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

Při nočním ruském útoku v okolí ukrajinské Buči zahynulo 27 lidí

Při nočním ruském útoku na oblast kolem ukrajinského města Buča poblíž Kyjeva zahynulo nejméně 27 lidí. Dalších 42 lidí bylo zraněno. Z oblasti zasažené útokem se evakuuje více než 380 osob. Podle agentury Reuters to dnes uvedl šéf správy Kyjevské oblasti Tymur Tkačenko.

Írán se bude bránit novým americkým sankcím, uvedla vláda

Íránská vláda dnes podle agentury Tasním uvedla, že bude pevně čelit americkým sankcím a "americko-izraelskému spiknutí". Zopakovala, že diplomacie a obrana jsou pro Teherán dva neoddělitelné nástroje k ochraně národních zájmů a bezpečnosti. Vláda mimo jiné slíbila, že se zaměří na zlepšení životních podmínek Íránců. Chce omezit inflaci, vytvořit více pracovních míst, podpořit domácí výrobu a postupně snižovat závislost země na americkém dolaru.

Rostoucí teploty zesilují účinky El Niña, ukazuje nová studie

Klimatický jev El Niño, který pravidelně ovlivňuje počasí po celém světě, je podle nové studie stále intenzivnější. Vědci dospěli k závěru, že jej zesiluje globální oteplování způsobené spalováním fosilních paliv. Aktuálně se přitom v Tichém oceánu formuje mimořádně silná epizoda.

Matka obžalovaná ze smrti tří dětí čeká na verdikt poroty

Porota v Massachusetts zatím nedospěla k verdiktu v procesu s Lindsay Clancy, která čelí obžalobě v souvislosti se smrtí svých tří dětí. Klíčovou otázkou není samotný čin, ale to, zda byla v jeho okamžiku trestně odpovědná.

Plzeň otočila duel s Crvenou zvezdou a postoupila do Evropské ligy

Viktoria Plzeň předvedla mimořádný obrat a zajistila si místo v ligové fázi Evropské ligy. Proti Crvené zvezdě smazala tříbrankovou ztrátu z prvního utkání, doma zvítězila 5:1 po prodloužení a dvojzápas ovládla celkově 5:4. Rozhodující trefu zaznamenal střídající obránce Dávid Krčík.

USA chtějí odstřihnout egyptskou banku od dolarů kvůli vazbám na Írán

Spojené státy navrhly omezit přístup poboček egyptské banky Banque Misr ve Spojených arabských emirátech k americkému finančnímu systému. Washington je podezírá, že zprostředkovaly miliardové platby pro firmy napojené na íránské finanční sítě.

Trump: USA uzavřely ropnou dohodu s Venezuelou, zajistily si část jejích zásob

Spojené státy uzavřely ropnou dohodu s Venezuelou. Zajistily si tak většinovou kontrolu nad více než 65 miliardami barelů z prokázaných venezuelských zásob ropy. To odpovídá zhruba pětině celkových prokázaných ropných rezerv této latinskoamerické země. Oznámil to dnes americký prezident Donald Trump na své sociální síti Truth Social. Uvedl rovněž, že jde o největší ropnou dohodu ve světové historii. Prozatímní venezuelská prezidentka Delcy Rodríguezová dosažení dohody potvrdila. Dodala, že dohoda umožní výrazné zvýšení těžby ropy a přinese Venezuele rozsáhlé investice a daňové příjmy.

Zemřel ugandský král Oyo, nejmladší vládnoucí monarcha světa

Tradiční ugandský panovník Oyo Nyimba Kabamba Iguru Rukidi IV., který se ve světě proslavil jako nejmladší vládnoucí monarcha, zemřel ve věku 34 let. O jeho úmrtí informoval předseda vlády království Tooro v západní Ugandě.

Trump místo vojenských operací sází na sankce. Írán to podle expertů zlomit nemusí

Šest měsíců po zahájení americko-izraelských úderů proti Íránu je rychlé ukončení konfliktu v nedohlednu. Americký prezident Donald Trump omezil přímé vojenské eskalace a vsadil na sankce, blokádu a tlak na obchodní partnery Teheránu. Analytici však pochybují, že ekonomická válka Írán přiměje ke kapitulaci.

USA omezí odběr vody z vysychající řeky Colorado

Kalifornie, Nevada a Arizona budou muset v příštích dvou letech výrazně omezit odběr vody z řeky Colorado. Zásoby klíčové vodní tepny amerického západu dál klesají kvůli dlouhodobému suchu, rostoucím teplotám a nadměrné spotřebě.

Trump odmítá návrat k dohodě s Íránem. Sází na sankce a tlak na Teherán

Americký prezident Donald Trump podle zdrojů obeznámených se situací ztratil zájem obnovit červnovou prozatímní dohodu s Íránem. Washington chce místo toho dál utahovat ekonomické šrouby a přimět Teherán k ústupkům v otázce jaderného programu i znovuotevření Hormuzského průlivu.

Zemřel norský král Harald V., bylo mu 89 let

Po vleklých zdravotních problémech zemřel nejstarší evropský panovník, norský král Harald V., který byl od minulého pondělí v nemocnici v Oslu. Bylo mu 89 let. Oznámil to dnes podle agentur královský palác. Po jeho smrti se jeho syn Haakon VIII. stává novým norským králem.

Ukrajina a Rusko informují o mrtvých a raněných po nočních útocích

Noční ruské útoky zabily nejméně dva lidi v Dněpropetrovské oblasti na jihovýchodě Ukrajiny, uvedl šéf oblastní správy Oleksandr Hanža. V Chersonu ruský dron zabil 61letého muže, oznámil náčelník městské správy Jaroslav Šaňko. Ve městě Sumy ruské letecké bomby zabily stejně starého muže a zranily sedm lidí, uvedl náčelník regionální správy Oleh Hryhorov. Ruský dron ve městě Zmijiv u Charkova zabil ženu a zranil její dceru a další ženu, informovala prokuratura. Ruskem dosazená správa zase hlásí čtyři zraněné po dronovém útoku na obytný dům v Sevastopolu na okupovaném Krymu.

Katastrofa v Nepálu a Číně má už 472 obětí. Hrozí další ničivá povodeň

Jezero, které se vytvořilo po středečním sesuvu části ledovce na hranici mezi Čínou a Nepálem, dnes začalo přetékat. Hrozí další povodeň, která může zasáhnout oblasti, jež už před dvěma dny poničil příval vody, varovala čínská stanice CCTV. Čínské úřady přerušily záchranné práce v postižené oblasti. Stoupající hladiny řek už potvrdily také nepálské úřady, které rovněž přerušily záchranné práce, napsala agentura Reuters.

Trump nařídil přejmenovat Ontarijské jezero na Americké jezero

Americký prezident Donald Trump podepsal výnos nařizující přejmenování Ontarijského jezera na Americké jezero, informují agentury AP a Reuters. Se změnou názvu jezera na hranici s Kanadou přišel v době vyhrocující se obchodní války se sousední zemí. Nový název bude závazný pro americké úřady, nikoli pro Kanadu, uvedla AP.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama