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

Šance, že AI vyhubí už v příštím desetiletí lidstvo, je víc než deset procent, varuje výzkumník

Umělá inteligence se podle některých odborníků vyvíjí tak rychle, že může v příštích letech představovat existenční hrozbu pro lidstvo. Evan Hubinger, přední výzkumník bezpečnosti umělé inteligence ve společnosti Anthropic, uvedl, že podle něj existuje více než desetiprocentní pravděpodobnost, že by AI mohla během příštího desetiletí zabít všechny lidi.

Finsko se opevnilo na hranici s Ruskem. Nový plot měří 200 kilometrů

Finsko podle serverů Euronews a The Moscow Times dokončilo 200 kilometrů dlouhý bezpečnostní plot na hranici s Ruskem. Opatření má posílit ochranu východní hranice země, kterou Helsinky vnímají jako zranitelnou vůči hybridním hrozbám a možnému využívání migrace k politickému tlaku.

Svět se potýká s nedostatkem nafty. Ceny mohou být vysoké i v dalších měsících

Globální trh s naftou se potýká s omezenými dodávkami, které v nadcházejících měsících pravděpodobně udrží ceny vysoko. Důvodem jsou výpadky rafinerií na Blízkém východě a v Rusku, jejichž dopady zesílily válka v Perském zálivu i ukrajinské útoky dronů.

Ozbrojený muž ve východním Thajsku zastřelil učitelku mateřské školy

Ozbrojený muž dnes zastřelil učitelku mateřské školy v provincii Chonburi ve východním Thajsku, informovaly agentury. Z budovy bylo bezpečně evakuováno 44 dětí, tři učitelé a tři další pracovníci zařízení, uvedly úřady. Střelec, který byl podle prvotních informací manželem oběti, z místa činu uprchl. Motiv útoku zatím není znám.

Klimatická změna vstupuje do geopolitiky. Může rozdmýchat konflikty o potraviny a zdroje

Sucha, extrémní počasí, války i narušené dodavatelské řetězce zvyšují tlak na světový potravinový systém. Nové výzkumy ukazují, že změny v zemědělské produkci mohou posilovat sociální napětí – nejen tam, kde úroda klesá, ale i v oblastech, kde se půda stává cennější.

Slovenská vláda schválila nákup dalších čtyř amerických stíhaček F-16

Slovenská vláda dnes schválila nákup dalších čtyř amerických stíhaček F-16 s příslušnou výbavou v odhadované ceně 390 milionů eur (9,4 miliardy korun). Letadla pro slovenskou armádu by měla být dodána do konce roku 2030. Bratislava už dříve objednala 14 těchto strojů, z nichž čtyři zůstaly ve Spojených státech v souvislosti s výcvikem slovenského personálu. Česko za bývalé vlády Petra Fialy schválilo pořízení 24 letounů F-35A Lightning II v nejmodernější verzi Block IV.

KOMENTÁŘ: Google našel Texas Evropy. Do téhle země kvůli AI nalije 15 miliard dolarů

Americká společnost Google, která spadá pod mateřskou loď Alphabet, odklepla dosud největší jednorázovou investici v Evropě. V přepočtu přes 310 miliard korun pošle na rozvoj své AI infrastruktury ve Finsku. Zájem o stavbu datacenter v této skandinávské zemi mají i další společnosti.

Desítky Korejců protestovaly proti možnému vyslání vojáků na pomoc USA s Íránem

Desítky Jihokorejců dnes demonstrovaly před areálem velvyslanectví USA v Soulu a vyzvaly vládu, aby nevysílala korejské vojáky do oblasti Perského zálivu, informovala agentura AFP. Americký prezident Donald Trump vyvíjí na asijského spojence nátlak, aby pomohl USA ve válce s Íránem, který značně omezil námořní dopravu v Hormuzském průlivu, klíčové úžině, která je hlavní trasou pro dopravu energetických surovin.

Exotické borovice na jižní polokouli rostou rychleji a lépe zvládají sucho

Borovice vysazené mimo svou původní oblast mohou růst několikanásobně rychleji a současně lépe snášet nedostatek vody. Výsledky rozsáhlého výzkumu však neznamenají, že by výsadba nepůvodních jehličnanů představovala jednoduché řešení klimatické změny. Některé druhy se totiž nekontrolovaně šíří a ohrožují původní přírodu.

Godzilla se vrací. Nový trailer ukazuje pokračování oscarového hitu

Godzilla zdaleka nebyla poražena. Nový trailer k filmu Godzilla Minus Zero potvrzuje návrat slavného monstra i hlavních postav předchozího snímku. Pokračování oceňovaného filmu Godzilla Minus One se odehrává dva roky po jeho událostech a do českých kin dorazí už letos na podzim.

Nejvyšší soud USA zablokoval nové rozdělení volebních obvodů ve státě Missouri

Americký nejvyšší soud zamítl odvolání představitelů státu Missouri, kteří chtěli v listopadových volbách použít nové rozdělení volebních obvodů podporované prezidentem Donaldem Trumpem. Informovala o tom agentura AP. Republikáni si od nové mapy podle AP slibovali lepší šance na udržení těsné většiny ve Sněmovně reprezentantů.

Inflace v Číně zrychlila. Výrobní ceny překonaly očekávání

Růst cen v Číně v srpnu zrychlil. Spotřebitelská inflace dosáhla meziročně 0,8 procenta, ještě výraznější pohyb zaznamenaly ceny průmyslových výrobců. Ty vzrostly o 3,8 procenta a překonaly očekávání analytiků. K růstu přispěly především dražší energie a suroviny.

Netanjahu měl dostat varování před útokem Hamásu. Opozice vyzývá k vyšetřování

Izraelský premiér Benjamin Netanjahu čelí nové politické bouři kvůli informaci, podle níž ho prezident Spojených arabských emirátů krátce před 7. říjnem 2023 varoval před plánovanou rozsáhlou operací Hamásu. Premiérův úřad tvrzení označil za „absolutní lež“.

Albánské protesty se vyhrotily. Demonstranti se v Tiraně střetli s policií

Více než sto dní trvající protesty v Albánii proti plánovanému luxusnímu projektu spojenému s Jaredem Kushnerem se vyostřily. Demonstranti se v centru Tirany střetli s policií, která jim bránila v přístupu k parlamentu. Původně ekologický protest se mezitím proměnil v širší protivládní hnutí.

Spojené státy zakážou dovoz některých kanadských mléčných výrobků a alkoholu

Spojené státy od 29. září zakážou dovoz některých mléčných výrobků, většiny alkoholických nápojů a motocyklů z Kanady. Od poloviny září se také na řadu dalších výrobků bude vztahovat 50procentní clo. V úterý to oznámil Bílý dům. Opatření přichází v době vyhrocené obchodní války mezi oběma sousedními zeměmi.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama