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

Írán podmiňuje dohodu s USA uvolněním zmrazených aktiv za 24 miliard dolarů

Případná mírová dohoda mezi Spojenými státy a Íránem závisí na tom, zda bude administrativa prezidenta Donalda Trumpa ochotna uvolnit zmrazená íránská aktiva v hodnotě 24 miliard dolarů (504 miliard Kč). V dnes zveřejněném rozhovoru s televizní stanicí CNN to řekl Mohsen Rezáí, vojenský poradce nejvyššího íránského duchovního vůdce Modžtaby Chameneího. Pokud by USA po nynějším příměří obnovily boje, "vstoupily by do temné uličky" a Teherán by rozšířil válku až do Středozemního moře, varoval.

Putin řekl, že zatím nevidí smysl ve schůzce se Zelenským

Ruský prezident Vladimir Putin dnes prohlásil, že zatím nevidí smysl ve schůzce se svým ukrajinským protějškem Volodymyrem Zelenským. Vyjádřil se tak během Petrohradského mezinárodního ekonomického fóra v reakci na otevřený dopis ukrajinské hlavy státu. Zelenskyj o den dříve otevřeným listem vyzval Putina, aby se sešli a dohodli se na ukončení války, kterou rozpoutala Moskva před více než čtyřmi roky.

Řecko chystá daň ze zisků z kryptoměn

Řecko připravuje zákon, který má poprvé jasněji zdanit výnosy z kryptoměn. Kapitálové zisky z obchodování by podle návrhu měly podléhat patnáctiprocentní dani. Vláda tím chce dostat kryptoměny přímo do daňového řádu.

Menšík v semifinále Roland Garros nestačil na Zvereva

Jakub Menšík si finále Roland Garros nezahraje. Český tenista v semifinále nestačil na Alexandera Zvereva, kterému podlehl 5:7, 2:6, 6:3 a 3:6. Nadějné momenty v zápase měl, jenže často je sám utnul chybami v nejhorší chvíli.

NASA ukončila bezpečnostní opatření na ISS

Posádka Mezinárodní vesmírné stanice se po krátkém preventivním přesunu do kosmické lodi Crew Dragon vrátila k plánovaným činnostem. NASA bezpečnostní opatření zrušila poté, co Roskosmos pozastavil rozsáhlejší opravy v ruské části stanice a začal vyhodnocovat nová měření. Evakuace se nakonec nekonala.

Rusko a Ukrajina si vyměnily po 185 válečných zajatcích, oznámila Moskva

Rusko a Ukrajina si vyměnily po 185 válečných zajatcích, oznámilo dnes podle agentury RIA Novosti ruské ministerstvo obrany. Výměnu potvrdil ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj.

Čínský prezident Si navštíví Severní Koreu s cílem prohloubit vzájemné vztahy

Čínský prezident Si Ťin-pching příští týden navštíví Severní Koreu. Do Pchjongjangu přijede poprvé od roku 2019. Cesta přichází v době, kdy se Kim Čong-un stále více sbližuje s Ruskem a současně znovu zdůrazňuje ambice svého jaderného programu.

Jon Snow a Tyrion se po letech znovu setkali

Kit Harington a Peter Dinklage se poprvé po sedmi letech znovu setkali u společného rozhovoru. Hvězdy Hry o trůny spolu mluvily o slávě, stárnutí, životě po seriálu i o tom, jak těžké bylo opustit svět Západozemí, který jim změnil kariéru.

Lídři zemí EU jednají s balkánskými kolegy o rozšíření unie i postupné integraci

Prezidenti a premiéři zemí Evropské unie a západního Balkánu se dnes sešli v černohorském přímořském letovisku Tivat k debatě o tom, jak urychlit přijímání nových členů v době snahy Ruska a Číny o rozšiřování vlivu v regionu. Část šéfů unijních zemí včetně zástupců Francie a Německa chce šestici balkánských kolegů představit plán na postupné propojování s unií ještě před samotným členstvím v bloku.

Senát USA schválil navýšení rozpočtu imigračních úřadů o 70 miliard dolarů

Senát Spojených států dnes schválil návrh zákona, jenž poskytne ministerstvu vnitřní bezpečnosti (DHS) dodatečných 70 miliard dolarů (1,45 bilionu Kč) na prosazování imigrační politiky, informuje agentura Reuters. Návrh nyní čeká na konečné schválení ve Sněmovně reprezentantů.

V rumunské Konstanci explodoval námořní dron používaný ve válce na Ukrajině

V rumunském přístavu Konstanca explodoval námořní dron, informovala místní média. Podle rumunského ministerstva obrany se jednalo o typ stroje, který se používá ve válce na Ukrajině a není součástí vybavení rumunské armády. Incident se obešel bez obětí, uvedly úřady. Rumunsko vyslalo nad moře dvě helikoptéry, které pátrají po dalších strojích. Podle informací serveru Digi24 objevily úřady u přístavu další čtyři námořní drony.

Po ruských útocích ukrajinské úřady informují o mrtvých a zraněných

Nejméně šest lidí přišlo o život a několik utrpělo zranění při ruských útocích na Ukrajinu, uvedly dnes místní úřady. Rusko v noci zaútočilo dvěma raketami a 216 drony, informovalo ukrajinské letectvo.

Zelenskyj píše Putinovi: Pojďme se setkat a ukončit válku

Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj vyzval ruského prezidenta Vladimira Putina k osobnímu setkání a ukončení války na Ukrajině. V otevřeném dopise adresovaném šéfovi Kremlu zdůraznil, že míru lze dosáhnout pouze prostřednictvím přímého dialogu mezi oběma zeměmi.

Provozovatelé baru v Crans-Montaně se dostavili ke společnému výslechu

Francouzští manželé, kteří ve švýcarském zimním středisku Crans-Montana provozovali bar Le Constellation postižený silvestrovským tragickým požárem, se dnes dostavili k prvnímu společnému výslechu. Státní zastupitelství v Sionu hovoří o konfrontačním výslechu, píše agentura DPA, která také připomíná, že dvojice dosud nebyla formálně obžalována.

Podzemní jeskyně ukrývají klíč k záchraně Grand Canyonu

Podzemní jeskynní systémy v Grand Canyonu ukrývají klíč k přežití celého tamního ekosystému. Vědecký tým z Northern Arizona University se vydal do hlubin, aby zmapoval skryté vodní cesty, kterými proudí roztátý sníh do hlavních pramenů národního parku. Tento výzkum má pomoci ochránit zásoby pitné vody před suchem a znečištěním.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama