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

Mezi Ukrajinou a Ruskem podle Trumpa začíná platit energetické příměří

Ve válce, kterou Rusko vede proti Ukrajině, podle amerického prezidenta Donalda Trumpa s okamžitou platností začíná energetické příměří. Obě strany s ním souhlasily, tvrdí na své sociální síti Truth Social, kde také vyzývá, aby toto příměří nikdo neporušil. Trump žádné bližší podrobnosti neuvedl, a není tak zřejmé, co přesně má být součástí příměří. Brzy po jeho dnešním oznámení ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj informoval o ruských útocích na energetická zařízení v Kyjevě a v Charkovské oblasti.

Projektily zasáhly v Hormuzském průlivu nejméně dva tankery za 24 hodin

Nejméně dva tankery v Hormuzském průlivu za posledních 24 hodin zasáhly neznámé projektily. Obě posádky jsou v bezpečí, informovala podle agentury Reuters britská agentura pro námořní bezpečnost UKMTO.

Ukrajina hlásí raněné v Dnipru a Slovjansku, napadla další datacentrum Jandeksu

Ruský dron zabil řidiče kamionu v Charkovské oblasti, sedm lidí zranily ruské bomby v Slovjansku na východě Ukrajiny. Čtyři raněné si v noci na dnešek vyžádal ruský útok na Dnipro na jihovýchodě Ukrajiny, uvedly úřady. Ukrajinské drony napadly další datové centrum největší ruské technologické společnosti Jandeks (Yandex), tentokrát ve Vladimiru. Kvůli útoku dronů hořelo na letišti v černomořském letovisku Soči. Jeden muž zahynul a dvě ženy byly zraněny při útocích dronů na západě Ruska, informoval gubernátor Brjanské oblasti Jegor Kovalčuk.

Polská policie má informace o možném atentátu na premiéra a ministra obrany

Polská policie získala informace o možném atentátu na premiéra Donalda Tuska a vicepremiéra a ministra obrany Wladyslawa Kosiniaka-Kamysze. Ministři vnitra a pro koordinaci tajných služeb Marcin Kierwiński a Tomasz Siemoniak proto nařídili zavést odpovídající opatření, oznámila dnes na sociální síti X mluvčí ministerstva vnitra Karolina Galecká. Hrozba byla znepokojivější než ta předchozí, řekl televizi vládní mluvčí Adam Szlapka.

Největší kolonie tučňáků na světě přišla o dvě třetiny populace

Jedna z největších kolonií tučňáků na světě zaznamenala výrazný úbytek populace. Na antarktickém ostrově Zavodovski se počet tučňáků uzdičkových od roku 2011 snížil přibližně o dvě třetiny. Vědci za hlavní příčinu považují změnu klimatu, která ovlivňuje dostupnost jejich potravy.

XRP měl deset let skrytou chybu. Útočníci mohli vytvářet nové mince z ničeho

Kryptoměnová síť XRP Ledger obsahovala přibližně deset let závažnou bezpečnostní chybu, která mohla útočníkům umožnit vytvářet nové XRP bez odpovídající platby. Zranitelnost ohrožovala základní pravidlo kryptoměny, jejíž počáteční zásoba činila 100 miliard tokenů. Vývojáři problém opravili už koncem září, podrobnosti však zveřejnili až nyní. Podle dostupných informací nebyla chyba ve veřejné síti zneužita.

Sociální síť má po 16 letech pokračování. Nový film odhaluje temnou stránku Facebooku

Šestnáct let po premiéře oceňovaného filmu Sociální síť přichází do kin jeho volné pokračování. Drama V zajetí sítí se tentokrát nezaměřuje na vznik Facebooku, ale na skandály spojené s jeho fungováním. Režisér a scenárista Aaron Sorkin se inspiroval skutečnou kauzou, při níž bývalá zaměstnankyně společnosti předala médiím tisíce interních dokumentů. V hlavních rolích se představují Mikey Madison, Jeremy Allen White a Jeremy Strong.

Počet zraněných v Záporoží vzrostl na 23, útoky zasáhly i další části Ukrajiny

Počet zraněných po ranních ruských útocích na Záporoží vzrostl na 23, informoval pověřený šéf oblastní vojenské správy Mychajlo Semikin. Ruské řízené letecké pumy ještě před úsvitem zasáhly obytnou čtvrť. Jeden muž útok nepřežil.

Sobotní útok na letiště v Rijádu si vyžádal 12 mrtvých a přes 300 zraněných

Při sobotním útoku na Mezinárodní letiště krále Chálida v saúdskoarabské metropoli Rijádu zemřelo nejméně 12 lidí a dalších 309 utrpělo zranění. Někteří jsou v kritickém stavu. V noci na dnešek o tom informoval saúdský úřad pro civilní letectví. Koalice vedená Saúdskou Arábií z útoku obvinila jemenské Húsíe, ti se k němu ale bezprostředně nepřihlásili. Letiště bylo evakuováno a zůstává uzavřené.

Podle Švédska je nový návrh sedmiletého rozpočtu EU nepřijatelný

Nový návrh sedmiletého rozpočtu EU, který dnes představilo irské předsednictví, je podle Švédska nepřijatelný. Celkový objem prostředků v rozpočtu se musí dále výrazně snížit, uvedla na sociální síti X švédská ministryně pro evropské záležitosti Jessica Rosencrantzová. Švédsko patří společně s Německem, Nizozemskem či Rakouskem mezi čisté plátce do unijního rozpočtu, kteří požadovali snížení rozpočtu o několik set miliard eur. Návrh odmítli i spoluzpravodajové Evropského parlamentu pro příští rozpočet Siegfried Mureșan a Carla Tavaresová, nicméně z opačného důvodu. Vadí jim škrty a osekávání výdajů na obranu i konkurenceschopnost.

Nejméně 15 lidí zahynulo po ruském bombardování Záporoží

Nejméně 15 lidí přišlo o život při ruském bombardování Záporoží na jihovýchodě Ukrajiny, oznámil ministr vnitra Ivan Vyhivskyj. Dříve ukrajinský prezident informoval o 12 obětech. Záchranáři z trosek po osmi hodinách vyprostili živou ženu. V Kyjevě kvůli vypínání elektřiny, zaviněného ruskými útoky na energetiku, úřady přerušily načas provoz metra, potíže jsou i s dodávkami vody. V Charkově hoří zdravotnické zařízení po zásahu ruským dronem, napsal starosta druhého největšího města Ihor Terechov na telegramu.

Demokratičtí lídři v Senátu USA kritizují Trumpovu dohodu s Putinem o naftě

Demokratičtí lídři v Senátu USA kritizují jako naprostou zradu Ukrajiny, evropských spojenců a americké bezpečnosti dohodu amerického prezidenta Donalda Trumpa s jeho ruským protějškem Vladimirem Putinem o naftě. Ve společném prohlášení v čele s šéfem senátních demokratů Chuckem Schumerem hovoří o zoufalém ujednání s "vrahounským diktátorem". Dohodu kritizovali i někteří republikáni. Trump v pátek oznámil dohodu s Moskvou o dodávkách nejméně 300.000 tun nafty na americký a světový trh.

Trump jmenoval novou mluvčí Bílého domu, ta nyní pracuje pro jeho Truth Social

Novou mluvčí Bílého domu bude Katie Zacharia. Její jmenování v pátek oznámil americký prezident Donald Trump na své sociální síti Truth Social, přičemž ji nazval svou loajální stoupenkyní. Trump uvedl, že Zachariaová v současnosti pracuje jako poradkyně pro komunikaci právě na platformě Truth Social. Výběr Zachariaové je podle agentury Reuters další připomínkou úzkých vazeb Trumpovy administrativy na jeho širší politické a mediální aktivity.

Pobřežní lesy v Severní Karolíně mizí stále rychleji

Pobřežní lesy v Severní Karolíně rychle ustupují. Od poloviny 80. let zmizela více než pětina jejich rozlohy a tempo úbytku se v posledních letech zrychluje. Hlavní příčinou je stoupající hladina moře, která přivádí slanou vodu dál do vnitrozemí.

Hurikán Isaias vstoupil na pobřeží Floridy a zeslábl, způsobil však záplavy

Hurikán Isaias, který je první bouří letošní atlantické sezony, v pátek místního času (v noci na dnešek SELČ) dosáhl pobřeží amerického státu Florida a později zeslábl na postropickou cyklonu. V částech Floridy a Alabamy živel způsobil záplavy a rozsáhlé výpadky elektřiny. Informovalo o tom americké Národní středisko pro hurikány (NHC). Úřady vydaly pro pobřežní oblasti varování a už dříve vyzvaly obyvatele k evakuaci.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama