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

Vrtulník s Trumpem se nakrátko dostal příliš blízko k civilnímu letadlu

Vojenský vrtulník s americkým prezidentem Donaldem Trumpem se v úterý nakrátko dostal příliš blízko k dopravnímu letadlu, které startovalo z washingtonského letiště Ronalda Reagana, uvedl dnes americký Federální úřad pro letectví (FAA). Podle Bílého domu Trump nebyl v nebezpečí. Informuje o tom agentura Reuters, podle které i tak incident vzbuzuje vážné otázky, proč bylo letadlu umožněno odstartovat. Národní úřad pro bezpečnost v dopravě (NTSB) zvažuje, jestli zahájí vyšetřování.

V Londýně byli na ulici pobodáni čtyři muži, podezřelou ženu zadržela policie

Metropolitní policie dnes v londýnské čtvrti Covent Garden zadržela ženu podezřelou z pobodání čtyř mužů, informovala média s odkazem na místní úřady. Mluvčí londýnské záchranné služby uvedl, že čtyři pacienti byli ošetřeni na místě a převezeni do nedalekého traumacentra. Podle stanice Sky News se policie domnívá, že incident souvisí s problémy s duševním zdravím.

Jaafar Jackson si po filmu Michael zahraje po boku Willa Smithe

Jaafar Jackson získal po ztvárnění svého slavného strýce další filmovou roli. V akčním thrilleru Supermax se objeví společně s Willem Smithem a AnnaSophií Robb. Podrobnosti o jeho postavě zatím tvůrci tají.

Mexický influencer byl zastřelen přímo uprostřed živého vysílání na TikToku

Mexický influencer César Gastélum byl zastřelen během živého vysílání na sociální síti TikTok. K útoku došlo v úterý večer ve čtvrti Tres Ríos ve městě Culiacán na severu země.

Do Měsíce nejspíše narazila část rakety firmy SpaceX, Zemi nebezpečí nehrozilo

Do Měsíce dnes ráno nejspíše narazila čtyřtunová část rakety od společnosti SpaceX, která se pohybovala po oběžné dráze rychlostí přibližně 2,43 kilometru za sekundu. Napsal to web stanice BBC, podle nějž je už na Měsíci asi 3000 objektů vyrobených člověkem. Potvrzení kolize se čeká v řádu hodin až dnů. Experti už dříve uvedli, že Zemi ani Měsíci nehrozí žádné nebezpečí, na lunárním povrchu ale patrně zanechá desítky metrů velký kráter.

Pákistán omezil zpravodajství zahraničních médií. Důvodem je kritika zásahů v Kašmíru

Pákistán výrazně zpřísnil podmínky pro práci zahraničních médií. Novináři budou potřebovat povolení téměř ke všem reportážím mimo tři největší města. Nová pravidla přicházejí po kritice postupu úřadů vůči protestům v Pákistánem spravovaném Kašmíru.

KLDR pohrozila Japonsku svými neupřesněnými vojenskými možnostmi

Vlivná sestra severokorejského vůdce Kim Jo-čong dnes obvinila Japonsko, že se mění ve vojenský stát, kvůli čemuž prý KLDR zváží neupřesněné vojenské možnosti. Odsoudila také Spojené státy za to, že Tokiu umožňují pokračovat ve zbrojení, napsaly agentury AFP a Jonhap.

Japonsko vsadí na bojové drony. Reaguje na válku na Ukrajině i napětí v Asii

Japonsko chce urychlit vývoj bojových dronů, umělé inteligence a střel dlouhého doletu. Modernizací armády reaguje na zkušenosti z válek na Ukrajině a Blízkém východě i na rostoucí aktivitu Číny, Ruska a Severní Koreje.

Netanjahu odmítl americký mírový plán pro Gazu navzdory odzbrojení Hamásu

Izrael odmítl mírový plán pro Pásmo Gazy podpořený Spojenými státy, potvrdil dnes podle serveru The Times of Israel (ToI) izraelský premiér Benjamin Netanjahu. Učinil tak i přesto, že mu bylo zaručeno, že k izraelskému stažení z palestinského území dojde až po úplném odzbrojení teroristického hnutí Hamás.

KOMENTÁŘ: Muskova SpaceX udělala po 24 letech něco, na co není zvyklá. A přišel pád akcií

Vesmírná společnost SpaceX Elona Muska od svého vzniku v roce 2002 nemusela nikdy sdílet podrobné informace o hospodaření – to se teď ale změnilo. Jelikož firma vstoupila na burzu, musela poprvé odkrýt karty. A i když jsou výsledky na poměry SpaceX solidní, na burze přišel výprodej. Proč?

Lodě uvázlé v Hormuzském průlivu mohou šířit invazní druhy do celého světa

Uzavření Hormuzského průlivu po vypuknutí války mezi Spojenými státy, Izraelem a Íránem vytvořilo nečekané ekologické riziko. Více než 1 500 obchodních lodí zůstalo měsíce stát na místě, což umožnilo, aby se jejich trupy pokryly rozsáhlými společenstvy mořských organismů. Jakmile se lodní doprava obnoví, mohou se tito nezvaní cestující dostat do přístavů po celém světě.

Nákladní letadlo se nad Lipskem srazilo s letícím objektem, zřejmě dronem

Nákladní letadlo společnosti DHL se krátce po startu z letiště Lipsko/Halle na východě Německa srazilo s neznámým letícím objektem. S odvoláním na své zdroje o tom dnes informovala agentura Reuters. Podle ní letadlo následně nouzově přistálo na letišti v Hannoveru. Podle německého listu Bild se nad letištěm pohyboval dron s připevněnou výbušninou. Také podle Bildu se dron s letadlem srazily.

Indie ponechala úrokové sazby beze změny. Zlepšila výhled ekonomiky

Indická centrální banka ponechala základní úrokovou sazbu na 5,25 procenta. Současně zvýšila odhad hospodářského růstu, přestože zemi ohrožují dražší energie, nepříznivé počasí a další vývoj konfliktu na Blízkém východě.

Při ruských úderech v Kyjevské oblasti zahynulo nejméně 15 lidí

Nejméně 15 lidí zahynulo při ruských nočních úderech v Kyjevské oblasti. V brovarském okresu bylo zabito devět lidí, v Buči čtyři lidé a jeden člověk ve fastivském okrese, uvedl na platformě telegram šéf kyjevské vojenské správy Tymur Tkačenko. V Kyjevě zahynula jedna žena, uvedly podle agentury AFP už dříve kyjevské úřady. Zraněných je nejméně 27. Moskva masivní noční útok potvrdila s tím, že podle ní mířil na sklady zbraní a vojenského materiálu.

Úhyn slonů v Keni mohl způsobit kyanid

Patnáct slonů uhynulo během jediného měsíce v okolí keňského národního parku Amboseli. Rozbory odhalily v jejich tělech stopy kyanidu. Úřady prověřují, zda se zvířata otrávila pesticidy z místních rajčatových farem. Část odborníků však upozorňuje, že tato teorie zatím nevysvětluje všechny okolnosti.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama