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

Česká jednadvacítka remizovala v Ázerbájdžánu a zkomplikovala si boj o Evropu

Česká fotbalová reprezentace do 21 let nečekaně klopýtla v kvalifikaci mistrovství Evropy. V Baku proti Ázerbájdžánu pouze remizovala 1:1 a přišla o důležité body. Situaci ve skupině navíc zamotalo překvapivé vítězství Bulharska nad vedoucím Portugalskem.

ANALÝZA: Africký roh na pokraji války? Hrozí nebezpečná řetězová reakce z Etiopie

Válka na Ukrajině trvá pátým rokem. Od letošního jara zuří konflikt na Blízkém východě a nyní se objevila hrozba, že se ve světě rozhoří další velký konflikt. Ten by mohl destabilizovat Africký roh a přispět k další nestabilitě v Perském zálivu. Obavy vzbuzují boje v severní Etiopii, které mohou sloužit jako rozbuška k rozhoření širší a krvavější války a vážné humanitární krizi.

Při ukrajinském dronovém útoku v Krasnodarském kraji zahynuli tři lidé

Tři lidé zahynuli a další dva utrpěli zranění při ukrajinském dronovém útoku v ruském Krasnodarském kraji, uvedly podle agentury Reuters místní úřady. Kvůli útoku vypukly požáry v několika průmyslových areálech, které se podle úřadů podařilo uhasit. Ruské údery hlásí i Ukrajina.

Macron nevyloučil třetí prezidentský mandát, podle ústavy si musí dát pauzu

Francouzský prezident Emmanuel Macron nevyloučil, že by se mohl ucházet o třetí prezidentský mandát. Uvedl to na nahrávce, kterou zveřejnil v pátek magazín Variety. O další mandát by se však mohl ucházet po pauze, kterou si vyžaduje francouzská ústava. Macron je nejmladším francouzským prezidentem od konce druhé světové války.

Bobři pomáhají rašeliništím zadržet vodu a lépe zvládat sucho

Bobří hráze dokážou výrazně změnit hospodaření krajiny s vodou. Výzkum z anglického hrabství Cheshire ukázal, že díky nim zůstává v poškozených rašeliništích více vody a mokřady mohou lépe odolávat dlouhým obdobím sucha.

Írán uvedl, že očekává reakci USA na svůj návrh na otevření Hormuzského průlivu

Írán uvedl, že čeká na oficiální reakci Spojených států na svůj návrh znovu otevřít Hormuzský průliv a ukončit boje na Blízkém východě. Podle deníku The Wall Street Journal americký prezident Donald Trump návrh odmítl, informovala agentura Reuters.

Bangkok bojuje s povodněmi, voda sahá lidem až po stehna

Úřady v Bangkoku vyhlásily kvůli rozsáhlým záplavám stav ohrožení v celé thajské metropoli. Silné deště trvající téměř 48 hodin zaplnily městské kanály a voda zaplavila silnice, domy i obchody. V některých čtvrtích sahala lidem až po stehna, napsala agentura AFP.

Studenti v Německu stávkují na protest proti možnému zavedení povinné vojny

V Německu se konají školní stávky proti možnému návratu povinné vojenské služby. Podle organizátorů je po celé zemi naplánováno více než sto demonstrací, mimo jiné v Hamburku, Berlíně, Kielu a Frankfurtu.

Netflix uvedl Unabombera. Tremblay hraje mladého Kaczynského, Crowe jeho profesora

Příběh Teda Kaczynského dostal nové filmové zpracování. Thriller Unabomber propojuje jeho studentská léta na Harvardu s pátráním FBI po pachateli bombových útoků. Mladého matematika ztvárnil Jacob Tremblay, vedle něhož se objevují Russell Crowe a Shailene Woodley. Film měl na Netflixu premiéru 25. září.

Rusko podle Putina nechystá střet s Evropou; v Pobaltí vidí porušování práv Rusů

Rusko se nepřipravuje k žádnému střetu s Evropou. Dnes to podle agentury Interfax prohlásil ruský prezident Vladimir Putin. Zároveň řekl, že Rusko ví o tom, že pobaltské republiky porušují práva ruskojazyčných obyvatel, na což ale Moskva odpovídá humanitárními prostředky.

Výbuch v domě pod Akropolí zranil tři osoby, po pěti lidech se pátrá

Dvě ženy a jeden muž utrpěli lehká zranění v turisty vyhledávané čtvrti Atén, kde se dnes po výbuchu zřítila část obytného domu, uvedla televize ERT. Po dalších pěti lidech, včetně tří turistů, se pátrá, uvedli řečtí hasiči.

V ráji strojů nesmíme ztratit lidskost, AI nemá řešit etiku, řekl papež v Paříži

Papež Lev XIV. dnes v Paříži varoval před ztrátou lidskosti v době, která podle něho v souvislosti s umělou inteligencí (AI) vytváří "ráj strojů" a lidé stojí před základními otázkami existence. V projevu v Elysejském paláci, který přenášely televize, vyzval papež také k zákazu jaderných zbraní a ochraně života, když kritizoval možnost asistované sebevraždy, kterou letos Francie uzákonila.

Ruské útoky na různých místech Kyjeva zabily čtyři lidi, včetně 14letého chlapce

Při útoku, který Rusko dnes odpoledne podniklo na Kyjev, zemřeli tři lidé, hlásí starosta Vitalij Kličko. Ráno ruský nepilotovaný letoun zasáhl výškový obytný dům, ve kterém zahynul 14letý chlapec. Ruské útoky v ukrajinské metropoli podle informací zveřejňovaných Kličkem zranily skoro tři desítky lidí. Jednoho mrtvého hlásily po ruském útoku úřady v Oděse. V Rusku si ukrajinské dronové nálety vyžádaly životy dvou lidí.

Si Ťin-pching se prošel po červeném koberci. Nedostal však vše, co chtěl

Čínský prezident Si Ťin-pching se sice prošel po červeném koberci, ve Washingtonu však nedostal vše, pro co si přišel. Některé otázky, které jsou pro něj klíčové, nebyly vyřešeny. Trump pompézně přivítal vůdce země, kterou obvinil z vměšování do voleb a obchodního zneužívání USA.

Etiopie na pokraji „totální války“. Rebelové podle armády spustili ofenzivu

V Etiopii se opět rozhořely boje a zaznívají tvrzení o „totální válce“. Rebelové z Tigrajské lidové osvobozenecké fronty (TPLF) zahájili podle armády ofenzivu, na kterou reagovaly vládní jednotky protiútokem. Armáda uvedla, že povstalci utrpěli těžké ztráty. Mezinárodní organizace vyzývají k uklidnění situace.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama