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

USA schválily možný prodej F-35 Saúdské Arábii za 24,3 miliardy dolarů

Administrativa amerického prezidenta Donalda Trumpa schválila možný prodej 48 stíhaček F-35 Saúdské Arábii za odhadovaných 24,3 miliardy dolarů. Rijád by jejich dodáním získal letouny, které na Blízkém východě dosud provozuje pouze Izrael. Obchod nicméně ještě může narazit v Kongresu.

Střelba ve škole na Filipínách. Nejméně tři mrtví a osm zraněných, šestnáctiletý útočník spáchal sebevraždu

Šestnáctiletý útočník v pátek zastřelil na střední škole na Filipínách dva studenty a dalších osm zranil. Následně podle místních úřadů spáchal sebevraždu. Jde už o třetí smrtelnou střelbu v areálu školy v zemi za poslední čtyři měsíce.

Kojotům se v Seattlu daří lépe než ve volné přírodě

Kojoti v Seattlu žijí v mnohem vyšší hustotě než v přírodních oblastech amerického státu Washington. Nová studie ukazuje, že město jim nabízí dostatek potravy, méně přirozených nepřátel a prostředí, kterému se dokázali překvapivě dobře přizpůsobit.

OSN: USA v Íránu zřejmě spáchaly válečné zločiny, Teherán zločiny proti lidskosti

Vyšetřovací mise Organizace spojených národů (OSN) má důvodné podezření, že Spojené státy při únorových útocích na školu a sportovní areál v Íránu spáchaly válečné zločiny. Ve stejné zprávě označila potlačování protivládních protestů íránskými úřady za zločiny proti lidskosti.

EU vyplatí Ukrajině 3,3 miliardy eur z půjčky, jsou určeny na zbraně a drony

Evropská komise dnes vyplatí 3,3 miliardy eur (80,2 miliardy Kč) z vojenské části půjčky na podporu Ukrajiny. Peníze jsou určeny na nákup raket a dronů a pomohou Ukrajině bránit její území a vzdušný prostor před pokračující ruskou agresí, uvedla komise v prohlášení.

Jak vznikl bitcoin. Záhadný Satoshi napsal devět stran a změnil svět financí

Bitcoin dnes zná i člověk, který nikdy žádnou kryptoměnu nekoupil. Jeho začátek byl ale mnohem nenápadnější: pár odstavců v e-mailu, devítistránkový dokument a první blok vytvořený na obyčejném počítači.

Král Karel po Dianině smrti působil, jako kdyby vyhrál v loterii, napsal její bratr

Bratr princezny Diany Charles Spencer přišel s dalším ostrým tvrzením o britském králi Karlovi. Ve své nové knize popisuje telefonát krátce po Dianině smrti v roce 1997 a tvrdí, že tehdejší princ zněl „nadšeně jako výherce loterie“. Buckinghamský palác jeho vzpomínky zpochybňuje.

Ruské údery mají na Ukrajině mrtvou a 31 zraněných; Ukrajina zasáhla rafinerii

Počet zraněných po nočních ruských vzdušných úderech na Kyjev stoupl na 20, jsou mezi nimi i dvě děti, uvedl dnes starosta města Vitalij Kličko. Při útocích na Oděskou oblast utrpělo zranění dalších sedm lidí a v Záporožské oblasti zahynula žena, oznámily tamní úřady. Zraněné hlásí i další ukrajinské regiony. Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj uvedl, že Rusko zasáhlo také energetickou infrastrukturu v Sumské a Oděské oblasti, a potvrdil, že ukrajinské síly poškodily rafinerii v ruské Jaroslavli a zasáhly leteckou základnu v Rostově na Donu.

Evropská komise navrhla zákaz sociálních sítí pro děti mladší 13 let

Pro děti mladší 13 let by měl platit zákaz sociálních sítí a teprve patnáctiletí by si mohli založit vlastní účet. Vyplývá to z návrhu takzvaného EU KIDS Act, který dnes představila Evropská komise. Cílem je posílit bezpečnost dětí na internetu v celé Evropské unii, obrysy předpisu přitom nastínila již ve středečním projevu ve Štrasburku šéfka EK Ursula von der Leyen.

Rusko podle tajných služeb chystá útoky v zemích podporujících Kyjev, řekl Tusk

Rusko podle tajných služeb plánuje hybridní útoky s použitím dronů a raket na státy podporující Ukrajinu, včetně Polska. Dnes to v projevu v Sejmu řekl polský premiér Donald Tusk. Pozdní podzim a zima budou podle něho nejkritičtějším momentem v ruské válce proti Ukrajině.

Fico v pátek navštíví Ukrajinu, oznámil Tusk, který se tam také chystá

Slovenský premiér Robert Fico v pátek navštíví Ukrajinu. Dnes to oznámil šéf polské vlády Donald Tusk, který se tam také chystá a se svým slovenským kolegou se sejde. Píší o tom server onet.pl nebo agentura Ukrinform. To, že v pátek jede na Ukrajinu, Fico nečekaně a bez dalších podrobností oznámil při návštěvě Prešova.

Fed poprvé za tři roky zvýšil sazby. Další růst ještě letos nevyloučil

Americká centrální banka poprvé od roku 2023 zvýšila úrokové sazby. Základní sazbu posunula o čtvrt procentního bodu do pásma 3,75 až 4,00 procenta. Fed se snaží dostat pod kontrolu přetrvávající inflaci a současně naznačil, že letošní zvyšování sazeb nemusí být u konce.

Saúdové jsou na to sami. Mezi USA a Hútíi mělo dojít k tiché dohodě

Američtí diplomaté se o víkendu v Maskatu setkali se zástupci jemenských povstalců Hútíů, prozradil zdroj obeznámený se situací podle serveru Axios. Schůzka může vysvětlit, proč americký prezident Donald Trump odmítá přímé zapojení do války s tímto hnutím.

Velké chráněné oblasti pomáhají ptákům zvládat oteplování

Rozsáhlá chráněná území mohou pomáhat severským druhům ptáků lépe zvládat dopady klimatických změn. Výzkum z Finska ukázal, že zejména druhy přizpůsobené chladnějším podmínkám si vedou lépe ve velkých rezervacích než v menších chráněných oblastech.

Ke katastrofě v Nepálu podle studie přispěla změna klimatu

Katastrofa, která koncem srpna zasáhla Nepál, měla souvislost se změnou klimatu, studie World Weather Attribution (WWA). K utržení ledovce a hornin došlo během nebývale vysokých teplot. Analýza upozornila, že v katastrofě hrálo roli více faktorů, změna klimatu však byla destabilizační silou.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama