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

Trajekt u Kypru se zcela potopil, vedle sedmi obětí se 23 lidí pohřešuje

Trajekt s 267 lidmi na palubě, který se dnes převrhl u pobřeží Severního Kypru, se již zcela potopil. Nehoda si vyžádala nejméně sedm obětí, přičemž 23 lidí je nadále pohřešováno. Podle agentury AFP to uvedly tamní úřady.

Čeští rychlostní kanoisté získali na mistrovství světa čtyři bronzy

Čeští reprezentanti zakončili mistrovství světa v Poznani mimořádně úspěšnou nedělí. Jakub Špicar a Daniel Havel vybojovali bronz na deblkajaku. Na pětikilometrové trati uspěli také Kateřina Mílová a Robin Hirsch. Nemocný Josef Dostál skončil těsně pod stupni vítězů.

Vedra ničí evropskou úrodu a farmáři žádají změnu pravidel

Extrémní vedra a dlouhé sucho letos zasáhly zemědělce napříč Evropou. Úroda zeleniny, obilí i krmiva výrazně klesá, část plodin navíc nesplňuje vzhledové požadavky obchodů. Farmáři proto žádají rychlou pomoc i změnu pravidel, která podle nich zbytečně posílají jedlé potraviny do odpadu.

Pogačar po těžkém pádu odstoupil z Vuelty

Tadej Pogačar na letošní Vueltě suverénně mířil za dalším velkým triumfem. V osmé etapě však tvrdě spadl, utrpěl několik vážných zranění a ze závodu odstoupil. Čeká ho operace klíční kosti a velmi pravděpodobně přijde také o mistrovství světa.

Rusko chystá masivní údery na ukrajinskou energetiku, Kyjev útočil u Petrohradu

Ruské ozbrojené síly zahájily přípravy na masivní údery proti ukrajinským energetickým zařízením v reakci na útoky na ruskou civilní infrastrukturu a energetický sektor, uvedlo dnes podle agentury Reuters ruské ministerstvo obrany. Ukrajinský útok na důl v části Luhanské oblasti zabil jednoho člověka, uvedl dnes šéf správy Ruskem okupovaného ukrajinského regionu Leonid Pasečnik.

Po střelbě na hudební párty na severu Švýcarska je jeden mrtvý a pět zraněných

Po noční střelbě ve švýcarském Aarau zůstal na místě jeden mrtvý a pět zraněných, několik z nich vážně. Po pachateli nebo pachatelích útoku místní policie stále pátrá, informují tiskové agentury.

Island v referendu odmítl obnovit rozhovory o přístupu do Evropské unie

Islandští voliči v referendu odmítli obnovit jednání o vstupu do Evropské unie. Proti bylo 52,8 procenta, pro 47,2 procenta hlasujících. Podle agentur to vyplývá z konečného výsledku sčítání. Proti obnově jednání, která byla přerušena před 13 lety, tak hlasovalo přibližně o 12.000 lidí více než kolik bylo pro, uvedla agentura DPA.

Škoda Octavia slaví 30 let. Za tři dekády vzniklo téměř osm milionů vozů

Od zahájení výroby první novodobé Octavie uplynou v září tři desetiletí. Model, který pomohl proměnit Škodu Auto po vstupu do koncernu Volkswagen, se za tu dobu vyrobil v téměř 7,9 milionu kusech.

Po povodních v Nepálu se pohřešují už tři tisícovky lidí. 17 tisíc dětí potřebuje pomoc, hlásí UNICEF

Počet lidí pohřešovaných po ničivých povodních a sesuvech v Nepálu a sousední Číně vzrostl téměř na 3 000. Záchranáři zatím nalezli a vyprostili 633 těl. Pátrání po dalších přeživších v oblastech, které před několika dny zasáhl mohutný příval vody, ledu a trosek, pokračuje.

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.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama