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

Exministr za CDU Spahn čelí výzvám k rezignaci. Má dítě od náhradní matky, což jeho strana odmítá

Předseda parlamentní frakce německých konzervativců a bývalý ministr zdravotnictví Jens Spahn se ocitl pod silnou kritikou poté, co oznámil, že se společně se svým manželem Danielem Funkem stal rodičem díky náhradní matce ve Spojených státech.

Apple sesadil Nvidii z trůnu. Stal se nejcennější společností na světě

Apple sesadil Nvidii z čela žebříčku nejhodnotnějších firem světa. Tržní hodnota výrobce iPhonů vystoupala na přibližně 4,88 bilionu dolarů, zatímco Nvidia po poklesu akcií zaostala o několik desítek miliard. Investoři tím naznačili, že od umělé inteligence už neočekávají zisky jen u výrobců čipů.

Inflace v eurozóně zpomalila. Největším problémem zůstávají energie

Růst spotřebitelských cen v eurozóně během června zpomalil. Inflace klesla z květnových 3,2 na 2,8 procenta, stále však zůstává nad dvouprocentním cílem Evropské centrální banky. Největší tlak na peněženky obyvatel dál vytvářejí energie.

TikTokerka z Ghany jde na rok do vězení. Šířila dezinformace o prezidentovi

Ghanský soud poslal na jeden rok do vězení uživatelku sociální sítě TikTok Camillu Alhassan. Třiačtyřicetiletá žena byla odsouzena poté, co se přiznala k obvinění z urážlivého chování a šíření nepravdivých informací v souvislosti s videi namířenými proti prezidentovi Johnu Mahamovi.

Sesuv půdy v Čchung-čchingu zasypal budovy, záchranáři vyprostili deset lidí

Sesuv půdy dnes v jihozápadním čínském městě Čchung-čching zasypal několik obytných budov. Podle státních médií zůstává pod troskami neznámý počet lidí, záchranářům se zatím podařilo vyprostit nejméně deset osob. Pátrací a záchranné práce pokračují, informovala agentura AP.

xAI poprvé žaluje vlastního uživatele kvůli zneužití Groku

Společnost xAI Elona Muska podala žalobu na uživatele svého chatbota Grok. Tvrdí, že obcházel jeho bezpečnostní omezení a vytvářel sexuálně explicitní podvrhy dospělých i nezletilých. Firma požaduje náhradu škody a trvalý zákaz používání jejích služeb.

Ruské útoky na jihu Ukrajiny zabily pět lidí a další zranily

Dva lidské životy a deset zraněných si vyžádal útok, který Rusko ve čtvrtek pozdě večer podniklo na jihoukrajinskou Oděskou oblast. O obětech a škodách dnes ráno informoval šéf regionální vojenské správy Oleh Kiper na svém telegramovém účtu. Ráno ruské drony zaútočily na přístav v Mykolajivu a zabily dva lidi. V Chersonu při ruském útoku zemřela žena. Velitel ukrajinských dronových vojsk oznámil zásahy dalších ruských lodí v Černém moři.

Šedé velryby v Tichém oceánu čelí masivnímu úbytku

Populace tichomořských šedých velryb se během několika let propadla téměř na polovinu. Hlavní příčinou je úbytek potravy způsobený oteplováním Arktidy a rychlým mizením mořského ledu. Ochránci přírody proto žádají, aby byl druh znovu zařazen mezi ohrožené.

Americké údery v Íránu zabily nejméně 38 lidí, tvrdí íránské úřady

Americké údery na Írán od 22. června zabily 38 lidí a zranily na 400 osob. Podle agentury AFP to dnes ráno oznámilo íránské ministerstvo zdravotnictví. Předchozí bilance, kterou úřad zveřejnil ve středu, informovala o 35 mrtvých a 300 zraněných.

Írán oznámil, že zaútočil na základnu na jihu Sýrie údajně používanou USA

Íránské revoluční gardy oznámily, že zaútočily na americké velitelství pro speciální operace na základně At-Tanf na jihu Sýrie. Šlo podle nich o odplatu za zabití íránských vojáků v Íránšáru. Podle agentury Reuters o tom informovala íránská státní média.

USA dokončily šestou vlnu úderů proti Íránu; odvetě čelí Kuvajt, Bahrajn i Katar

Americká armáda dnes brzy ráno SELČ oznámila, že dokončila další rozsáhlou vlnu úderů proti Íránu, v nichž pokračovala již šestou noc v řadě. Podle íránských státních médií při nich bylo zasaženo mimo jiné pět mostů v jižním Íránu, zahynulo při tom sedm lidí. Odvetným vzdušným útokům Teheránu v noci čelily Kuvajt a opakovaně také Bahrajn a Katar, informovaly agentury s odvoláním na tamní úřady.

Lana Del Rey chystá dvě alba. Ke Stove přidá další nahrávku

Lana Del Rey překvapila fanoušky zprávou, že její dlouho očekávané album Stove nebude jedinou připravovanou nahrávkou. Zpěvačka pracuje také na rozsáhlé doprovodné desce, kterou chce během následujícího měsíce dokončit. Datum vydání ani její oficiální název zatím neprozradila.

Osmnáctiletý Ukrajinec podle obvinění páchal v Polsku sabotáže ve prospěch Ruska

Polská prokuratura obvinila osmnáctiletého Ukrajince ze série sabotážních činů, které měl podle vyšetřovatelů páchat ve prospěch ruských tajných služeb. Jeho cílem mělo být vyvolání etnického napětí mezi Polskem a Ukrajinou prostřednictvím útoků na citlivá historická témata i přípravy akcí namířených proti polským představitelům.

Google bude muset v EU otevřít služby konkurenci v AI, rozhodla komise

Americká společnost Google ze skupiny Alphabet bude muset podle nových požadavků Evropské unie umožnit společnosti OpenAI i dalším konkurentům v oblasti umělé inteligence (AI) a internetových vyhledávačů přístup ke svým službám. Ve svém rozhodnutí o tom dnes informovala Evropská komise (EK). Opatření má zajistit dodržování pravidel, jejichž cílem je omezit v EU tržní sílu velkých technologických firem. Google s tím nesouhlasí.

Anglie proti Argentině doplatila na extrémní defenzivu

Anglie sahala po postupu do finále mistrovství světa, ale vedení proti Argentině neudržela. Po gólu Anthonyho Gordona se stáhla hluboko do obrany, čehož jihoamerický tým využil. Obrat dokonaly trefy Enza Fernándeze a Lautara Martíneze, zatímco statistiky po zápase ukázaly, jak výraznou převahu si Argentina po změně skóre vytvořila.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama