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

Při havárii vojenského vrtulníku zahynulo v pákistánském Kašmíru nejméně 22 lidí

Při středeční havárii vojenského vrtulníku v Pákistánem spravované části Kašmíru zemřelo nejméně 22 lidí, napsala dnes s odvoláním na bezpečnostní zdroje agentura Reuters. Armáda ve středu uvedla, že kvůli technické závadě se v Kašmíru zřítil vrtulník Mi-17 a že všechen vojenský personál na palubě zahynul, o počtu obětí se ale nezmínila.

Ceny plynu i pohonných hmot i přes úpravy ETS 2 vzrostou, tvrdí analytici

Ceny plynu, uhlí a pohonných hmot i přes úpravu systému emisních povolenek ETS 2 vzrostou. Průměrná domácnost si po jejich zavedení připlatí několik tisíc korun ročně. Tuzemskému průmyslu pak hrozí další ztráta konkurenceschopnosti. Vyplývá to z komentářů analytiků pro ČTK. Úprava systému, kterou v noci na dnešek schválili zástupci členských států EU a Evropského parlamentu, podle nich zabrání extrémním cenovým výkyvům, nikoli však celkovému růstu cen.

Inflace v USA dál roste. Trump si však čísla pochvaluje

Inflace v USA minulý měsíc meziročně vzrostla na 4,2 procenta. Ještě v dubnu přitom dosahovala 3,8 procenta. Růst spotřebitelských cen se tak dostal na nejvyšší hodnotu za poslední tři roky. Hlavním důvodem je válka s Íránem, která vedla ke zdražení ropy a zemního plynu.

Tchaj-wan v rámci cvičení odpálil rakety směrem k Číně

Tchajwanská armáda ve středu odpálila směrem k Číně rakety ze systému HIMARS. Cvičení mělo simulovat odražení čínského útoku a mobilitu při protiútocích. Střely bezpečně dopadly do vod Tchajwanského průlivu. Použity byly rakety s kratším doletem. Manévrů se zúčastnily i houfnice.

USA oznámily ukončení úderů na Írán, ten uvedl, že zaútočil na Bahrajn a Kuvajt

Americká armáda dnes nad ránem SELČ oznámila, že dokončila další kolo úderů proti Íránu. Cílily na protivzdušnou obranu, průzkumná zařízení či komunikační techniku íránské armády po celé zemi, uvedlo oblastní velitelství CENTCOM na síti X. Írán hlásil exploze na řadě míst podobných jako při předchozím útoku o den dříve. Íránské síly pohrozily USA odvetou a uvedly, že zaútočily na americké základny v Bahrajnu a Kuvajtu, píší agentury.

USA znovu udeřily na Írán, Teherán oznámil úplné uzavření Hormuzského průlivu

Spojené státy v noci na dnešek zahájily nové vzdušné údery na cíle v Íránu, oznámilo oblastní velitelství amerických sil (CENTCOM). Írán informoval o explozích v několika oblastech, uvedla agentura Reuters. Íránská armáda krátce po začátku útoků sdělila, že zcela uzavřela Hormuzský průliv a zasáhla dvě lodě, které se snažily úžinou proplout. USA krátce nato uvedly, že průliv zůstává otevřený. Americký prezident Donald Trump stanici Fox News řekl, že mluvil s íránskými činiteli a že údery brzy skončí. Teherán odmítl, že by Trump s íránskými činiteli hovořil.

Hegseth varoval Kubu před nákupem zbraní, které by mohly zasáhnout USA

Americký ministr obrany Pete Hegseth dnes varoval Kubu před nákupem zbraní, které by mohly zasáhnout USA nebo americkou námořní základnu v zátoce Guantánamo, píše Reuters. Podle šéfa Pentagonu by nákup takových zbraní znamenal pro Havanu konfrontaci se Spojenými státy, ze které by nevyšla úspěšně.

Izraelské údery zabily na jihu Libanonu 12 lidí

Při dnešních izraelských úderech v oblasti jiholibanonského města Súr zahynulo 12 lidí, píše agentura AFP s odvoláním na zdravotnický zdroj. Izraelská armáda dnes oznámila, že na jihu Libanonu zadržela dva lidi, které odvezla do Izraele k výslechu. Úřad vysokého komisaře OSN pro lidská práva (OHCHR) vyšle příští týden do Libanonu tým, který prošetří možná porušování mezinárodního humanitárního práva. Dnes to podle agentury Reuters uvedl šéf úřadu Volker Türk.

Hadi Alodid, útočník z Belfastu, stojí před soudem. Jeho oběť přišla o oko

Třicetiletý Hadi Alodid obviněný z pokusu o vraždu stanul ve středu před soudem v Belfastu. Podle obžaloby měl při útoku nožem vážně zranit jiného muže, který následkem napadení přišel o levé oko.

OpenAI míří na burzu a čeká ji tlak Wall Street

OpenAI udělala další krok ke vstupu na americkou burzu. Firma stojící za ChatGPT podala důvěrný registrační dokument a může se zařadit mezi nejhodnotnější burzovní debuty v historii. Pro velké společnosti kolem umělé inteligence tím ale začíná nová etapa, ve které už nebude stačit jen silný příběh o budoucnosti.

Evropu chrání před hlubší energetickou krizí slunce. Šetří miliardy

Válka na Blízkém východě dál otřásá energetickými trhy a drží ceny ropy i zemního plynu vysoko. Evropa však díky rychlému rozvoji solární energetiky zvládá dopady krize výrazně lépe, než by tomu bylo ještě před několika lety.

Premiér Netanjahu bude kandidovat v letošních volbách, uvedla jeho strana Likud

Izraelský premiér Benjamin Netanjahu bude opět kandidovat v letošních parlamentních volbách. Podle agentur to dnes oznámila jeho strana Likud. Datum voleb nebylo dosud stanoveno, musejí se ale konat nejpozději v říjnu. Server The Times of Israel upozornil, že oznámení přichází poté, co americký prezident Donald Trump v úterý vyjádřil pochybnosti, zda bude Netanjahu usilovat o znovuzvolení.

Vstup SpaceX na burzu může dál tlačit na kryptoměny

Plánovaný vstup SpaceX na burzu může mít dopad i na kryptoměnový trh. Analytici upozorňují, že obří nabídka akcií by mohla odčerpat část peněz z rizikovějších aktiv, včetně bitcoinu a dalších kryptoměn. Trh už teď sleduje, zda se investoři nezačnou přesouvat právě k akciím Muskovy vesmírné firmy.

Příliš mnoho dusíku může oslabit lesní ekosystémy

Lesní půda patří k největším zdrojům přirozených toků uhlíku mezi pevninou a atmosférou. Pod povrchem nepřetržitě pracují kořeny i mikroorganismy, které rozkládají organickou hmotu a přitom uvolňují oxid uhličitý. Tento proces, označovaný jako půdní respirace, se však v mnoha částech světa začíná měnit.

V Belfastu po brutálním útoku nožem vypuklo protiimigrační násilí

Severní Irsko v úterý večer zachvátily násilné protesty proti migrantům. Maskovaní demonstranti v Belfastu zapalovali domy a vozidla v reakci na brutální útok nožem. Policie v souvislosti s napadením obvinila třicetiletého Súdánce z pokusu o vraždu.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama