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

Billy Joel kritizuje připravovaný životopisný film o svých začátcích

O Billym Joelovi vzniká nový film, jenže slavný hudebník se od něj veřejně distancuje. Projekt Billy & Me má nabídnout pohled na jeho začátky, ale vzniká bez souhlasu samotného zpěváka. Joel teď tvůrce veřejně kritizoval a upozornil, že film nemá práva na jeho hudbu ani životní příběh.

Včely drží krajinu pohromadě, ne jen výrobu medu

Na Den Země a Světový den včel se znovu objevují hesla o tom, že bez včel lidstvo nepřežije. Realita je složitější, ale o to zajímavější. Včely totiž nehrají klíčovou roli jen v zemědělství. Udržují také pestrost krajiny, fungování ekosystémů a velkou část rostlin, na kterých závisí další druhy. Největší problém přitom nemají včely medonosné, ale divocí opylovači.

Arsenal po 22 letech ovládl Premier League

Arsenal je po dvaadvaceti letech znovu mistrem Anglie. O titulu rozhodla remíza Manchesteru City 1:1 na hřišti Bournemouthu, která přišla jen den po výhře londýnského klubu 1:0 nad Burnley. Tým Mikela Artety tak získal titul už kolo před koncem sezony.

KOMENTÁŘ: Výnos na dluhopisech USA je nejvyšší od roku 2007. Co to znamená pro ekonomiku?

Když rostou výnosy na investicích, je to přece dobrá zpráva, že? U dluhopisů to úplně neplatí. Výnosy na amerických státních dluhopisech s 30letou splatností jsou teď nejvyšší od roku 2007, kdy svět zažíval úsvit globální krize. Proč to může být problém?

Ukrajina uvedla, že zasáhla rafinerii v ruské Nižegorodské oblasti

Ukrajinská armáda uvedla, že zasáhla rafinerii v Kstovu v ruské Nižegorodské oblasti. Ruské úřady hlásí požár v průmyslových objektech, který podle nich způsobil pád trosek dronů. Podle ruského ministerstva obrany zasáhly poslední ukrajinské útoky opět většinu západního a středního Ruska.

Rusko zveřejnilo záběry z nácviku odpalu jaderné hlavice

Rusko dnes zveřejnilo záběry, které podle něj zachycují vojáky při přepravě jaderné hlavice k taktickým raketovým systémům Iskander-M, jejich nakládání a přesun na odpalovací pozice. Jde o součást rozsáhlého cvičení ruských jaderných sil, informovala agentura Reuters.

Čína je ochotna obnovit zdravé vztahy s ČR, řekl mluvčí tamní diplomacie

Peking je ochoten co nejdříve vrátit česko-čínské vztahy na cestu zdravého a stabilního rozvoje, řekl dnes podle agentury Reuters mluvčí čínského ministerstva zahraničí. Bližší podrobnosti nejsou známy.

Samsungu hrozí stávka desítek tisíc zaměstnanců. Trh s čipy čeká šok

Ve čtvrtek se stávky zúčastní více než 47 tisíc zaměstnanců společnosti Samsung poté, co zkrachovala jednání mezi vedením firmy a odbory. Společnost označila požadavky odborů za „přehnané“. Stávka by mohla mít vážné dopady na globální technologický trh. Společnost nevyrábí jen chytré telefony. Jde o jednoho z nejvýznamnějších výrobců polovodičů.

Litva vyhlásila poplach kvůli dronu, zasahuje proti němu NATO

Litevská armáda dnes dopoledne vyhlásila vzdušný poplach a vyzvala obyvatele, aby vyhledali úkryt. Ministerstvo obrany oznámilo, že litevský vzdušný prostor narušil dron, proti němuž zasahuje letecká mise Severoatlantické aliance, uvedla agentura Reuters. Poplach byl krátce poté zrušen a armáda uvedla, že lidí mohou opustit úkryt, napsala agentura AFP.

Symbol odolnosti klimatu mizí. Jižní oceán čelí nové hrozbě

Mořský led kolem Arktidy v posledních letech rychle ubývá, zatímco Antarktida tomuto scénáři vzdorovala. Mořský led na jižním pólu, který se každý rok rozpíná kolem ledového kontinentu, se jevil jako mimořádně odolný vůči globálnímu oteplování. Nejen že neubýval – mezi lety 2007 a 2015 expandoval. A pak se něco změnilo. Mořský led kolem Antarktidy začal mizet.

Vztahy mezi Ruskem a Čínou dosáhly bezprecedentní úrovně, řekl po jednání Putin

Vztahy mezi Ruskem a Čínou dosáhly bezprecedentní úrovně a dále se rozvíjejí, uvedl dnes ruský prezident Vladimir Putin po schůzce se svým čínským protějškem Si Ťin-pchingem v Pekingu. Podle Putinova mluvčího Dmitrije Peskova se však oba státy zatím neshodly na výstavbě nového plynovodu Síla Sibiře 2, což mělo být jedním z hlavních témat jednání. Kromě oficiálních rozhovorů mají oba prezidenti zakončit den neformálním setkáním u čaje.

Senát se bouří proti Trumpovi. Republikáni podpořili rezoluci proti válce s Íránem

Senát v úterý schválil rezoluci o omezení válečných pravomocí prezidenta, což pro demokraty představuje průlom po sedmi neúspěšných pokusech. Opatření má navrátit moc rozhodovat o vojenských akcích Kongresu, aby však omezilo pravomoci Donalda Trumpa vést válku s Íránem, muselo by projít hlasováním ve Sněmovně. I poté by ho navíc Trump mohl vetovat.

Syn zakladatele společnosti Mango byl zatčen v souvislosti s pádem jeho otce z útesu

Španělská policie zadržela Jonathana Andica, syna zakladatele módní značky Mango Isaka Andic. Vyšetřovatelé ho podezírají v souvislosti se smrtí jeho otce, který v prosinci 2024 zahynul při pádu v horách Montserrat nedaleko Barcelony.

Švédové po porážce s Českem řeší krizi

České vítězství 4:3 nad Švédskem rozvířilo ve švédských médiích velkou debatu. Kritika míří hlavně na obranu, výkon brankáře Magnuse Hellberga i slabou hru pět na pět. Experti navíc tlačí na trenéra Sama Hallama, aby konečně nasadil talentovaného Antona Frondella.

Údery USA a Nigérie zabily od soboty 175 členů IS

Při společných americko-nigerijských vzdušných úderech proti Islámskému státu (IS) zahynulo od soboty 175 jeho členů. Dnes to podle tiskových agentur sdělila nigerijská armáda. Při vojenských operacích byly také zničeny skrýše zbraní, kontrolní stanoviště, logistická střediska a sítě pro financování aktivit džihádistů. Podle agentury Reuters operace zahrnovaly i pozemní akce, není však jasné, zda se jich zúčastnili také američtí vojáci.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama