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

Tomáš Chorý už za Slavii nenastoupí. Jeho agent hledá možnosti v zahraničí

Útočník Tomáš Chorý má podle trenéra Jindřicha Trpišovského ve Slavii Praha skončit. Kouč s ním po dalším disciplinárním prohřešku přestal počítat a nevzal ho ani na zápas Ligy mistrů proti Fenerbahce. O hráčově budoucnosti rozhodne vedení klubu po návratu z Istanbulu. Jeho agent David Nehoda mezitím připustil, že další angažmá může český reprezentant hledat v zahraničí.

V Turecku zadrželi zakladatele kryptoměny HEX. Policie zabavila miliony dolarů i luxusní majetek

Turecká policie zadržela v Istanbulu Richarda Hearta, zakladatele kryptoměnových projektů HEX a PulseChain. Podnikatele, kterého hledají finské úřady kvůli podezření ze závažného daňového podvodu a napadení, dopadli při rozsáhlé operaci. Vyšetřovatelé zabavili hotovost v hodnotě přes sedm milionů dolarů, kryptoměnové peněženky, zbraně i luxusní předměty.

Australskou poslankyni Helen Haines srazilo auto, podle premiéra šlo o úmyslný čin

Australskou nezávislou poslankyni Helen Haines v pondělí srazilo auto před její volební kanceláří. Premiér Anthony Albanese incident označil za „útok“ a „úmyslný čin“. Událost vyvolala šok napříč australskou politickou scénou.

Vlastní bydlení v Británii zdražuje. Většina prvokupujících platí za hypotéku více než za nájem

Pořízení vlastního bydlení přestává být pro mnoho Britů cestou k nižším měsíčním výdajům. Více než polovina lidí, kteří si poprvé koupili nemovitost, nyní splácí vyšší částku, než dříve platila za nájem. Podíl takových kupujících dosáhl nejvyšší úrovně za nejméně deset let. Rostoucí hypoteční sazby navíc začínají brzdit realitní trh.

Musk slíbil, že každému dítěti v USA věnuje akcii SpaceX

Americký miliardář Elon Musk chce příští rok darovat každému dítěti ve Spojených státech jednu akcii své kosmické společnosti SpaceX. Oznámil to ve svém příspěvku na sociální síti X. Podrobnosti k plánu ale neuvedl. Ve Spojených státech žije podle údajů statistického úřadu z roku 2024 zhruba 73 milionů lidí mladších 18 let, napsala agentura AFP.

KOMENTÁŘ: Republikáni, nebo demokrati? Historie ukazuje, jaká frakce více svědčí akciovým trhům

Už za dva týdny zvolí Američané nový Kongres a otěže moci v něm s největší pravděpodobností převezme demokratická strana. Dá se proto očekávat, že nová garnitura se bude často přít s republikánským Donaldem Trumpem. Jak by to ovlivnilo akciové trhy?

KLDR zvažuje rozmístění dalších taktických zbraní a obnovení vysílání z tlampačů

Severní Korea zvažuje obnovení vysílání z tlampačů u hranic s Jižní Koreou a rozmístění dodatečných taktických zbraní. Oznámila to dnes podle agentury KCNA Kim Jo-čong, vlivná sestra severokorejského vůdce Kim Čong-una.

Osiky si pamatují období sucha

Stromy si dokážou uchovat následky sucha i poté, co se vláha vrátí do půdy. Američtí vědci zjistili, že osiky mění složení svých listů podle toho, jakým podmínkám byly vystaveny v předchozích letech. Tyto změny mohou ovlivnit jejich ochranu před hmyzem a mikroorganismy i schopnost zotavit se z dlouhodobého nedostatku vody.

Čínská ekonomika balancuje nad propastí. Před pádem ji zachraňuje AI

Čínská ekonomika se po předchozím útlumu vrátila k rychlejšímu růstu. Hospodářství druhé největší ekonomické velmoci světa ve třetím čtvrtletí meziročně posílilo o 4,5 procenta, především díky rostoucí poptávce po technologiích pro umělou inteligenci (AI). Hrozbu však stále představuje přetrvávající realitní krize, slabá domácí spotřeba a nejistota kolem mezinárodního obchodu.

Dokument o podvodnici z Theranos je hitem. Za víkend utržil miliony

Dokumentární film Uvidíš všechno o odsouzené podnikatelce Elizabeth Holmes zaznamenal nečekaný úspěch v amerických kinech. Během premiérového víkendu utržil podle odhadů 15 milionů dolarů a zařadil se mezi nejúspěšnější dokumentární premiéry posledních desetiletí. Téměř tříhodinový snímek, který zachycuje poslední týdny zakladatelky Theranos před nástupem do vězení, se začátkem listopadu představí také českým divákům.

Nechce mír, obvinil Zelenského Trump. Rusko uchránil před novými sankcemi

Americký prezident Donald Trump obhajoval rozhodnutí pozastavit nové sankce proti Rusku a současně zostřil kritiku ukrajinského prezidenta Volodymyra Zelenského. Tvrdil, že další ekonomický tlak na Moskvu by mohl zmařit probíhající mírová jednání. Zelenskyj mezitím varoval, že případný příklon Washingtonu na ruskou stranu by pro Ukrajinu znamenal katastrofální následky.

Macron odmítl demisi ministra vnitra, uznal ale chyby úřadů před násilnostmi

Francouzský ministr vnitra Laurent Nuňez podal demisi kvůli víkendovým násilnostem v ulicích měst. Prezident Emmanuel Macron ji nepřijal, uznal však, že úřady podcenily přípravu, a vyzval ministra k přijetí nových opatření proti násilníkům, uvedl dnes podle agentury AFP Elysejský palác. Podle dnešního vyjádření ministra spravedlnosti Géralda Darmanina se na násilnostech podílela řada lidí dobře známých policii a desítky z nich skončily ve vazbě. V Paříži pokračovaly násilnosti i v neděli a v noci na dnešek, vyrabovány byly nejméně tři desítky obchodů, uvedl starosta Emmanuel Grégoire.

Rubio popřel, že USA oslepily Ukrajinu před ruskými údery

Americký ministr zahraničí Marco Rubio odmítl tvrzení ukrajinského prezidenta Volodymyra Zelenského, podle něhož Spojené státy na tři dny pozastavily sdílení zpravodajských informací o ruských raketových útocích. Washington zároveň vyzývá Kyjev, aby se soustředil na ukončení války. Ukrajina mezitím hledá evropské alternativy k americkým obranným a komunikačním systémům.

Při ruském útoku na Kyjev zahynula žena, je osm raněných

Nejméně jednu oběť a osm zraněných si vyžádal noční ruský útok na Kyjev, uvedla agentura Ukrinform. Zahynula 21letá dívka, napsal na sociální síti starosta ukrajinské metropole Vitalij Kličko. Ruské rakety zasáhly v kyjevských čtvrtích i vzdělávací a zdravotnické zařízení. Ruské ministerstvo obrany dnes ráno podle agentury Reuters informovalo o masivním útoku na cíle v Kyjevě a v jeho okolí; ministerstvo tvrdí, že úder se zaměřil na vojensko-průmyslové objekty, sklady raket a dronů i datová centra.

Macron po násilnostech ve Francii přitvrzuje. Hrozí zákazem demonstrací a slibuje potrestání výtržníků

Francie má za sebou jeden z nejbouřlivějších víkendů posledních let a prezident Emmanuel Macron se snaží zabránit dalšímu výbuchu násilí. V nedělním večerním projevu odsoudil rabování a žhářské útoky, pohrozil zákazem dalších demonstrací a slíbil, že viníci zaplatí za způsobené škody. Zároveň ale uznal, že statisíce Francouzů mají oprávněné důvody k nespokojenosti. Vláda proto musí podle něj nejen obnovit pořádek, ale také začít řešit problémy, které lidi vyhnaly do ulic.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama