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

Lídři Číny a Indie nabídli Putinovi pomoc při ukončení války

Čínský prezident Si Ťin-pching a indický premiér Naréndra Módí při setkáních s ruským prezidentem Vladimirem Putinem během summitu skupiny BRICS nabídli své služby při urovnání konfliktu s Ukrajinou, ruský prezident to uvítal, řekl dnes novinářům Putinův mluvčí Dmitrij Peskov. Ukrajina se s podporou Západu brání ruské agresi pátým rokem.

V Indonésii se převrátila loď, zemřelo šest lidí, 130 se pohřešuje

Nejméně šest lidí zemřelo, když se dnes v Indonésii v Jávském moři za špatného počasí převrátila loď. Dalších 130 lidí se pohřešuje. Záchranáři oznámili, že evakuovali 107 osob.

V Británii vzniká nový „Yellowstone“

Na severu Anglie začíná dvacetiletý projekt obnovy rozsáhlých rašelinišť, luk a lesů. Jeho cílem je vrátit vodu do vysušené krajiny a vytvořit vhodné podmínky pro návrat bobrů, orlů a dalších živočichů. Po dokončení obnovy má celé území přejít do vlastnictví místní komunity nebo neziskové organizace.

Ruské drony útočily poblíž polské hranice, zasáhly vlak do Varšavy

Ruský dron na západě Ukrajiny, dva kilometry od hranic s Polskem, zasáhl lokomotivu osobního vlaku, oznámily dnes na sociální síti ukrajinské dráhy. Díky včasné výstraze nebyl při náletu nikdo zabit či zraněn, dodaly. Vlak jel z Kyjeva do Varšavy a ruský dron jej napadl poblíž hraničního přechodu Jahodyn-Dorohusk, kde již dříve ruský bezpilotní letoun zasáhl kamion, píší média.

Američané se více bojí zdražování. Důvěra spotřebitelů znovu klesla

Nálada amerických spotřebitelů se v září znovu zhoršila. Domácnosti mají větší obavy o své finance a očekávají rychlejší zdražování než před měsícem. K pesimismu přispívají rostoucí ceny pohonných hmot i napětí v mezinárodním obchodě.

Desetitisíce lidí v Německu protestovaly proti AfD. Žádají prověření jejího zákazu

Desetitisíce lidí vyšly v sobotu do ulic německých měst protestovat proti pravicovému extremismu a straně Alternativa pro Německo. Demonstranti požadovali zachování politické izolace AfD i prověření možnosti jejího zákazu. Protesty následovaly po výrazném volebním úspěchu strany v Sasku-Anhaltsku.

Ve Francii vykolejil vlak. 44 pasažérů je zraněných, jedna žena těžce

V severní Francii vykolejil osobní vlak. Při neštěstí se zranilo nejméně 44 lidí, z toho jedna osmnáctiletá žena, vážně. Záchranáři ji museli v kritickém stavu vrtulníkem přepravit do nemocnice.

Britští poslanci odmítli asistované umírání. Návrh neprošel o 16 hlasů

Britská Dolní sněmovna zamítla návrh, který měl umožnit asistované ukončení života některým nevyléčitelně nemocným dospělým v Anglii a Walesu. Proti hlasovalo 286 poslanců, podporu předloze vyjádřilo 270. Rozhodnutí přišlo po emotivní debatě o svobodě rozhodování, ochraně zranitelných pacientů i dostupnosti péče na konci života.

Jodie Comer a Harry Melling prožívají neobvyklou romanci v muzikálu Stuffed

Osamělá preparátorka sní o tom, že jednou vycpe lidské tělo. Když se jí přihlásí dobrovolník, vznikne mezi nimi vztah, který původní plán zkomplikuje. Jodie Comer a Harry Melling hrají hlavní role ve filmu Stuffed, jenž spojuje muzikál, černou komedii a romanci s poněkud morbidním výchozím bodem.

Čína pohrozila, že zruší summit, pokud Washington prodá zbraně Tchaj-wanu

Čína informovala Spojené státy, že zruší setkání prezidentů obou zemí plánované na tento měsíc, pokud Spojené státy mezitím schválí prodej dalších zbraní Tchaj-wanu. S odvoláním na více zdrojů obeznámených se stavem čínsko-amerických vztahů to dnes napsala japonská tisková agentura Kjódó. Prezidenti Donald Trump a Si Ťin-pching se mají sejít ve Washingtonu 24. září. Summit zatím oficiálně oznámila jen americká strana.

Bitcoinový Metaplanet ustoupil investorům. Zmenší odměny vedení

Japonská společnost Metaplanet, která buduje rozsáhlé bitcoinové rezervy, ustoupila kritice svého odměňovacího programu. Počet akcií zahrnutých do něj sníží přibližně o 41 procent a část práv na jejich získání odloží. Akcionářům vadil mechanismus, který při vydávání nových akcií zvětšoval také potenciální odměny vedení.

Čínský prezident přijel do Dillí, v Indii je poprvé po sedmi letech

Čínský prezident Si Ťin-pching dnes přicestoval do Dillí na summit skupiny BRICS a na jednání s indickým premiérem Naréndrou Módím, informují tiskové agentury. V Indii je poprvé po sedmi letech. Na jednání do Indie přijel také ruský prezident Vladimir Putin.

Kácení starých lesů ohrožuje periodické cikády

Periodické cikády tráví pod zemí 13 nebo 17 let a na povrch se dostávají v obrovských počtech. Nový výzkum však ukazuje, že ani obnova vykácených lesů jim nemusí pomoci. Do nových porostů se šíří tak pomalu, že návrat může trvat stovky let.

Trump přiletěl do Irska, setká se s jeho představiteli a navštíví golfový turnaj

Americký prezident Donald Trump dnes přiletěl do Dublinu na dvoudenní návštěvu Irska. Očekává se, že se telefonicky spojí s prezidentkou Catherine Connolly a sejde se s premiérem Micheálem Martinem. Navštíví také golfový turnaj, informují tiskové agentury.

Pegasus může převzít ČSA a Smartwings. Úřad stanovil podmínku

Turecká skupina Pegasus získala od antimonopolního úřadu podmíněný souhlas s převzetím Českých aerolinií, které vlastní Smartwings. Část letištních slotů pro letní spojení Prahy s Antalyí má přenechat jinému dopravci. Rozhodnutí zatím není pravomocné.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama