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

Mark Ruffalo se představí v silném dramatu. Film vypráví o skutečném boji za lidská práva

Mark Ruffalo se představí v novém životopisném dramatu Being Heumann, které připomíná jeden z nejvýznamnějších protestů za práva lidí se zdravotním postižením v americké historii. Snímek vychází ze skutečných událostí roku 1977, kdy aktivisté na 26 dní obsadili federální budovu v San Francisku. Na streamovací platformě Apple TV bude dostupný od 13. listopadu.

Přirozené prostředí ovlivňuje výskyt zvířat více než klima

Výskyt živočichů ovlivňuje nejen změna klimatu, ale především prostředí, ve kterém žijí. Rozsáhlý výzkum ve Finsku ukázal, že podoba krajiny má pro většinu sledovaných skupin zvířat větší význam než klimatické podmínky. Výsledky zdůrazňují důležitost ochrany přirozených stanovišť a šetrného využívání krajiny.

Trump umožní Bolsonarovi zůstat v USA, brazilské volby označil za ostudu

Brazilský prezidentský kandidát Flávio Bolsonaro může zůstat ve Spojených státech, jak dlouho bude chtít, prohlásil v noci na dnešek americký prezident Donald Trump. Zároveň zpochybnil nedávné brazilské volby, v nichž Bolsonaro prohrál s levicovým prezidentem Luizem Ináciem Lulou da Silvou. Podle Trumpa byly volby "ostudou". Informovala o tom agentura Reuters.

Venezuelská armáda poprvé zaútočila na tábor gerilové organizace ELN

Venezuelská armáda poprvé zaútočila na tábor kolumbijské povstalecké organizace Vojsko národního osvobození (ELN). Agentuře AFP to v noci na dnešek potvrdila nevládní organizace Fundaredes. K útoku došlo v pátek ve venezuelském pohraničním státě Apure, kde podle agentury AFP při bombardování zemřelo několik lidí. Venezuelská vláda se k tomu zatím nevyjádřila.

Trump tvrdí, že USA zničily většinu íránských vojenských kapacit

Spojené státy už zničily velkou část íránských vojenských kapacit, stále ale musí zasáhnout jeden či dva zbývající cíle, včetně předpokládaného jaderného zařízení známého jako Pickaxe Mountain (persky Kúh-e Kolang Gáz Lá). V noci na dnešek to podle agentury AFP řekl americký prezident Donald Trump. Zároveň uvedl, že jednání s Íránem o ukončení války pokračují, podle něj ale Teheránu nelze příliš důvěřovat.

Česká ekonomika zpomaluje. Růst klesl na 1,6 procenta, domácnosti ale dál utrácejí

Česká ekonomika ve třetím čtvrtletí letošního roku meziročně vzrostla o 1,6 procenta. Tempo hospodářského růstu tak zpomalilo na nejnižší úroveň za poslední dva roky. Ve srovnání s předchozím čtvrtletím však ekonomika rostla o 0,5 procenta, především díky spotřebě domácností a zahraničnímu obchodu. Slabší výsledky naopak zaznamenaly zpracovatelský průmysl a stavebnictví.

Evakuovaní z ukrajinského města Olešky dorazili na území kontrolované Ukrajinou

Evakuovaní obyvatelé ukrajinského města Olešky, které okupují ruské síly, dnes dorazili na území kontrolované Ukrajinou. Oznámil to ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Zároveň poděkoval Spojeným státům a americké první dámě Melanii Trumpové za jejich zprostředkovatelskou roli. Agentura AFP napsala, že její novinář viděl, jak evakuovaní vystupují z autobusu a jak je na místě, jehož poloha z bezpečnostních důvodů podléhá utajení, vítají jejich blízcí.

Íránský nejvyšší duchovní Chameneí varoval USA před obnovením bojových operací

Íránský duchovní vůdce Modžtaba Chameneí dnes nařídil ozbrojeným silám reagovat na hrozby okamžitě a bez geografických omezení, píše agentura Reuters s odkazem na prohlášení zveřejněné na platformě Telegram. Podle agentury AFP se jedná o otevřené varování Spojeným státům, aby neobnovovaly bojové operace proti Íránu.

Papež Lev XIV. odvolil ve volbách do amerického kongresu. Stalo se tak vůbec poprvé

Papež Lev XIV. prostřednictvím korespondenčního hlasování odvolil v amerických volbách do Kongresu. Informoval o tom v pátek Vatikán. Podle dostupných informací jde o vůbec první známý případ, kdy úřadující hlava katolické církve hlasovala v politických volbách.

USA schválily prodej 500 raket Patriot Ukrajině. Kyjev však může na dodávky čekat roky

Spojené státy schválily prodej 500 protiletadlových raket Patriot Ukrajině, která je naléhavě potřebuje k obraně před sílícími ruskými vzdušnými útoky. Zakázku za 2,1 miliardy dolarů (necelých 46 miliard korun) zaplatí evropští a kanadští spojenci Kyjeva. Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj však upozornil, že dodání raket může trvat několik let, zatímco jeho země je potřebuje okamžitě.

ANALÝZA: Putin buduje mocenskou síť napříč Afrikou. Ukrajina našla způsob, jak jeho vliv oslabovat

Válka mezi Ruskem a Ukrajinou už dávno nepřekračuje hranice pouze evropského kontinentu. Zatímco Moskva rozšiřuje vojenský a politický vliv v Africe, Kyjev vysílá své specialisty do oblastí, kde působí ruské jednotky. Ukrajinští operátoři dronů pomáhají povstalcům v Mali a další vojáci působí v Libyi. Afrika se tak stává dalším prostorem soupeření obou zemí, v němž jde o vojenskou převahu, nerostné bohatství i mezinárodní spojenectví.

Polskem otřásá spor o ústavní soud. Prezident Nawrocki dorazil přímo na místo

Polský prezident Karol Nawrocki vstoupil do budovy ústavního soudu. Uvedl to šéf prezidentské kanceláře Pawel Szefernaker. Budovu, v níž je shromážděna část soudců, hlídá kordon policistů. Nawrocki se kvůli krizi kolem ústavního soudu v pátek pozdě večer vrátil do země.

První veřejné prohlášení po zpackané popravě. Probudila jsem se zmatená a v bolestech, říká Christa Pike

Američanka Christa Pike, která v září přežila pokus o popravu smrtící injekcí, poprvé veřejně promluvila o svém zdravotním stavu. Padesátiletá žena odsouzená za brutální vraždu z roku 1995 podle svých slov stále trpí silnými bolestmi a psychickými následky. Úřady státu Tennessee mezitím vyšetřují, proč poprava selhala.

Pákistánský soud poslal na deset let do vězení dva známé obhájce lidských práv

Deset let za mřížemi za odstranění silničních zátarasů a údajné ohrožení bezpečnosti zahraničních sportovců. Takový trest vyměřil pákistánský protiteroristický soud známé advokátce a aktivistce za lidská práva Imaan Mazari a jejímu manželovi Hadi Alimu Chatthovi. Oba obvinění odmítají a tvrdí, že se stali obětí politicky motivovaného pronásledování. Rozsudek ostře kritizovala také organizace Amnesty International.

Hútíové jsou podezřelí z použití chemických zbraní při obléhání Taizu

Jemenské úřady prověřují závažné podezření, že hútíjští povstalci při útocích na obléhané město Táiz použili munici obsahující toxické látky. Civilisté i členové místních ozbrojených skupin měli po ostřelování potíže s dýcháním a někteří upadli do bezvědomí. Složení údajně použitých látek zatím není známé a jejich nasazení nebylo potvrzeno.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama