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

Vláda Rovníkové Guineje podala demisi. Nepodařilo se jí naplnit stanovené cíle

Vláda Rovníkové Guineje podala demisi. Podle vedení země nedokázala naplnit většinu stanovených cílů. Oznámil to viceprezident Teodoro Nguema Obiang Mangue, syn prezidenta Teodora Obianga Nguemy Mbasoga.

Binance může přijít o povolení v Evropské unii

Největší kryptoburza světa Binance může od příštího měsíce přijít o možnost obsluhovat klienty v Evropské unii. Důvodem má být očekávané odmítnutí její žádosti o licenci podle nových evropských pravidel MiCA. Osud zákazníků Binance v unijních zemích tak zůstává nejistý.

KOMENTÁŘ: SpaceX zažívá silný první týden na burze. Legendární investor ale před jejími akciemi varuje

Ačkoli od burzovního debutu vesmírné společnosti SpaceX uplynulo jen pár dní, už teď doručila svým akcionářům výkonnost, na kterou leckterá firma potřebuje celý rok. Legendární investor Michael Burry, který předpověděl pád hypotečního trhu v USA v roce 2008, ale před investicí do SpaceX varuje.

Vietnamská policie rozbila síť obchodující s kradenými kočkami

Na 40 koček se vrátilo majitelům poté, co vietnamská policie rozbila gang zlodějů a obchodníků s těmito domácími zvířaty, která byla nabízena na maso. Informovala o tom podle agentury AFP místní pobočka organizace na ochranu zvířat Humane World for Animals. Policie našla dohromady více než 400 živých a 80 mrtvých koček, které byly uloženy u ledu, stojí v policejním věstníku.

Aljašské ledovce reagují na oteplování rychleji, než se čekalo

Aljašské ledovce reagují na růst teplot citlivěji, než se dosud předpokládalo. Každý stupeň Celsia navíc prodlouží letní období tání přibližně o tři týdny. Výrazný dopad mají i krátkodobé vlny veder, které urychlují úbytek ochranné sněhové pokrývky a odkrývají led mnohem dříve než obvykle.

Ukrajina hlásí čtyři mrtvé po ruských útocích na Slovjansk a Záporoží

Čtyři lidé zahynuli po ruských útocích na východoukrajinská města Slovjansk a Záporoží. Informovaly o tom místní úřady s tím, že další lidé utrpěli zranění. O raněných v pohraničních regionech na západě Ruska v důsledku ukrajinských útoků informovaly i ruské úřady.

Po uzavření mírové dohody Hormuzem proplouvá minimum lodí

Lodě po oznámení rámcové mírové dohody mezi USA a Íránem pomalu proplouvají Hormuzským průlivem. Návrat k dopravě na předválečnou úroveň však bude trvat minimálně dva měsíce a roli v něm bude hrát psychologický faktor. Pokud vše půjde tak, jak má, v následujících týdnech uvidíme prudký pokles cen ropy. Dohodu nicméně ohrožuje konflikt Izraele s libanonským hnutím Hizballáh.

Jennifer Lopez promluvila o rozvodu s Benem Affleckem

Jennifer Lopez se vrátila k rozvodu s Benem Affleckem a popsala ho jako zlom, který ji donutil zastavit se. Zpěvačka a herečka přiznala, že po konci manželství začala víc přemýšlet nad vlastními rozhodnutími. Místo hledání viníků podle svých slov potřebovala nejdřív pochopit sama sebe.

Izrael několikrát zaútočil na jih Libanonu i přes dohodu mezi USA a Íránem

Izrael dnes ráno několikrát zaútočil na jih Libanonu, uvedla agentura AFP s odvoláním na libanonskou agenturu NNA. Stalo se tak podle ní navzdory nedělní dohodě mezi Spojenými státy a Íránem, která má být zásadním krokem k ukončení války v Íránu. Teherán po jejím oznámení opakovaně zdůrazňuje, že její součástí musí být i ukončení bojů v Libanonu.

Macron se Zelenským řešil, jak se vypořádat s Trumpem. Zachytila je kamera

Kamera na summitu G7 ve francouzském Évian-les-Bains podle serveru Politico zachytila hovor ukrajinského a francouzského prezidenta Volodymyra Zelenského a Emmanuela Macrona. Probírali spolu amerického prezidenta Donalda Trumpa. Ukazuje to, jak vřelý vztah panuje mezi těmito hlavami státu a jak se evropští lídři snaží najít společný postup vůči šéfovi Bílého domu, především v otázce Ukrajiny. Obávají se, že po skončení války s Íránem se Trump opět vloží do debaty o Ukrajině, a naruší tak dosavadní strategii tlaku na Rusko a podpory Kyjeva.

Manuel vyhrála Zlatou tretru a znovu posunula svůj osobní rekord

Lurdes Gloria Manuel potvrdila skvělou formu a na Zlaté tretře v Ostravě ovládla závod na 400 metrů. Česká reprezentantka zaběhla čas 49,74 sekundy, čímž si o tři setiny vylepšila osobní maximum. Mítink přinesl také světové maximum Noaha Lylese na 150 metrů a český rekord Jakuba Dudychy na kilometru.

Lídři G7 se shodli na posílení sankcí proti Rusku a navýšení podpory Ukrajiny

Čelní představitelé ekonomicky vyspělých zemí G7 se na summitu ve Francii shodli na posílení sankcí proti Rusku a navýšení vojenské podpory Ukrajiny, která se už pátým rokem brání rozsáhlé ruské vojenské agresi. Vyplývá to ze společného prohlášení lídrů Spojených států, Německa, Británie, Francie, Itálie, Japonska a Kanady, které bylo zveřejněno v noci na dnešek.

SpaceX po vstupu na burzu kupuje Anysphere

SpaceX oznámila akvizici společnosti Anysphere, která stojí za populárním nástrojem Cursor pro programování s pomocí umělé inteligence. Hodnota transakce dosahuje 60 miliard dolarů. Firma Elona Muska tím posiluje své ambice na trhu podnikových nástrojů s umělou inteligencí.

FBI zmařila údajný útok na UFC u Bílého domu

Americká FBI oznámila, že zmařila plánovaný útok na nedělní akci UFC v areálu Bílého domu. Turnaj se konal na jižním trávníku sídla prezidenta Donalda Trumpa jako součást oslav 250. výročí Spojených států. V souvislosti s případem skončilo ve vazbě několik podezřelých.

Nově objevená houba ničí invazní mech a dává naději britské přírodě

Vědci ve Velké Británii objevili dosud neznámou houbu, která napadá invazní mech známý jako heath-star moss. Ten se v britské krajině rychle šíří už několik desetiletí a vytlačuje původní druhy mechů. Nový objev vzbuzuje naději, že si příroda dokáže s vetřelcem poradit sama, bez nákladných zásahů člověka.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama