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

Ruské noční útoky zabily na Ukrajině tři lidi, Rusko hlásí jednu oběť

Ruské noční útoky na Ukrajinu si v Dnipru vyžádaly životy dvou lidí, dalších deset podle místních úřadů utrpělo zranění. Podle náčelníka správy regionu Oleksandra Hanžy jsou mezi zraněnými i děti. Jeden člověk zemřel podle úřadů také při útoku v Žytomyrské oblasti. Ruské úřady informují o ukrajinských útocích v Samarské oblasti, kde v Novokujbyševsku zemřel jeden člověk.

Británie míří ke generacím bez cigaret. Mladí už si legálně nezapálí

Odpůrci kouření ve Spojeném království slaví. Tamní parlament totiž schválil zákon, který má zakázat kouření budoucím generacím. Zastánci tohoto opatření hovoří o velkém vítězství a historickém okamžiku pro Velkou Británii. Legislativa má také regulovat prodej elektronických cigaret a tabákových výrobků. Podepsat ji ale ještě musí král Karel III.

ANALÝZA: Trump nepochopil íránskou námořní strategii

Situace kolem Hormuzského průlivu skončila v patové situaci. Prezident Donald Trump odmítá odvolat americkou blokádu íránských přístavů a Írán blokuje plavidla ze zemí, které považuje za nepřátelské. Přítomnost amerických válečných lodí přitom ukazuje na hluboké nepochopení toho, jak íránské síly operují na moři.

Lov jako nástroj ochrany přírody v Africe

V afrických rezervacích se odehrává paradox. Některá zvířata chrání přísná pravidla, jiná jsou určena k odstřelu. Lovci z celého světa sem míří za trofejemi a zároveň financují ochranu přírody. Tento model budí silné emoce a rozděluje veřejnost i odborníky.

Řecký parlament zbavil imunity 13 poslanců vyšetřovaných kvůli dotačním podvodům

Řecký parlament dnes zbavil imunity všech 13 poslanců vyšetřovaných kvůli podvodům se zemědělskými dotacemi. Informovala o tom agentura AFP i řecká média. Někteří poslanci své kolegy vyzvali, aby jim imunitu odebrali, protože chtějí hájit svou dobrou pověst, a pochybení odmítají. Po zbavení imunity budou moci vyšetřovatelé včetně Úřadu evropského veřejného žalobce (EPPO) prověřit, zda podezřelí poslanci sehráli nějakou roli při dotačních podvodech.

Libanon bude usilovat o prodloužení příměří s Izraelem o měsíc

Libanon bude při jednání s Izraelem usilovat o prodloužení příměří o jeden měsíc. Píše to dnes agentura AFP s odkazem na nejmenovaný libanonský zdroj. Bez prodloužení by příměří, které platí od minulého týdne, skončilo v neděli. Jednání mezi Izraelem a Libanonem jsou na plánu ve čtvrtek.

Britský regulátor zakročil proti neregistrovaným krypto platformám

Britský úřad pro finanční etiku (FCA) podnikl rozsáhlou razii v Londýně zaměřenou na nelegální peer-to-peer (P2P) obchodování s kryptoměnami. Během středeční operace, která je první svého druhu v takovém rozsahu, regulátor zasáhl na osmi adresách podezřelých z porušování pravidel proti praní špinavých peněz a financování terorismu. Akce proběhla v úzké koordinaci s daňovými úřady a policií, přičemž na každém z vytipovaných míst byly vydány příkazy k okamžitému ukončení činnosti.

KOMENTÁŘ: Británie odklepla generaci bez cigaret. Tabákové společnosti padají

Britským parlamentem se protáhl revoluční zákon, který zakazuje prodávat tabákové výrobky všem lidem narozeným po roce 2008. A to doživotně. Zákaz, který se týká běžných i elektronických cigaret, znejistil na burze tabákové společnosti, které už tak čelí krizi poptávky.

Vědci objevili souvislost mezi slunečními bouřemi a zemětřesením

Vědci z Kjótské univerzity představili odvážný model, který naznačuje, že sluneční aktivita může mít přímý vliv na spouštění zemětřesení na Zemi. Podle jejich teorie mohou silné sluneční erupce narušit ionosféru natolik, že vzniklá elektrická pole proniknou hluboko do zemské kůry. Pokud se tato energie setká s tektonickým zlomem, který je již pod kritickým tlakem, může posloužit jako poslední impuls k jeho uvolnění a vzniku otřesů.

Boston vyrovnal sérii s Buffalem, Pastrňák dál vládne produktivitě

Boston zvládl druhý zápas série na ledě Buffala a po výhře 4:2 srovnal stav na 1:1. Klíčovou roli sehrála česká stopa. Pavel Zacha vstřelil rozdílový gól, David Pastrňák přidal dvě asistence a vede produktivitu play off. Bruins tentokrát nepřipustili kolaps jako v prvním duelu.

Na ukrajinské straně začalo napouštění ropovodu Družba, oznámila Bratislava

Na ukrajinské straně dnes z Běloruska začalo tlakování a napouštění ropovodu Družba. S odvoláním na provozovatele ukrajinské části tohoto ropovodu, společnosti Ukrtransnafta, to oznámila slovenská ministryně hospodářství Denisa Saková. Obnovení dodávek ropy touto trasou na Slovensko ministryně očekává ve čtvrtek ráno. Slovenský premiér Robert Fico řekl, že je narušena důvěra mezi Slovenskem a Ukrajinou, a vyjádřil pochybnosti ohledně provozu uvedeného ropovodu.

Bezpečný sex zdraží. Válka s Íránem zvýší ceny kondomů

Bezpečný sex může kvůli válce s Íránem a blokádě Hormuzského průlivu zdražit, varoval generální ředitel největšího světového výrobce kondomů Karex Goh Miah Kiat. Ceny kondomů podle něj mohou vzrůst o 20 až 30 procent, možná i více, pokud bude konflikt dál pokračovat.

Rusko podle Kyjeva opakovaně vysílalo drony v blízkosti Černobylu

Rusko při svých útocích na cíle na Ukrajině opakovaně vysílalo drony a rakety na letovou dráhu v blízkosti odstavené Černobylské jaderné elektrárny, čímž zvýšilo riziko rozsáhlé nehody, sdělil agentuře Reuters ukrajinský generální prokurátor Ruslan Kravčenko.

SpaceX získá právo na koupi miliardového start-upu Cursor

Vesmírná a technologická společnost SpaceX uzavřela dohodu, která jí dává právo na akvizici start-upu Cursor zabývajícího se umělou inteligencí pro úpravu kódu. Hodnota transakce byla stanovena na 60 miliard dolarů. Tento krok je součástí širší strategie Elona Muska, která směřuje k dotažení konkurence v podobě laboratoří OpenAI a Anthropic. K dohodě dochází jen několik měsíců před plánovaným vstupem SpaceX na burzu, který má být největším v historii.

Izraelská armáda potrestala vojáky za to, že tloukli do sochy Ježíše kladivem

Izraelská armáda potrestá dva vojáky, kteří se podíleli na znesvěcení sochy Ježíše v jižním Libanonu. Podle vyjádření Izraelské obranné síly (IDF) dostanou oba muži 30 dní vojenského vězení a po ukončení vyšetřování budou odvoláni z bojové služby.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama