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

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.

Ukrajinské drony zasáhly sklady paliv v ruské Jaroslavské oblasti

V ruské Jaroslavské oblasti dnes vypukl požár poté, co ukrajinské drony zasáhly místní sklady paliv, uvedl gubernátor této správní jednotky Michail Jevrajev na telegramu. Podle ukrajinského prezidenta Volodymyra Zelenského zasáhly ukrajinské bezpilotní drony v této ruské centrální části ropné zařízení. Dodal, že ukrajinské drony zasáhly také chemickou továrnu v Tulské oblasti, která se nachází nedaleko od Moskvy.

Trump oslaví 80. narozeniny show smíšených bojových umění u Bílého domu

Americký prezident Donald Trump dnes oslaví 80. narozeniny zápasnickou show smíšených bojových umění na jižním trávníku Bílého domu. Před zraky více než 4000 diváků se v oktagonu odehraje sedm zápasů. Agentura AP akci označuje za dříve nepředstavitelnou. Po celých Spojených státech se zároveň odehrají protesty proti Trumpovi pod heslem No Kings (Žádní králové).

Měla zažít adrenalinový skok, místo toho přišla tragédie. Obsluha ji podle médií nepřipojila k lanu

Tragédie při extrémní atrakci otřásla Brazílií. Jednadvacetiletá Maria Eduarda Rodrigues de Freitas zemřela při rope jumpu ve městě Limeira ve státě São Paulo. Podle médií ji obsluha měla pustit z mostu, aniž by byla správně připojená k bezpečnostnímu lanu.

Írán zatím nepřijal definitivní rozhodnutí, jestli podepíše dohodu s USA

Írán zatím nepřijal definitivní rozhodnutí, jestli podepíše dohodu se Spojenými státy, napsala dnes íránská polooficiální agentura Fars s odvoláním na dobře informovaný zdroj blízký vyjednávacímu týmu. Informuje o tom agentura AFP. Americký prezident Donald Trump v sobotu uvedl, že dohoda má být podepsána dnes. Agentura Reuters dnes napsala, že návrh dohody počítá mimo jiné s okamžitým otevřením Hormuzského průlivu či ukončením americké blokády íránských přístavů.

Proč je ochrana kvetoucích rostlin zásadní pro naši budoucnost

Kvetoucí rostliny bývají vnímány hlavně jako ozdoba zahrad a krajiny. Ve skutečnosti ale patří k nejvýznamnějším hybatelům života na Zemi. Právě jejich nástup před více než 130 miliony let odstartoval prudký rozvoj biologické rozmanitosti a vznik ekosystémů, které dnes považujeme za samozřejmé. Právě kvetoucí rostliny stály u zrodu ekosystémů, jako jsou deštné pralesy, savany nebo prérie.

Počet potvrzených případů eboly v Kongu vzrostl na 710, téměř 150 lidí zemřelo

Počet potvrzených případů eboly v Kongu vzrostl na 710, přičemž na nemoc už zemřelo 149 lidí. S odkazem na vládní údaje to dnes napsala agentura Reuters. K minulé neděli bylo v Kongu 550 potvrzených případů a úřady hlásily 101 obětí.

Seth Rogen neplánuje další spolupráci s Jamesem Francem

Seth Rogen znovu odmítl možnost, že by v budoucnu pracoval s Jamesem Francem. Dvojice patřila roky k nejznámějším komediálním párům Hollywoodu, jejich profesní i osobní vztah se ale po obviněních vůči Francovi přerušil.

Zimbabwe dostává kryptoměny pod dohled úřadů

Zimbabwe zavádí první samostatná pravidla pro firmy pracující s kryptoměnami. Vláda chce dostat dosud převážně neformální trh pod dohled úřadů a zavádí povinnou registraci i roční poplatek. Změna přichází v době, kdy se kryptoměny v Africe využívají stále častěji.

Pohřeb zavražděné dívky ve Francii doprovázely protesty proti selhání úřadů

Ve francouzském městečku Fleurance se v pátek konal pohřeb jedenáctileté Lyhanny, jejíž vražda otřásla celou zemí. Smutečního obřadu se kromě rodiny zúčastnily stovky místních obyvatel. Před radnicemi v regionu Gers vlály vlajky na půl žerdi a starostové vyzvali veřejnost k pietním shromážděním na podporu dívčiny rodiny.

Na sto tisíc lidí přišlo na první pochod komunity LGBT+ v Tel Avivu od roku 2023

Na sto tisíc lidí se v pátek v Tel Avivu podle místních úřadů účastnilo takzvaného pochodu hrdosti komunity LGBT+, šlo o první Pride parade v Tel Avivu od října 2023, kdy útokem teroristického hnutí Hamás začala válka v Pásmu Gazy. Informoval o tom server The Times of Israel (ToI). Některým lidem policie zabránila v účasti na tomto pochodu, protože přišli s protivládními symboly.

Kryptoburzy vydělaly na horečce kolem akcií SpaceX

Vstup SpaceX na burzu přitáhl pozornost i mimo tradiční finanční trhy. Kryptoburzy před IPO nabídly obchodníkům rizikové deriváty, přes které mohli sázet na budoucí cenu akcií firmy. Do těchto produktů přitekly miliardy dolarů ještě předtím, než se akcie SpaceX začaly veřejně obchodovat.

Izrael opět bombardoval jih Libanonu s tím, že Hizballáh porušuje příměří

Izraelská armáda dnes opět bombardovala jih Libanonu poté, co vyzvala obyvatele dvou desítek obcí v oblasti k evakuaci. Zdůvodnila to tím, že libanonské militantní hnutí Hizballáh opakovaně porušilo příměří, informovala agentura AFP s odvoláním na libanonskou státní tiskovou agenturu NNA. Izraelská armáda ráno na sociální síti X arabsky vyzvala k evakuaci obyvatele 14 obcí v okrese Nabatíja a šesti v okrese Džazín. Uvedla také, že Hizballáh "opakovaně porušil příměří" a že proti němu zasáhne. Předtím se rozezněly varovné sirény na severu Izraele, podle izraelské armády kvůli dronovým útoků z Libanonu.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama