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

Paříž a Londýn ve spolupráci s Ománem usilují o bezpečnou plavbu Hormuzským průlivem

Poté, co Írán odmítl mezinárodní námořní misi v Hormuzském průlivu, Francie a Spojené království spolupracují s Ománem na zajištění bezpečné plavby po této vodní cestě. Informovala o tom dnes agentura DPA.

V Rudém moři se dostala pod palbu nákladní loď, oznámila britská vojenská služba

V Rudém moři nedaleko jemenských břehů se dnes dostala pod palbu nákladní loď. Její posádka oznámila, že ji přibližně 30 námořních mil (55 kilometrů) od pobřeží napadli neznámí útočníci. Na svém webu o tom informovala britská vojenská námořní služba UKMTO. Agentura AP uvedla, že za útokem by mohli stát jemenští povstalci Húsíové nebo somálští piráti.

Ohňostroje zatěžují ovzduší i vodní ekosystémy

Ohňostroje nezanechávají jen kouř a světelné efekty. Po oslavách zůstávají ve vodě i ovzduší chemické látky, jemné částice a zbytky pyrotechniky, které mohou ovlivnit kvalitu životního prostředí i fungování ekosystémů.

Trump v projevu k 250. výročí nezávislosti mluvil o zlatém věku Spojených států

Americký prezident Donald Trump dnes ve svém 40minutovém projevu u příležitosti 250. výročí nezávislosti Spojených států hovořil o amerických vojenských a vesmírných úspěších, své politické agendě, o hrozbách komunismu i o tom, co označil za úsvit zlatého věku Spojených států. Projev se uskutečnil s několikahodinovým zpožděním způsobeným evakuací prostranství National Mall kvůli bouři. Po prezidentově projevu následovala velkolepá show s ohňostroji a hudebním doprovodem.

Baterie elektromobilů vydrží víc, než se čekalo. Může to změnit trh s ojetinami

Obava z drahé výměny baterie dlouho patřila k hlavním důvodům, proč se část řidičů držela od elektromobilů dál. Nová data ale ukazují, že moderní baterie stárnou pomaleji, než se původně očekávalo. Pro trh to může být zásadní zpráva, hlavně u ojetých elektroaut.

Papež Lev XIV. vyzval na Lampeduse Evropu k lepší integraci migrantů

Papež Lev XIV. během návštěvy italského ostrova Lampedusa vyzval evropské státy, aby k migraci přistupovaly komplexněji. Podle něj by Evropa měla nejen pomáhat lidem přicházejícím na kontinent, ale také podporovat rozvoj jejich domovských zemí, aby nikdo nebyl nucen odcházet.

Stablecoin Open USD získal podporu velkých firem

Do světa kryptoměn vstupuje projekt, který nemíří jen na obchodníky a technologické nadšence. Více než 140 firem včetně Visa, Mastercard, Stripe, BlackRocku, Googlu a Coinbase podpořilo vznik Open USD, nové digitální měny navázané na americký dolar. Její tvůrci ji chtějí dostat blíž k běžným internetovým platbám.

Sparta představila nové domácí dresy pro sezonu 2026/27

Sparta odhalila domácí dresy pro sezonu 2026/27 a připomněla příběh, který klub spojuje s londýnským Arsenalem už 120 let. Nová sada sází na tradiční rudou barvu, výraznější černé prvky i jednoduchý vzhled. Hlavní tváří kampaně se stal sportovní ředitel Tomáš Rosický, který ve videu připomíná historické kořeny klubových barev.

Trumpovy účty pro děti začaly fungovat

Ve Spojených státech začaly fungovat takzvané Trumpovy účty, nový federální nástroj pro spoření a investování pro děti. Program má rodičům umožnit ukládat peníze do investičních účtů, které budou spravovat velké finanční firmy z Wall Street. První vlna účtů se týká dětí narozených mezi lednem 2025 a prosincem 2028.

Ukrajinské drony zasáhly ropný terminál v Petrohradu

Ukrajina podnikla další dálkový útok na ruskou ropnou infrastrukturu. Drony zasáhly ropný terminál v Petrohradu a podle ukrajinského prezidenta Volodymyra Zelenského také vojenský cíl v Kronštadtu. Kyjev tím pokračuje v kampani, která má omezit příjmy Moskvy z energetiky a přenášet tlak hlouběji na ruské území.

Zlaté rybky mohou vážně poškodit sladkovodní ekosystémy

Zlatá rybka patří mezi nejoblíbenější akvarijní chovance na světě. Jakmile se ale dostane do volné přírody, může se proměnit v invazní druh, který výrazně naruší fungování jezer a rybníků. Nový výzkum ukazuje, že její přítomnost zhoršuje kvalitu vody, omezuje původní živočichy a oslabuje domácí druhy ryb.

Princ William mluvil o fotbale v podcastu Travise Kelceho

Princ William překvapil uvolněným vystoupením v podcastu New Heights, který moderují Travis Kelce a jeho bratr Jason Kelce. Tématem nebyla svatba Travise Kelceho s Taylor Swift, ale fotbalová horečka kolem mistrovství světa, jehož spolupořadatelem jsou Spojené státy.

Nová zpráva upozorňuje na méně známé zdroje mikroplastů v každodenním životě

Mikroplasty se podle nové rozsáhlé zprávy do lidského těla nedostávají jen z obalů nebo plastových lahví. Odborníci upozorňují také na zdravotnické pomůcky, dětské hračky, barvy na stěnách nebo kojeneckou výživu. Přehled více než 350 studií zároveň varuje, že některé budoucí klimatické technologie mohou množství mikroplastů v ovzduší ještě zvýšit.

Následující měsíce mohou být kritické, reagoval premiér Tusk na spekulace o ruské hrozbě Polsku

Polský premiér Donald Tusk krátce před summitem NATO varoval, že nadcházející měsíce mohou být z hlediska bezpečnosti „kritické“. Reagoval tak na mediální zprávy, podle nichž americké zpravodajské služby upozornily Varšavu na možné ruské plány ozbrojené provokace na polském území s cílem otestovat odhodlání Aliance.

Írán zahájil několikadenní pohřeb Alího Chameneího

Írán zahájil několikadenní smuteční obřady za zesnulého nejvyššího vůdce ajatolláha Alího Chameneího. Jeho rakev byla vystavena v teheránském modlitebním komplexu Grand Mosalla, odkud se má pohřební procesí v dalších dnech přesunout přes několik měst v Íránu i sousedním Iráku.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama