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

Policie ve Francii zadržela v souvislosti s protesty přes 2300 lidí

Francouzská policie zadržela v souvislosti s násilím při sobotních demonstracích 2397 lidí. Dnes to oznámil podle stanice France Info ministr vnitra Laurent Nuňez, který také informoval o 997 zraněných policistech, hasičích a materiálních škodách. O zraněných z řad demonstrantů se nezmínil. V zemi protestovaly stovky tisíc lidí proti vysokým životním nákladům, na některých místech se odehrály střety s policií, rabování či útoky na radnice. V Mylhúzách na východě země přišla zraněná dívka o oko a v Paříži zemřel jeden z protestujících, kterého postihla srdeční a dechová zástava, uvádí stanice France 24 a RTL.

Vance a Trump přičítají násilnosti ve Francii nezvládnuté imigraci

Americký prezident Donald Trump i jeho viceprezident J.D Vance připisují sobotní střety v ulicích francouzských městech migraci. Trump v příspěvku na své síti Truth Social pak vyzval k uzavření hranic. Oba politici se proti migraci vymezují dlouhodobě. Migraci v souvislosti se sobotním děním ve Francii zmiňují i maďarský premiér Péter Magyar či krajně pravicoví politici.

Ukrajina znovu dostává od USA informace o ruských raketách, řekl Zelenskyj

Ukrajina prostřednictvím satelitní sítě Starlink znovu dostává informace od Spojených států ohledně vypálení ruských balistických raket. Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj to řekl ve vysílání americké stanice NBC, uvedly agentury Reuters a AFP. Americké úřady i prezident Donald Trump tvrdili, že předávání informací, které Ukrajině umožňují lépe reagovat na ruskou hrozbu, nepřerušili. Americký ministr financí Scott Bessent vzápětí označil Zelenského obvinění USA z omezení Starlinku za nezodpovědné.

Egypt je připraven podpořit Saúdskou Arábii v obraně proti jemenským Húsíům

Egypt je připraven poskytnout Saúdské Arábii podporu, kterou potřebuje k obraně své bezpečnosti a stability, oznámil dnes podle agentury Reuters úřad egyptského prezidenta. Íránem podporovaní jemenští povstalci v posledních dnech vystupňovali útoky namířené na území Saúdské Arábie, největšího světového vývozce ropy. Parlament, který nechal na dnešek svolat egyptský prezident Abdal Fattáh Sísí, bude o možné vojenské pomoci Rijádu hlasovat v pondělí.

Řidič kamionu ve střední Indii najel do davu věřících a zabil 13 z nich

Řidič nákladního vozu ve střední Indii ve vysoké rychlosti najel do davu lidí slavících hinduistický svátek a zabil 13 z nich, napsala dnes s odvoláním na úřady agentura AFP. Neštěstí se stalo jen den poté, co při tlačenici na severovýchodě země zemřelo nejméně 19 věřících.

Obrovský požár u kanadské letecké základny Wainwright si vyžádal nejméně sedm obětí

Rozsáhlý požár v blízkosti kanadské vojenské základny Wainwright v provincii Alberta si vyžádal nejméně sedm mrtvých a desítky zraněných. Podle dosavadních informací mohlo neštěstí způsobit poškození plynovodu nebo plynového vrtu během vojenského cvičení s ostrou municí. Přesný počet obětí zatím armáda nepotvrdila.

Litva nakrátko vyhlásila kvůli dronu červený stupeň leteckého poplachu

Litva dnes ráno vyhlásila v centrálních a severních regionech země červený stupeň leteckého poplachu a jejich obyvatele vyzvala, aby se odebrali do úkrytů. Příčinou byl neznámý letící objekt, oznámila podle agentury Reuters armáda a národní krizové centrum. Zhruba po hodině armáda poplach odvolala. Mluvčí ukrajinského ministerstva zahraničí Heorhij Tychyj později na síti X uvedl, že Kyjev lituje incidentu v litevském vzdušném prostoru, ruská protivzdušná obrana podle něj mohla s pomocí prostředků elektronického boje odklonit ukrajinský dron.

Rostliny považované za plevel lákají nejvíce opylovačů

Rostliny, které zahrádkáři často považují za plevel, patří mezi nejvyhledávanější zdroje potravy pro opylující hmyz. Osmiletý průzkum ve Velké Británii ukázal, že včely, motýli a další druhy hmyzu nejčastěji navštěvují květy břečťanu, bolševníku a ostružiníku. Výsledky zároveň upozorňují na význam zahrad pro zachování rozmanitosti opylovačů.

Digitální dolar USDC míří do 40 dalších zemí. Circle chystá expanzi

Americká společnost Circle plánuje rozšířit své služby přibližně do 40 rozvíjejících se zemí. Firma stojící za stablecoinem USDC chce využít rostoucí zájem o digitální platby v Asii, Africe i Latinské Americe. Expanzi má podpořit také plánované převzetí singapurské platební společnosti Tazapay za 400 milionů dolarů.

Milán zažil bouřlivou noc. Demonstranti útočili na policisty

Sobotní demonstrace proti rostoucím životním nákladům se v italském Miláně změnila v násilné střety s policií. Maskovaní demonstranti zapalovali barikády, házeli kameny a rabovali obchody v historickém centru města. Nejméně 24 lidí utrpělo zranění a policie předvedla přes 50 osob, mezi nimi i nezletilé.

Hrdinové střelby z Oregonu. Učitelka se snažila odzbrojit útočníka, otec dvou žaček ho zastřelil

Střelba na základní škole Silver Rail ve městě Bend v americkém Oregonu, která si vyžádala čtyři mrtvé včetně tří dětí, má své hrdiny. Dalšímu krveprolití podle policie zabránila učitelka, která se pokusila mladíka odzbrojit, a otec dvou školaček, jenž útočníka zastřelil.

Francii otřásají demonstrace. Policie proti protestujícím nasadila slzný plyn

Ve Francii začaly demonstrace, u kterých se očekává, že se během dne rozrostou v celonárodní protest kvůli vysokým cenám a rozpadu modelu, jenž měl poskytovat základní úroveň příležitostí a sociálního zabezpečení. Kolem poledne to napsala agentura Reuters. Podle stanice France 24 policie už použila slzný plyn a obušky ve snaze vytlačit některé protestující z ulic v Paříži, Marseille nebo Lyonu, kde demonstranti uspořádali nepovolené pochody a pokoušeli se blokovat dopravu pomocí barikád.

Papež bude odpoledne propuštěn z nemocnice, v neděli přednese tradiční modlitbu

Papež Lev XIV., který se zotavuje po operaci plic, bude dnes odpoledne propuštěn z nemocnice na základě příznivých výsledků krevních testů a vyšetření hrudníku, oznámil podle tiskových agentur Vatikán. Již v neděli pak papež přednese tradiční polední modlitbu z okna Apoštolského paláce ve Vatikánu, což bude jeho první veřejné vystoupení od úterní hospitalizace.

I malé přírodní rezervace mohou chránit vzácné druhy

K ochraně ohrožených živočichů nejsou vždy potřeba rozsáhlé přírodní rezervace. Nový výzkum v Austrálii ukázal, že i malé plochy zachovalé přírody mohou být důležitým útočištěm vzácných druhů. Příkladem je nově popsaný druh sarančete, který přežívá v izolovaných oblastech mezi zemědělskou půdou.

Ukrajina i Rusko hlásí zneškodnění stovek dronů a několik zabitých civilistů

Rusko v noci na dnešek zaútočilo na Ukrajinu 332 drony a neupřesněným počtem střel. Uvedlo to ráno na platformě Telegram ukrajinské letectvo, podle něhož protivzdušná obrana zneškodnila 289 bezpilotních letounů a čtyři střely s plochou dráhou letu. Na 22 blíže neupřesněných lokacích eviduje zásahy. Ukrajinští činitelé informují o dvou zabitých civilistech a řadě zraněných při ruských útocích. Ruské ministerstvo obrany oznámilo sestřelení 610 ukrajinských dronů a ruské úřady podle státní agentury TASS hlásí jednu zabitou ženu při ukrajinském útoku na Belgorodskou oblast.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama