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

V Alžírsku se zřítil do rokle autobus, nejméně 25 lidí zahynulo a 44 je zraněno

Nejméně 25 lidí zahynulo, když se dnes v Alžírsku zřítil do rokle autobus. Dalších 44 osob je zraněných, oznámily místní úřady, které dříve informovaly o 20 mrtvých a 38 zraněných. I po zveřejnění nového počtu mrtvých úřady varují, že nemusí jít o konečnou bilanci. Nehoda se stala ráno v oblasti Búmirdís asi 50 kilometrů od hlavního města Alžíru, uvedla agentura AFP.

Babiš má situaci v Ceutě za skandál španělské vlády, žádá uzavření Schengenu

Schengenský prostor je podle premiéra Andreje Babiše (ANO) pro Španělsko třeba okamžitě uzavřít. Situaci po proniknutí desítek tisíc migrantů do španělského města Ceuty na severu Afriky považuje za skandál způsobený španělskou vládou. Řekl to ve vyjádření pro novináře, které ČTK poskytl mluvčí vlády Martin Vodička. Ministr zahraničí Petr Macinka (Motoristé) dnes na tiskové konferenci k budoucnosti zahraničních center řekl, že má situaci za velmi složitou pro celý schengenský prostor. Ten umožňuje volný pohyb osob mezi evropskými státy bez provádění stálých hraničních kontrol na vnitřních hranicích.

Na řadě měřicích stanic v Německu padly ve čtvrtek teplotní rekordy

Na řadě německých měřicích stanic padly ve čtvrtek teplotní rekordy. Meteorologové na mnoha místech na jihu a ve střední části země naměřili přes 40 stupňů Celsia. Celoněmecký teplotní rekord zaznamenaný na konci června ale pokořen nebyl, informovala agentura DPA. Dnes se v celém Německu ochladí.

Ceny ropy klesají. Obavy z omezení dodávek ropy v Hormuzském průlivu zatím polevily

Ceny ropy v pátek pokračovaly v poklesu poté, co se začala obnovovat lodní doprava v Hormuzském průlivu. Trhy tak částečně zmírnily obavy z výpadků dodávek, které v předchozích dnech podpořily prudký růst cen po obnovení bojů mezi Spojenými státy a Íránem.

Počet migrantů z Maroka, kteří se dostali do španělské Ceuty, vzrostl podle úřadů na 49.000

Od čtvrtka přišlo do španělského města Ceuta na severu afrického kontinentu ze sousedního Maroka v nekontrolovaném proudu lidí na 49.000 migrantů. S odkazem na odhad španělského ministerstva vnitra to dnes uvedla agentura Reuters. Při snaze přeplavat námořní hranici se 19 migrantů utopilo. Chaotické snahy o překonání hranice mezi Marokem a španělskou exklávou pokračují i dnes, ačkoliv Maroko posílilo ostrahu části hranice. Někteří lidé však začali odcházet. Do Ceuty dnes míří premiér Pedro Sánchez.

Otec školního střelce v Georgii dostal patnáct let vězení. Soud uznal, že masové vraždě nezabránil, ač mohl

Otec šestnáctiletého střelce Colta Graye, který loni zabil čtyři lidi na střední škole v americkém státě Georgie, byl odsouzen k 15 letům vězení. Soud dospěl k závěru, že svým jednáním umožnil tragédii, přestože sám nikoho nezastřelil.

Írán tvrdí, že provedl dronový útok na americké cíle v Kuvajtu

Íránská armáda dnes oznámila, že v odvetě za americké údery proti Íránu provedla dronový útok na americké vojenské cíle v Kuvajtu. Informovala o tom agentura AFP. Oblastní velitelství amerických sil CENTCOM tvrzení Teheránu dosud nekomentovalo.

Rajčata postříkaná kyanidem otrávila v Keni patnáct slonů

Za úhynem 15 slonů v okolí keňského národního parku Amboseli stojí otrava kyanidem. Naznačují to průběžné výsledky vyšetřování. Podle Keňské správy ochrany přírody (KWS) zvířata pravděpodobně pozřela pesticidy používané na okolních rajčatových farmách.

Ukrajina zasáhla další logistické centrum Wildberries a rafinerii ve Volgogradu

Ukrajinský dronový útok v noci na dnešek způsobil požár v komplexu energetického průmyslu a skladech ve Volgogradu. Podle agentury Reuters to uvedl gubernátor ruské Volgogradské oblasti Andrej Bočarov, podrobnosti týkající se zasažených objektů nesdělil. V regionu se nachází rafinerie ropné společnosti Lukoil. Útoky podle Bočarova zranily pět lidí.

Itálie žádá o uzavření Shengenu se Španělskem. Migrační krize v Cautě vyvolala diplomatické napětí

Příliv migrantů do španělské enklávy Ceuta vyvolal ostrou reakci italské vlády. Nejvyšší italští představitelé vyzvali k pozastavení fungování schengenského prostoru se Španělskem, zatímco Madrid oznámil nasazení armády do oblasti a Evropská komise (EK) nabídla pomoc prostřednictvím agentury Frontex.

Po pádu laviny na pákistánské hoře Broad Peak je pohřešováno šest horolezců

Po pádu laviny na hoře Broad Peak v severním Pákistánu je stále pohřešováno šest z deseti horolezců ze skupiny vedené známým nepálským alpinistou Nirmalem Purjou. Podle dnešních informací deníku Kathmandu Post se záchranářům podařilo zpod laviny vyprostit čtyři těla, jejichž identitu se úřady snaží zjistit. Po zbylých horolezcích se stále pátrá. O pádu laviny informoval ve čtvrtek podle agentury AP viceprezident pákistánského alpinistického klubu Karrár Hajdrí.

Bylo dosaženo dohody o úplném odzbrojení Hamásu, oznámil Trump

Americký prezident Donald Trump oznámil uzavření dohody, která má vést k úplnému odzbrojení Hamásu a dalších ozbrojených skupin v Pásmu Gazy. Samotný Hamás však dohodu zatím veřejně nepotvrdil a Palestinský islámský džihád označil zprávy o ní za nepřesné.

ANALÝZA: Nejde jen o zbraně. Ukrajinské útoky na „ruský Amazon“ jsou pro Rusko větší problém

Představte si velké roje dronů útočící na sklady Amazonu v USA. Zaměstnanci jsou zabíjeni, dochází k narušení dodavatelských řetězců a ke značným finančním ztrátám a obyčejní spotřebitelé si nemohou rychle objednat produkty denní potřeby za přijatelnou cenu. Podobná situace nyní panuje v Rusku.

Superenzymy otevírají novou cestu k recyklaci plastů

Plasty patří k největším ekologickým problémům současnosti a jejich množství dál roste. Vědci proto hledají účinnější způsoby recyklace, které by dokázaly vracet plastový odpad zpět do výroby bez ztráty kvality. Velkou naději představují enzymy upravené pomocí moderních biotechnologií. Ty dokážou některé plasty rozložit na původní stavební látky, ze kterých lze vyrobit nový materiál.

Musk podle Axiosu významně podpoří volební kampaň amerických republikánů

Nejbohatší člověk na světě Elon Musk, který pomohl Donaldu Trumpovi k návratu do Bílého domu, se chystá významně finančně podpořit kampaň amerických republikánů před listopadovými volbami. Dnes o tom informoval portál Axios. Nadcházející volby, při kterých Američané vyberou nové zástupce do Sněmovny reprezentantů a do třetiny Senátu, rozhodnou, zda Trumpovi republikáni udrží v Kongresu USA většinu. Úspěch demokratů by mohl Trumpovi zkomplikovat zbytek jeho druhého prezidentského mandátu.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama