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

Na letišti v Limě objevili v kufrech Evropanů letících do Německa 3000 tarantulí

Celníci na letišti v peruánské metropoli Limě zajistili více než 3000 tarantulí, které byly převáženy do Německa. Dnes to napsal web The Guardian s odvoláním na peruánské úřady, podle nichž mohli členovci v evropské zemi vynést přibližně 1,5 milionu eur (přes 36,3 milionu Kč).

Netanjahuův úřad potvrdil konec pomoci od USA, vztahy zůstávají podle něj silné

Úřad izraelského premiéra Benjamina Netanjahua se dnes poprvé vyjádřil k ukončení americké bezpečnostní pomoci, které oznámil tento týden americký prezident Donald Trump. Píší to izraelská média. Zastavení bezpečnostního financování úřad označil za posun od pomoci k partnerství. Podle něj jsou vztahy s Washingtonem silné.

Český průmysl výrazně zrychlil. Výroba rostla nejrychleji za čtyři roky

Českému průmyslu se v září dařilo výrazně lépe, než ekonomové očekávali. Průmyslová výroba meziročně vzrostla o 6,2 procenta, což představuje nejrychlejší tempo za poslední čtyři roky. Růst táhly především automobilky a výroba elektřiny. Výrazně přibylo také nových zakázek, zatímco počet zaměstnanců v průmyslu nadále klesal.

Při nehodě autobusu ve Francii zemřeli dva lidé, dítě a teenager

Při páteční nehodě autobusu ve východní Francii zahynulo dítě a osmnáctiletý mladík. Další tři lidé jsou v kritickém stavu a 13 osob utrpělo lehčí zranění. Autobus převážel 43 cestujících, včetně 15 dětí. Příčina nehody zatím není známá.

Letecká doprava v Evropě se potýká s dalšími bombovými hrozbami

V evropské letecké dopravě dnes pokračuje série bombových poplachů z předchozích dnů. Terčem takové hrozby se stal například let společnosti Ryanair, který měl ráno odletět z Lisabonu do Říma, informovala agentura AFP, podle níž policie uvedla, že šlo o planý poplach. Hlášena byla také čtyři varování před bombami na palubě letadel letících nad francouzským územím. Dánská policie dnes oznámila, že vyšetřuje hrozby namířené proti leteckému provozu na kodaňském letišti, ale podle prvotních zjištění cestujícím nehrozilo žádné nebezpečí, píše agentura Reuters. V Maďarsku dokonce dotyčné letouny doprovázely vojenská letadla. Zatím se všechny předchozí i dnešní poplachy ukázaly jako plané. Podle mluvčí Letiště Praha se dnes hrozby týkaly také devíti letů mířících do Prahy nebo odlétajících z české metropole.

Stranger Things dostane další pokračování. Netflix ukázal první upoutávku

Svět oblíbeného sci-fi seriálu Stranger Things se rozšíří o další příběh. Novinka s názvem Other Worlds: A Stranger Things Adventure zavede diváky do roku 1955, tedy několik desetiletí před událostmi původního seriálu. Tvůrci slibují nové hrdiny, protivníky i záhady, které se začnou odhalovat v roce 2028.

Kořeny arktických rostlin mohou ovlivnit další vývoj klimatu

Kořeny rostlin v arktické tundře mohou mít zásadní vliv na množství skleníkových plynů v atmosféře. S oteplováním a táním trvale zmrzlé půdy se mění jejich růst i působení na půdní mikroorganismy. Nové poznatky ukazují, že právě procesy pod zemským povrchem mohou rozhodovat o tom, kolik uhlíku zůstane uloženého v půdě a kolik se ho uvolní do ovzduší.

Vědci odhalili, jak stromy dokážou samy narovnat své kmeny

Stromy dokážou rozpoznat zakřivení vlastního kmene a postupně ho narovnat. Využívají k tomu zvláštní druh dřeva, který vytváří tahové síly podobně jako svaly. Nový výzkum ukázal, jak tento mechanismus funguje a proč může být důležitý pro odolnost lesů vůči nepříznivým podmínkám.

Jak se po volbách zachová Trump? Tato otázka dál šponuje ceny ropy

Ceny ropy zůstávají turbulentní. Po prudkém středečním poklesu od čtvrtka znovu rostou. Důvodem jsou obavy z obnovení amerických úderů na Írán a bezpečnostní situace v Hormuzském průlivu.

Ruské útoky znovu způsobily výpadky v dodávkách elektřiny v části Ukrajiny

Ruské útoky v noci na dnešek znovu způsobily výpadky v dodávkách elektrické energie v některých částech Ukrajiny. Podle Kyjeva jde o sedm regionů, přičemž nejhorší je situace v Kyjevě a jeho okolí. Při ruských úderech zahynul jeden člověk a několik dalších utrpělo zranění.

Nováček z řad mileniálů může rozhodnout o příští vládě Nového Zélandu

Svět sleduje výsledky voleb v americkém Kongresu, napínavý parlamentní souboj ale 7. listopadu proběhne na Novém Zélandu. Rostoucí životní náklady, vysoká nezaměstnanost a stagnující ekonomika – voliči jsou frustrováni životními podmínkami i nabídkou tradičních politických stran. To je však příležitost pro novou krev.

Turecký parlament odsouhlasil obranný pakt s Pákistánem a Saúdskou Arábií

Turecký parlament v noci na dnešek schválil vojenský obranný pakt se Saúdskou Arábií a Pákistánem, ke kterému se Ankara přihlásila v srpnu, píší agentury.

Cameron Diaz čeká den plný pohrom. Netflix ukázal trailer nové komedie Bad Day

Cameron Diaz (54) se vrací v další akční komedii, tentokrát jako svobodná matka, které se během jediného dne začne hroutit úplně všechno. Nový film Bad Day se představil v prvním traileru, který ukazuje sérii absurdních situací, od odtaženého auta až po problémy s policií. Na Netflix dorazí už 11. prosince.

Papež Lev zahájil turné po Jižní Americe, pouhé tři týdny po operaci kvůli rakovině plic

Papež Lev XIV. v pátek zahájil dvanáctidenní cestu po Jižní Americe, která patří k nejnáročnějším papežským zahraničním návštěvám posledních desetiletí. Jednasedmdesátiletý pontifik přitom teprve před třemi týdny podstoupil operaci v souvislosti s rakovinou plic. Vatikán však ujišťuje, že se zcela zotavil a žádná mimořádná zdravotní opatření nejsou potřeba. V Uruguayi, Argentině a Peru ho mají přivítat miliony lidí.

USA vedly podle Kushnera v Bruselu produktivní rozhovory o Ukrajině a Evropě

Spojené státy včera v Bruselu vedly produktivní rozhovory s Ukrajinou, Severoatlantickou aliancí a evropskými spojenci o bezpečnostních zárukách pro poválečnou Ukrajinu a o širším bezpečnostním uspořádání v Evropě. Na síti X to napsal zeť amerického prezidenta Donalda Trumpa Jared Kushner, který patří k americkým vyjednávačům usilujícím o zprostředkování konce ruské války proti Ukrajině. Ukrajina se od února 2022 brání ozbrojené ruské invazi.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama