekty v této oblasti.

Trump tlačí na Írán kvůli dohodě, zvažuje další možnosti

Americký prezident Donald Trump zvažuje další postup v oblasti Hormuzského průlivu, přičemž vyzval Írán k uzavření dohody. Pokračující blokáda ochromuje globální obchodní trasy i energetické trhy už dva měsíce.

Spojené arabské emiráty opouštějí ropný kartel OPEC

Spojené arabské emiráty po téměř šedesáti letech opouštějí OPEC. Rozhodnutí má začít platit 1. května a znamená citelnou ránu pro organizaci, která se dlouhodobě snaží ovlivňovat světové ceny ropy pomocí těžebních limitů. SAE byly jedním z jejích největších producentů.

KOMENTÁŘ: Rozpadá se ropný kartel? Takto trh ovlivní, že Emiráty opouštějí OPEC

Spojené arabské emiráty už v pátek oficiálně vystoupí z Organizace zemí vyvážejících ropu (OPEC). Překvapivé rozhodnutí může vést k větším cenovým výkyvům komodity a také ke snížení vlivu celé organizace. Proč?

William a Kate slaví 15 let manželství. Pár zveřejnil nový snímek s dětmi

Už je to 15 let, co si britský princ William vzal Kate Middleton. Obřad tehdy sledoval celý svět. U příležitosti křišťálové svatby manželé na sociálních sítích zveřejnili novou rodinnou fotografii z velikonočního pobytu v anglickém Cornwallu, na níž jsou se svými třemi dětmi.

Oteplování dělá z aljašských štik hladovější predátory

Oteplování řek na jihu centrální Aljašky mění chování štiky obecné. Nepůvodní dravec v teplejší vodě loví víc ryb a může dál zvyšovat tlak na lososy, jejichž populace už v regionu slábnou.

Bývalý ředitel FBI Comey je obviněn z vyhrožování Trumpovi smrtí

Bývalý ředitel FBI James Comey čelí obvinění z vyhrožování smrtí americkému prezidentovi Donaldu Trumpovi. Toho se měl dopustit na fotografii, kterou krátce zveřejnil na sociálních sítích.

Hasiči v ruském Tuapse podle úřadů dostali pod kontrolu požár rafinerie

Požár rafinerie ve městě Tuapse v Krasnodarském kraji na jihozápadě Ruska mají hasiči pod kontrolou. Dnes o tom s odvoláním na prohlášení místních úřadů informovala agentura TASS. Zařízení zachvátily plameny v noci na úterý po útoku ukrajinských dronů. Prezident Vladimir Putin v úterý vyslal na místo ministra pro mimořádné situace Alexandra Kurenkova, který na zásah dohlíží. Ukrajina, která od února 2022 vzdoruje ruské invazi, pravidelně podniká vzdušné údery na ruské vojenské a energetické objekty, aby tak omezila možnosti Moskvy financovat válku.

Velryba Timmy míří do Severního moře, remorkér ji táhne k Dánsku

Remorkér táhnoucí člun s velrybou, kterou dobrovolníci v úterý vyprostili z mělčiny na severu Německa, míří do Severního moře. Za noc urazil zhruba 50 kilometrů a dnes ráno se nacházel u ostrova Fehmarn. Osud mladého keporkaka přezdívaného Timmy poutá řadu týdnů velkou pozornost médií a veřejnosti v Německu i v zahraničí.

Trump ztrácí podporu republikánů. Děsí je astronomické výdaje na obranu

Americký prezident Donald Trump dál ztrácí podporu svých spojenců, včetně klíčových republikánů v Kongresu. Vadí jim astronomické navýšení výdajů na obranu, které má dosahovat 44 procent. Ministerstvo obrany tak obdrží 1,5 bilionu dolarů (asi 34,5 bilionu korun), a to na úkor zdravotnictví, vzdělávání a bytových programů.

Evropská komise: Meta kvůli slabé ochraně dětí na sítích porušuje pravidla EU

Evropská komise (EK) předběžně shledala, že sítě Instagram a Facebook od americké technologické společnosti Meta Platforms porušují unijní nařízení o digitálních službách (DSA). Podle EK nedokázaly řádně identifikovat, posoudit a zmírnit rizika spojená s přístupem nezletilých osob mladších 13 let k těmto službám. Komise o tom dnes informovala v tiskové zprávě. Firmě hrozí vysoká pokuta.

Nenápadná, ale drsná slova: Karel III. poslal Trumpovi jasný vzkaz

Britský král Karel III. se v americkém Kongresu vyjádřil ke směřování americké politiky strategicky umírněně, přímočaře, ale kriticky. Slova znepokojení zabalil do úcty k hostitelům takovým způsobem, že se nedostal do křížku s americkou administrativou ani samotným prezidentem. Král zdůraznil důležitost pomoci Ukrajině a sounáležitosti Severoatlantické aliance (NATO).

Cena benzinu v USA je nejvýše od začátku války s Íránem, činí 4,18 USD za galon

Cena benzinu ve Spojených státech se vyšplhala nejvýše od začátku války s Íránem. Galon, který má téměř 3,8 litru, se v úterý prodával v průměru za 4,18 dolaru (87 Kč). To je po přepočtu 22,89 Kč za litr. Před válkou stál méně než tři dolary za galon, vyplývá z údajů automobilového svazu AAA. Za podobně vysoké ceny se benzin prodával naposledy po začátku ruské invaze na Ukrajinu z února 2022, uvedla agentura DPA.

Trump na státní večeři s Karlem III. řekl, že USA vojensky porazily Írán

Americký prezident Donald Trump na státní večeři s britským králem Karlem III. a dalšími hosty řekl, že Spojené státy vojensky porazily Írán. Informovala o tom agentura AFP s tím, že šlo o Trumpovo první veřejné vyjádření k této citlivé věci během Karlovy nynější návštěvy USA. Karel III. se ve svém projevu zaměřil na přetrvávající význam vztahu mezi Londýnem a Washingtonem.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama