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

Španělského krále v Ceutě zdravily davy, je tam poprvé od roku 2007

Španělského krále Felipeho VI. a jeho manželku Letizii dnes v Ceutě zdravily davy lidí. Král do města v Africe přicestoval poprvé od roku 2007, aby povzbudil tamní obyvatelstvo poté, co tato španělská exkláva čelila masivnímu příchodu migrantů z Maroka na konci července. Podle starosty města Juana Jesúse Vivase návštěva přináší naději v jednom z nejobtížnějších obdobích v dějinách Ceuty.

Tři ruské gymnastky nedostaly víza a přijdou o mistrovství světa

Tři elitní ruské gymnastky se nezúčastní mistrovství světa v Rotterdamu. Nizozemské úřady jim odmítly udělit víza, přestože mezinárodní federace letos umožnila návrat ruských sportovců na světovou scénu. Rozhodnutí zasáhlo také dvě olympijské vítězky a vyvolalo ostrou reakci Moskvy. Rusko nyní požaduje, aby šampionát přišel o status kvalifikace na olympijské hry v Los Angeles.

ČEZ má problém v Lucembursku. Kvůli Diag Human se obrátí na soud

Dlouholetý spor společnosti Diag Human s Českou republikou zasáhl také energetickou skupinu ČEZ. Rozhodnutí lucemburské soudní vykonavatelky omezují nakládání s majetkovými podíly ve společnostech, přes které ČEZ nepřímo vlastní distributora plynu GasNet. Diag Human požaduje po českém státu přibližně 17 miliard korun. ČEZ považuje postup za nezákonný a chce se bránit u soudu.

Quentin Tarantino chystá svou první divadelní hru. Hlavní roli získal představitel Borata

Quentin Tarantino se poprvé představí jako autor a režisér vlastní divadelní hry. Jeho dobrodružná komedie The Popinjay Cavalier zamíří příští rok na londýnský West End a hlavní roli ztvární Sacha Baron Cohen, známý především jako Borat nebo Ali G. Inscenace slibuje šermířské souboje, převleky, akrobacii i humor typický pro Tarantinovu tvorbu.

Na nový byt v Praze je potřeba téměř 17 ročních platů. Hůř je v Evropě jen v jednom městě

Vlastní bydlení se Čechům dál vzdaluje. Na pořízení nového bytu o rozloze 70 metrů čtverečních v Praze je podle nejnovějšího srovnání potřeba téměř 17 průměrných hrubých ročních mezd, zatímco v předchozím žebříčku jich stačilo 15. Česká metropole se tak stala druhým nejméně dostupným městem ze sledovaných evropských lokalit. Mezi desítku měst s nejhorší dostupností se dostaly také Brno a Ostrava.

V deltě Nigeru se díky obnově vracejí mangrovové lesy

Rozsáhlé mangrovové lesy, které po desetiletí ničily úniky ropy, se v Nigérii postupně obnovují. Místní ženy vysazují nové stromy a pomáhají vracet život do poškozených mokřadů, na kterých závisí řada živočišných druhů i místních obyvatel. Od roku 2018 se jim podařilo vysadit už tři miliony mangrovů.

Anglické věznice kvůli přeplněnosti opustí dalších zhruba 650 trestanců

Věznice v Anglii a Walesu dnes opustí dalších přibližně 650 trestanců. Krok je součástí vládního plánu na řešení přeplněnosti věznic. Mezi propuštěnými jsou lidé, kteří si odpykávají tresty do 2,5 roku, napsal web stanice BBC. Odsouzení opouštějí vězení podle nových pravidel po odpykání třetiny svého trestu, a nikoliv poloviny. Probační úředníci se ale obávají nadměrné zátěže a pohrozili stávkou.

Trumpovo uvolnění sankcí na ruskou ropu budí pochybnosti. Ceny ropy přesto klesly

Trh s ropou reagoval na americkou dohodu s Ruskem týkající se motorové nafty. I přes pokračující údery jemenských povstalců na Saúdskou Arábii ceny černého zlata klesly. Podle odborníků však dodávky nafty výrazný dopad na světové ceny paliv mít nebudou. Ruská produkce je v důsledku ukrajinských úderů omezená.

Trump nevylučuje setkání s vůdcem KLDR Kimem během listopadové cesty do Asie

Prezident Spojených států Donald Trump nevyloučil setkání se severokorejským diktátorem Kim Čong-unem během své listopadové návštěvy Asie. Trump novinářům sdělil, že si s Kimem rozumí, napsala v noci na dnešek agentura Reuters.

Zelenskyj zpochybňuje Trumpa. Kritika přichází i od jeho dlouhodobých spojenců

Vztah mezi americkým prezidentem Donaldem Trumpem a jeho ukrajinským protějškem Volodymyrem Zelenským se vyostřuje. Zelenskyj, který označil Trumpa za „slabého“ kvůli dohodě s Ruskem o motorové naftě, napadl odůvodnění této dohody. Trumpovo jednání zpochybnil i moderátor Fox News a jeho dlouhodobý příznivec Mark Levin.

Bouře si v Mexiku vyžádaly pět obětí, v částech země hrozí povodně

Hurikán Simon v pondělí přinesl do západního Mexika ještě silnější vítr a déšť poté, co tropické bouře způsobily dvě úmrtí a škody v pobřežních městech a letoviscích u Tichého oceánu. V celé zemi je celkem pět obětí, napsala agentura AP.

Trump trvá na platnosti energetického příměří, přestože Rusko dál útočí

Americký prezident Donald Trump v pondělí trval na tom, že energetické příměří mezi Ukrajinou a Ruskem trvá, přestože Moskva nadále útočí na energetickou infrastrukturu. Šéfka zahraniční politiky Evropské unie (EU) Vladimiru Putinovi nevěří.

Bulharsko hlásí další útok na lodě v Černém moři, jedna se potopila

Bulharsko dnes ráno oznámilo nový dronový útok na dvě lodě u svého pobřeží v Černém moři. Jedna ze zasažených lodí se potopila, píší agentury AP a BTA. Premiér Rumen Radev požádal o asistenci Evropskou unii a Severoatlantickou alianci. Nechal také povolat ruskou velvyslankyni Eleonoru Mitrofanovovou. Podobný útok Bulharsko zaznamenalo ve své námořní ekonomické zóně i minulý týden.

Ve věku pouhých 34 let zemřel RJ Mitte, hvězda seriálu Perníkový táta

Americký herec RJ Mitte, kterého proslavila role syna Waltera Whitea v kultovním seriálu Perníkový táta, zemřel ve věku pouhých 34 let. Smutnou zprávu potvrdili jeho zástupci. Herec, který od dětství žil s dětskou mozkovou obrnou, se kromě filmové kariéry věnoval také boji za práva lidí se zdravotním postižením. Příčinu jeho náhlého úmrtí zatím nikdo nezveřejnil.

Alcaraz senzačně vypadl v Šanghaji a stěžoval si na kvalitu míčků

Španělský tenista Carlos Alcaraz překvapivě skončil na turnaji Masters v Šanghaji už ve třetím kole. Světová trojka nestačila na Belgičana Zizou Bergs, kterému podlehla ve dvou setech. Během zápasu si navíc hlasitě stěžovala na kvalitu míčků. Nečekaná porážka zároveň definitivně otevřela cestu Alexandru Zverevovi na vrchol světového žebříčku.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama