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

Hasiči na jihu Francie bojují s požáry, ty podle úřadů spálily přes 1200 hektarů

Stovky hasičů dnes na různých místech ve Francii bojovaly proti lesním požárům. Ty zasáhly především jižní část země. Přes 3000 lidí bylo evakuováno u obce Canet-en-Roussillon na jihozápadě. Pod kontrolu se podařilo dostat požáry u Marseille, kde premiér Sébastien Lecornu řídil zasedání krizového štábu. Podle něj lesní požáry zničily ve Francii 8700 hektarů půdy, z toho 1200 hektarů jen za středu.

Jedenáctiletý hoch v Thajsku narazil v pickupu do skupiny buddhistických mnichů, devět jich zabil

Tragická dopravní nehoda v severovýchodním Thajsku si vyžádala životy devíti buddhistických mnichů. Další účastníci náboženského procesí utrpěli vážná zranění poté, co do skupiny narazil pickup, který podle policie řídil jedenáctiletý chlapec.

Madonna vydává pokračování slavného alba Confessions

Madonna vydává album Confessions II a znovu se vrací k energii klubů, tanečních beatů a nočního New Yorku. Novinka navazuje na její desku Confessions on a Dance Floor z roku 2005 a první ohlasy ji řadí mezi její nejsilnější alba za poslední dvě dekády.

Strany německé vlády se dohodly na velkém reformním balíku

Strany německé vlády se dohodly na velkém reformním balíku. Obsahuje změny v sociálním a zdravotním systému, důchodovou reformu či změny v dani z příjmu. Na tiskové konferenci to dnes oznámili předsedové vládních stran včetně kancléře Friedricha Merze. Cílem reforem je oživit německé hospodářství, které se v posledních letech potýká s problémy, a zvýšit tak i podporu současné vlády. Podle průzkumů by nyní volby vyhrála strana Alternativa pro Německo (AfD), kterou tajná služba loni označila za prokazatelně pravicově extremistickou.

OpenAI navrhuje americké vládě pětiprocentní podíl v AI firmách

Společnost OpenAI navrhla, aby měla americká vláda pětiprocentní podíl v předních technologických firmách vyvíjejících umělou inteligenci (AI). Start-up navíc navrhuje zřízení „fondu veřejného bohatství“, z něhož by mohla čerpat peníze veřejnost. OpenAI tím reaguje na rostoucí politický a regulační tlak ve Washingtonu. Ostatní hráči na trhu se k tomu zatím nevyjádřili.

Teherán se připravuje na pohřeb Chameneího, očekává se až 20 milionů lidí

Předseda íránského parlamentu Mohammad Bágher Ghálíbáf dnes vyzval k pomstě za zabití duchovního vůdce Alího Chameneího, který zemřel 28. února při izraelsko-amerických útocích na Teherán. "Pomsta" má ovšem podle něj mít formu hojné účasti na Chameneího pohřbu, který začíná v sobotu. Už v pátek mají do Teheránu přicestovat hosté ze zahraničí, včetně pákistánského premiéra Šahbáze Šarífa či ruského exprezidenta Dmitrije Medveděva, napsala dnes agentura AFP.

Bobři v Anglii během pěti let snížili riziko povodní

Pět let stačilo k tomu, aby návrat bobrů do severní Anglie výrazně proměnil krajinu. Zvířata vybudovala soustavu hrází a mokřadů, které zpomalují odtok vody, snižují riziko povodní a zároveň vytvářejí vhodné podmínky pro řadu dalších druhů rostlin i živočichů.

Požár krovu v nemocnici na severu Německa si vyžádal dva mrtvé

Požár krovu nemocnice v Ludwigslustu na severu Německa si dnes vyžádal dva mrtvé. Agentuře DPA to sdělila mluvčí okresu Ludwigslust-Parchim. Oběťmi jsou pacienti. Počet raněných však úřad oproti původním údajům výrazně snížil. Zatímco se ráno hovořilo až o 34 nikoli těžce raněných, nyní je hlášen jeden raněný, který utrpěl otravu kouřem.

Zásnuby na vrcholu Empire State Building skončily ve vazbě

Muž a žena ve středu nezdolali žádnou horu, ale newyorský Empire State Building. Oblečeni v černém a s maskami vylezli na anténu ve výšce 443 metrů a rozvinuli tam transparent o míru a lásce. Následně se dvojice zasnoubila. Její dobrodružství však skončilo ve vazbě. Doteď není jasné, jak se páru podařilo obejít ochranku a dostat se až na anténu.

Soud EU potvrdil Googlu rekordní pokutu 4,1 miliardy eur za zneužívání Androidu

Soudní dvůr Evropské unie dnes potvrdil rekordní pokutu 4,125 miliardy eur (100 miliard Kč) americké technologické firmě Google ze skupiny Alphabet. Pokutu firmě v roce 2018 vyměřila Evropská komise (EK) za to, že Google podle ní zneužívá operačního systému Android k potlačení konkurence na trhu vyhledávacích služeb.

Nastražili jí bombu pod auto. Na Maltě začal soud s podnikatelem obviněným z vraždy novinářky

Na Maltě začal dlouho očekávaný soud s bohatým podnikatelem. Yorgen Fenech je obviněn z toho, že objednal vraždu investigativní novinářky Daphne Caruany Galizie. Její smrt v roce 2017 otřásla nejen Maltou, ale i celou Evropou, a vyústila v jednu z největších politických krizí v novodobých dějinách země.

Nejméně 13 mrtvých a 86 raněných po ruském útoku na Kyjev, uvedl starosta

Nejméně 13 mrtvých a 86 raněných si vyžádal ruský noční útok na Kyjev, oznámil dnes starosta ukrajinské metropole Vitalij Kličko. Předchozí bilance dosahovala 10 obětí a 56 raněných. Rusko proti Ukrajině zaútočilo 74 raketami a střelami s plochou dráhou letu a 496 drony. Obrana zneškodnila 48 raket a střel a 477 dronů, ale 25 raket a 12 dronů zasáhlo 12 míst, uvedlo ukrajinské letectvo s tím, že hlavním terčem útoku byl Kyjev. Moskva označila útok za odvetu za ukrajinské údery proti ruské civilní infrastruktuře.

Wawrinka se rozloučil s Wimbledonem po čtyřhodinové bitvě

Stan Wawrinka uzavřel svou wimbledonskou kapitolu mimořádně dramatickým zápasem. V prvním kole sice podlehl Matteu Berrettinimu, ale fanoušci i soupeř mu po posledním míči připravili důstojné rozloučení. Švýcarský tenista odcházel z kurtu za dlouhého potlesku vestoje a se slzami v očích.

Osm keňských školaček čelí obvinění z vraždy svých spolužaček po tragickém požáru internátu

Požár dívčího internátu v Keni, při němž zemřelo 16 studentek, míří před soud. Z vraždy úřady obvinily osm nezletilých školaček. Případ znovu otevřel debatu o bezpečnosti internátních škol i dlouhodobých problémech keňského vzdělávacího systému.

Zelenskyj v Dublinu uvedl, že věří v brzké otevření dalších kapitol jednání s EU

Ukrajina může velmi brzy otevřít zbývající kapitoly vyjednávání o přistoupení k Evropské unii. Během dnešní zahajovací ceremonie irského předsednictví v Radě EU to uvedl ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Ve svém projevu v Dublinu zdůraznil další tlak na Rusko a zkritizoval, že stále existují evropské firmy, které jsou kontrolovány Moskvou a dodávají Rusku některé zboží, které využívá ve válce proti Ukrajině.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama