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 hašení lesních požárů západně od Atén se srazily dva vrtulníky

Západně od Atén se dnes při hašení lesních požárů srazily dva vrtulníky, posádka jednoho z nich je v pořádku, po druhé se pátrá, informují podle agentury DPA místní média. Podle nich požáry v této oblasti od pátku zničily už přes 10.000 hektarů porostu. Dnes byli také zatčeni dva lidé, kteří jsou podezřelí, že vypuknutí požáru nedbalostí způsobili. Lesy hoří také v dalších částech Řecka.

Americký stát Washington vyhlásil kvůli rychle se šířícím požárům stav nouze

V americkém státě Washington na severozápadě země donutil rychle se šířící požár k evakuaci tisíce obyvatel města Spokane. Stát Washington vyhlásil stav nouze, jelikož čelí jedné z nejhorších požárních sezón ve své historii. Informovaly o tom dnes světové agentury a místní média.

Výbuch bomby v restauraci v Moskvě zabil nejméně tři lidi

Nejméně tři lidé zahynuli a dalších 21 utrpělo zranění při explozi v italské restauraci Balzi Rossi v centru Moskvy. Podle ruských státních médií, která se odvolávají na bezpečnostní zdroje, výbuch způsobilo podomácku vyrobené výbušné zařízení.

Izraelské údery zabily v noci v Pásmu Gazy devět lidí, uvedly palestinské úřady

Izraelské údery v noci na dnešek zasáhly několik domů v Pásmu Gazy a zabily devět lidí. Podle agentury Reuters to uvedli zdravotníci v Pásmu Gazy. Dalších osm obětí zaznamenala civilní ochrana kontrolovaná Hamásem po izraelských úderech už v sobotu. Alespoň v jednom případě byly údery vedené proti velitelům teroristické organizace Hamásu, uvedla izraelská armáda.

USA a Izrael odloží chystané tvrdé údery na Írán, uvedl Trump

Spojené státy a Izrael se dohodly na odložení chystaného tvrdého útoku na Írán, uvedl americký prezident Donald Trump s tím, že o to prý požádal Teherán a další země regionu. Podmínkou je podle Trumpa brzké dosažení dohody, která umožní plné otevření Hormuzského průlivu. Íránská oficiální média s odkazem na své zdroje označují Trumpovo tvrzení o žádosti Teheránu za lež.

Rusko za noc zničilo přes 600 ukrajinských dronů, uvedlo ministerstvo obrany

Ruské ministerstvo obrany oznámilo, že protivzdušná obrana zničila v noci na dnešek přes 600 ukrajinských dronů. Na jihu Ruska v Saratovské oblasti místní představitelé tvrdí, že ukrajinský úder ze vzduchu zabil dva lidi. Píše to dnes agentura AFP. Ukrajinská protivzdušná obrana v noci ze soboty na dnešek sestřelila 109 dronů, uvedlo ukrajinské letectvo. Za posledních 24 hodin zemřeli na Ukrajině podle místních médií tři lidé a zhruba 50 jich bylo zraněno.

Vysoké teploty a pesticidy zvyšují úhyn čmeláků

Mrtví čmeláci na chodnících nejsou v létě ničím neobvyklým. Část z nich umírá přirozeně na konci svého krátkého života, stále větší roli ale hrají také vlny veder, úbytek přirozeného prostředí a používání pesticidů. Kombinace těchto faktorů může oslabovat celé populace důležitých opylovačů.

Osamělý vlk přiblíží osud československého pilota Josefa Františka

Do českých kin míří dokudrama o Josefu Františkovi, jednom z nejúspěšnějších československých stíhacích pilotů druhé světové války. Snímek režiséra Ondřeje Veverky se nejprve představí v Prostějově, který je úzce spojený s pilotovým životem.

Americká ekonomika zpomalila. Růst brzdí dovoz a vysoké ceny

Americká ekonomika ve druhém čtvrtletí rostla pomaleji, než se očekávalo. Spotřeba domácností zůstala silná, celkový výsledek však zhoršil prudší růst dovozu, nižší vládní výdaje a přetrvávající cenové tlaky.

Zemětřesení u Neapole poničilo domy, přístav i elektrickou síť

Oblast západně od Neapole zasáhlo zemětřesení o síle 4,7. Nejméně 26 lidí utrpělo zranění a přibližně 300 obyvatel města Pozzuoli muselo opustit své domovy. Otřesy poškodily budovy i dopravní infrastrukturu.

Věřitelé zkrachovalé FTX dostanou dalších 900 milionů dolarů

Majetek zkrachovalé kryptoměnové burzy FTX se znovu rozděluje mezi její bývalé zákazníky a další věřitele. Páté kolo výplat má dosáhnout přibližně 900 milionů dolarů. Některé skupiny získají více než sto procent uznané hodnoty svých nároků, původní kryptoměny jim však vráceny nebudou.

Hasiči druhým dnem zasahují proti agresivnímu požáru u Korintského zálivu

Hasiči druhým dnem zasahují proti rychle se šířícímu požáru u Korintského zálivu v letovisku Porto Germeno. Píší to dnes řecká média. Z oblasti bylo v noci několik lidí evakuováno za použití lodě. Situaci na místě komplikuje silný vítr, který pomáhá šíření ohně a ztěžuje zásahy ze vzduchu. Lesním požárům Řecko čelí i na dalších místech, například na Krétě.

Španělsko začalo s umisťováním bariéry proti migrantům na moři u Ceuty

U španělského města Ceuta, které je na severu Afriky, dnes ráno začala instalace bariéry proti migrantům na moři. Podle médií o tom informovalo ministerstvo vnitra. Právě přes moře se dostalo do Ceuty mnoho lidí při čtvrtečním živelném přechodu hranice. Situace ve městě je dnes ráno klidná.

Na Kubě se kvůli sankcím USA zavřely tři čtvrtiny hotelů

Téměř tři čtvrtiny hotelů na Kubě se už musely uzavřít kvůli americkým sankcím a ropnému embargu, které letos výrazně zhoršilo ekonomickou krizi, s níž se tento desetimilionový karibský ostrov potýká už řadu let. O uzavření hotelů informovala podle agentury AFP tento týden kubánská vláda.

Kontrolované vypalování pomáhá chránit obří sekvoje před požáry

Obří sekvoje přežívají v kalifornských horách tisíce let a po většinu své historie jim pravidelný oheň prospíval. Nový výzkum ukazuje, že pečlivě řízené vypalování lesa výrazně zvyšuje jejich šanci přežít i dnešní mimořádně ničivé požáry. V oblastech, kde se kontrolované požáry uskutečnily během posledních deseti let, měly stromy téměř čtyřikrát vyšší pravděpodobnost přežití.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama