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

Ohnivý mrak nad Francií může usnadnit šíření lesních požárů

Rozsáhlé lesní požáry na jihozápadě Francie dál ohrožují okolí města Bordeaux. Úřady kvůli rychle se šířícím plamenům evakuovaly desetitisíce lidí a nevylučují ani další rozšiřování bezpečnostních opatření. Hasiči zároveň čelí neobvyklému jevu, který podle nich situaci výrazně komplikuje. Nad požáry se totiž vytvořily takzvané pyrokumulonimby, tedy oblaka vznikající přímo působením intenzivního ohně.

Počet obětí rychle se šířící eboly v Kongu přesáhl 1800

Počet obětí rychle se šířící eboly v Kongu přesáhl 1800, zatímco počet potvrzených případů vzrostl na téměř 4000. Informovala o tom dnes agentura Reuters s odkazem na konžské úřady.

Na Tchaj-wanu objevili jedny z nejvyšších stromů Asie

V odlehlých horách Tchaj-wanu se ukrývají pralesy, které patří k nejcennějším lesním ekosystémům na světě. Vědcům se po letech náročného pátrání podařilo objevit jedli tchajwanskou vysokou 84,1 metru, která je dnes považována za nejvyšší známý strom ve východní Asii. Výzkum zároveň odhalil rozsáhlé porosty obřích stromů s mimořádnou schopností ukládat uhlík.

Ruské údery na obec v Charkovské oblasti zabily tři lidi

Nejméně tři lidé zemřeli při nočních ruských útocích na obec Balaklija v ukrajinské Charkovské oblasti, uvedl dnes šéf městské vojenské správy Vitalij Karabanov. Ukrajinské letectvo ráno oznámilo, že Rusko v noci útočilo na Ukrajinu čtyřmi střelami a 101 bezpilotními letouny, přičemž obrana zneškodnila 66 dronů. Informuje také o zásazích 18 blíže neupřesněných míst 29 ruskými drony a jednou střelou.

Krvavá lázeň ve Visa: O práci přijdou tisíce zaměstnanců

Společnost Visa oznámila rozsáhlé propouštění, které zasáhne přibližně 2 600 zaměstnanců po celém světě. Součástí opatření je také zrušení 320 pracovních míst v kalifornském Foster City, kde firma provozuje významné technologické centrum. Vyplývá to z dokumentů předložených úřadům státu Kalifornie.

Tchaj-wan zahájil každoroční vojenské cvičení proti hrozbám Číny

Tchaj-wan v noci na dnešek zahájil každoroční vojenské cvičení, jehož cílem je simulovat reakci na možnou čínskou invazi na ostrov, který Peking pokládá za součást svého území. Desetidenní manévry se budou konat na různých místech po celém ostrově, informovala agentura AP.

Japonská Hirošima si připomněla 81. výročí svržení atomové bomby

Hirošima si dnes připomněla 81. výročí svržení atomové bomby na toto západojaponské město. Spojené státy se tím tehdy snažily přimět Japonsko ke kapitulaci na konci druhé světové války. Starosta města Kazumi Macui při této příležitosti kritizoval světové velmoci za vedení válek a vyzval je, aby přestaly ospravedlňovat držení jaderných zbraní jako odstrašující prostředek, napsala agentura AP.

Írán: USA jsou ochotny vrátit se ke svým závazkům. Přímá jednání ale Teherán popírá

Íránský náměstek ministra zahraničí Kazem Gharibabadi prohlásil, že Spojené státy jsou ochotny vrátit se ke svým závazkům. Popřel však tvrzení amerického prezidenta Donalda Trumpa, že mezi Washingtonem a Teheránem probíhají přímá jednání. Došlo ke konfrontaci mezi Trumpem a ministrem obrany Petem Hegsethem.

Rusko hlásí zneškodnění 605 ukrajinských dronů během noci

Ruská protivzdušná obrana v noci na dnešek zneškodnila 605 ukrajinských dronů nad téměř dvěma desítkami ruských regionů, anektovaným poloostrovem Krymem a vodami Azovského i Černého moře. Podle státní tiskové agentury TASS to ráno uvedlo ministerstvo obrany v Moskvě. O případných škodách se nezmiňuje.

Černé vdovy: Ženy v Rusku lákají rekruty do sňatků. Když padnou, dostanou odškodnění

Kreml po ruské invazi na Ukrajinu v roce 2022 aktivně povzbuzoval nové rekruty k sňatkům. Ruský prezident Vladimir Putin se tak snažil prosazovat tradiční hodnoty uprostřed hrozící demografické krize. Dnes toho zneužívají takzvané „černé vdovy“ – ženy, které si narychlo vezmou rekruta, a když padne v boji, usilují o odškodnění.

V Libanonu zahynuli dva izraelští vojáci, čtyři byli vážně zraněni

Na jihu Libanonu zemřeli dva izraelští vojáci, čtyři byli vážně zraněni, informovala dnes podle tiskových agentur izraelská armáda. Izrael obvinil militantní hnutí Hizballáh z porušení příměří a udeřil na jižní Libanon; tento vývoj ohrožuje probíhající mírové rozhovory, napsal web The Times of Israel (ToI).

Na německém letišti byl nalezen dron s výbušninami

Na letišti Lipsko Halle našli zaměstnanci nedaleko vzletové dráhy dron s výbušninou. Německé úřady označily incident za nový typ bezpečnostní hrozby a zahájily protiteroristické vyšetřování. Během události navíc nákladní letadlo narazilo do dosud neznámého objektu.

Německý soud potrestal mladé extremisty za útoky na uprchlická zařízení

Soud v Hamburku poslal do vězení mladé členy krajně pravicové skupiny Letzte Verteidigungswelle. Podíleli se na útocích proti uprchlickým zařízením a levicovým institucím. Tresty dosahují až pěti let.

Vrtulník s Trumpem se nakrátko dostal příliš blízko k civilnímu letadlu

Vojenský vrtulník s americkým prezidentem Donaldem Trumpem se v úterý nakrátko dostal příliš blízko k dopravnímu letadlu, které startovalo z washingtonského letiště Ronalda Reagana, uvedl dnes americký Federální úřad pro letectví (FAA). Podle Bílého domu Trump nebyl v nebezpečí. Informuje o tom agentura Reuters, podle které i tak incident vzbuzuje vážné otázky, proč bylo letadlu umožněno odstartovat. Národní úřad pro bezpečnost v dopravě (NTSB) zvažuje, jestli zahájí vyšetřování.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama