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

Reklama

Doporučujeme

Rutte: Spojenci NATO plní většinu požadavků USA, ze začátku ale někteří váhali

Podle generálního tajemníka Severoatlantické aliance Marka Rutteho dělají spojenci téměř vše, co Američané žádají v souvislosti s podporou americko-izraelských útoků proti Íránu. Rutte se tak ohradil proti kritice od prezidenta Donalda Trumpa. Je nicméně pravdou, že některé země zpočátku "trochu váhaly" s poskytováním podpory Spojeným státům, připustil dnes Rutte během projevu v institutu Ronalda Reagana ve Washingtonu.

Izrael chce zahájit přímá jednání s Libanonem, tvrdí Netanjahu

Izrael plánuje co nejdříve zahájit přímá jednání s Libanonem, uvedl dnes izraelský premiér Benjamin Netanjahu. Zaměří se na odzbrojení proíránského hnutí Hizballáh a navázání míru mezi oběma zeměmi, píše agentura Reuters. Podle serveru Axios by přímé rozhovory měly začít už příští týden ve Washingtonu. Prohlášení přichází poté, co Izrael navzdory příměří dohodnutému mezi USA a Íránem ve středu provedl nejsilnější ostřelování Libanonu od začátku války.

Izraelské útoky na Libanon porušují příměří, řekl íránský prezident

Izraelské útoky na Libanon porušují dohodu o příměří mezi Spojenými státy, Izraelem a Íránem, řekl dnes íránský prezident Masúd Pezeškján. Kvůli izraelským útokům budou podle něj jednání o míru bezvýznamná, informovala agentura Reuters. Mírové rozhovory by měly začít v pátek nebo o víkendu v Islámábádu.

KOMENTÁŘ: Ropě se pořád nechce dolů. Investoři reagují na vetché příměří s Íránem

Ohlášené 14denní příměří USA a Íránu způsobilo na trzích opatrný optimismus. Akcie na rozhodnutí okamžitě reagovaly růstem, o pár hodin později už ale zase začaly klesat kvůli obavám z trvanlivosti klidu zbraní. Napětí pak trvá i na sledovaném trhu s ropou.

Nejsušší poušť světa skrývá víc života, než se čekalo

I v extrémně suché poušti Atacama přežívají rozmanité formy života ukryté v půdě. Vědci nově zjistili, že zde prosperují mikroskopičtí červi, takzvaní hlísti, a jejich rozmanitost je větší, než se dosud předpokládalo. Výzkum ukazuje, že i v podmínkách téměř bez vody může vzniknout stabilní ekosystém.

OpenAI stopla britský projekt Stargate

OpenAI pozastavila svůj britský projekt Stargate, který měl posílit místní výpočetní infrastrukturu pro umělou inteligenci. Firma jako hlavní důvody uvádí drahou energii a nejistotu kolem regulace. Projekt přitom měl být jedním z viditelných pilířů britských ambicí v oblasti AI.

V Íránu počet obětí války přesáhl 3000, uvedl dnes Teherán

Počet obětí války přesáhl v Íránu od zahájení americko-izraelských úderů 3000. Podle agentury Reuters to dnes médiím řekl šéf íránského orgánu forenzní medicíny.

Čtyři migranti zahynuli při pokusu o přeplutí v Lamanšského průlivu

Čtyři lidé dnes ráno zahynuli v Lamanšském průlivu při pokusu o nalodění do člunu s migranty, kteří měli namířeno do Británie. Oznámily to dnes podle agentury AFP francouzské úřady.

Británie a Francie naléhají na úplné otevření Hormuzského průlivu

Britská ministryně zahraničí Yvette Cooper naléhá na úplné otevření Hormuzského průlivu i na to, aby lodě v něm mohly proplouvat bez nutnosti platit poplatky. Tato výzva od šéfky britské diplomacie podle BBC zazní v jejím projevu, v němž později během dneška představí priority britské zahraniční politiky. Francouzský ministr zahraničí Jean-Noël Barrot dnes odsoudil izraelské útoky na Libanon.

Příměří nepříměří, doprava v Hormuzském průlivu drhne

Doprava v Hormuzském průlivu se po vyhlášení dvoutýdenního příměří nezměnila. Denně touto důležitou vodní trasou pro přepravu ropy propluje kolem deseti až jedenácti plavidel, což je hluboko pod hodnotami z předválečného období. Kontrolují ji totiž Íránské revoluční gardy. USA jsou na tom nyní hůře než před začátkem války, upozornil bývalý představitel americké bezpečnosti.

Ukrajina a Rusko informují o mrtvých a raněných po vzájemných útocích

Jednu oběť na životě a šest raněných si vyžádaly ruské útoky na jihovýchodě Ukrajiny za uplynulou noc, uvedly místní úřady. Ruské drony opět zaútočily na kritickou infrastrukturu v Oděské oblasti na jihu země. O jednom mrtvém a jedné zraněné při útocích ukrajinských dronů informují také ruské úřady.

USA na odchodu z NATO? Rutte po schůzce s Trumpem naznačil napětí

Americký prezident Donald Trump je zjevně zklamán odmítnutím spojenců ze Severoatlantické aliance (NATO) podpořit ho ve válce s Íránem. V rozhovoru se CNN to po soukromé schůzce s Trumpem ve Washingtonu uvedl generální tajemník NATO Mark Rutte. O tom, zda hovořili o možném americkém vystoupení z aliance, se však nezmínil.

George Clooney ostře kritizuje Donalda Trumpa kvůli Íránu

Hollywoodská hvězda znovu vstupuje do politiky. George Clooney se pustil do ostré kritiky Donalda Trumpa a jeho výroků o Íránu. Tentokrát ale nejde jen o osobní spor.

Král Karel a Cartier dávají šanci nové generaci hodinářů

Luxusní značka šperků a hodinek a královská nadace spojují síly. Vzniká program, který otevírá dveře do světa precizního řemesla a dává šanci těm, kteří chtějí tvořit skutečné hodinářské umění.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama