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

Nejvyšší soud odmítl Trumpovu snahu omezit zisk občanství dětem narozeným v USA

Nejvyšší soud USA dnes odmítl snahu amerického prezidenta Donalda Trumpa omezit automatické udělování amerického občanství všem dětem narozeným na území Spojených států. Informovala o tom agentura Reuters. Trump tento princip udělování občanství, který je zaručen 14. dodatkem americké ústavy, v minulosti tvrdě kritizoval a označoval ho mimo jiné za neštěstí Spojených států.

Británie chce po uprchlících zpětně vymáhat náklady na azyl. Zaplatit by mohli až 10 tisíc liber

Lidé, kterým bude ve Velké Británii udělen azyl, by podle plánů vlády mohli po nástupu do zaměstnání zaplatit přibližně 10 000 liber (asi 290 tisíc korun) jako příspěvek na náklady spojené s jejich ubytováním a podporou během azylového řízení.

Tisíce lidí protestují v Jihoafrické republice proti migrantům

V několika jihoafrických městech vyšly do ulic tisíce lidí požadujících odchod nelegálních migrantů. Úřady nasadily mimořádná bezpečnostní opatření, protože panovaly obavy z násilností a útoků na cizince.

Města hledají nové způsoby, jak ochránit obyvatele před extrémním horkem

Extrémní vedra se stávají běžnou součástí života ve stále větší části světa. Klimatická změna zvyšuje jejich četnost, intenzitu i délku trvání a nejcitelněji dopadají na města. Ta proto zavádějí varovné systémy, rozšiřují zeleň, upravují veřejný prostor a hledají další cesty, jak ochránit obyvatele před rostoucími teplotami.

Gudas se vrací na Floridu a pokračuje v NHL

Radko Gudas má velmi blízko k pokračování své dlouhé kariéry v NHL. Anaheim přenechal práva na zkušeného českého obránce Floridě, která s ním podle očekávání uzavře novou smlouvu ještě před otevřením trhu s volnými hráči.

Výbuch bomby v Monaku těžce zranil dva lidi, pachatel je na útěku

V centru Monaka vybuchla v pondělí večer podomácku vyrobená bomba, která vážně zranila ukrajinského oligarchu Vadyma Jermolajeva a jeho manželku. Podle francouzských médií byl při explozi lehce poraněn také jejich třináctiletý syn. Policie ve středomořském knížectví i ve Francii po útočníkovi pátrá. Podle posledních informací monackého ministra Christophea Mirmanda se však zdá, že již opustil území obou zemí. Francouzská i ukrajinská média se shodují, že za útokem pravděpodobně stojí organizovaný zločin. Policie případ nevyšetřuje jako terorismus.

Podezřelý z šestinásobné vraždy v Německu je muž tureckého původu. Zabíjel zřejmě kvůli sporu o dceru

Německá policie zveřejnila další informace o pondělní střelbě v zařízení pro péči o mládež ve městě Stade na severu země. Útok si vyžádal šest mrtvých, všichni byli zaměstnanci centra. Z útoku je podezřelý 45letý muž tureckého původu, narozený v Německu, který žil v Hannoveru.

Hormuzský průliv zůstal otevřený i přes víkendovou eskalaci

Doprava v Hormuzském průlivu se obnovuje bez ohledu na víkendové údery mezi USA a Íránem. Tato klíčová vodní trasa pro export ropy zůstává otevřená, shodují se dvě monitorovací společnosti.

Aligátoři na Floridě za týden napadli tři lidi, jedna žena zraněním podlehla

Aligátoři na Floridě v sérii útoků za jeden týden napadli tři lidi, jedna žena zraněním podlehla. Ke dvěma z incidentů došlo v rozmezí 24 hodin. Napadení aligátorem zůstává poměrně vzácné, vyplývá z dat Floridské komise pro ochranu ryb a divoké zvěře (FWC). Stát zaznamenává průměrně osm nevyprovokovaných pokousání ročně, uvádí komise, jež se ve státě zabývá stížnostmi na konkrétní aligátory, kteří by mohli představovat hrozbu pro lidi, domácí mazlíčky či majetek. Florida je podle odhadů domovem 1,3 milionu aligátorů. Informují o tom stanice CNN a ABC News.

Čínský miliardář v USA odsouzen k 30 letům vězení za podvody

Americký soud poslal na 30 let do vězení čínského miliardáře Kuo Wen-kueje. Kdysi jeden z nejbohatších čínských podnikatelů uprchl ze své vlasti po obvinění ze znásilnění, únosu a korupce. V USA se prezentoval jako kritik čínského komunistického režimu a na politické aktivity od svých příznivců vybral přes miliardu dolarů. Těmito prostředky financoval svůj luxusní životní styl.

Klimatická krize zdražuje pojištění a přináší nové riziko pro ekonomiku

Rostoucí počet extrémních výkyvů počasí začíná měnit fungování pojišťoven, bank i celé ekonomiky. Odborníci upozorňují, že dražší nebo hůře dostupné pojištění už nepředstavuje problém jen pro majitele domů a firem. Dopady se postupně přelévají také do investic, úvěrů a hospodářského růstu. Stále častěji proto zaznívají výzvy, aby vedle soukromého sektoru převzaly větší roli i vlády.

Rusko a Ukrajina informují o mrtvých a raněných po vzájemných útocích

Nejméně dva mrtvé si vyžádaly útoky ukrajinských dronů v Rusku, v Belgorodské oblasti a v Jegorjevsku u Moskvy, kde zahynulo půlroční dítě, uvedly dnes ruské úřady. V Dnipru na jihovýchodě Ukrajiny stoupl počet obětí pondělního ruského útoku z šesti na sedm poté, co dnes ráno v nemocnici podlehl zraněním 59letý muž, oznámil náčelník oblastní správy Oleksandr Hanža. Ruské útoky na Charkov a okolí si během uplynulého dne vyžádaly čtyři životy a 24 raněných, včetně dvou dětí, informoval náčelník regionální správy Oleh Syněhubov.

Německo po penaltách končí na mistrovství světa, Paraguay slaví velký postup

Německo se po dvanácti letech vrátilo do vyřazovací fáze mistrovství světa, jenže jeho cesta skončila hned v prvním kole play off. Po remíze 1:1 rozhodl penaltový rozstřel, ve kterém uspěla Paraguay poměrem 4:3. Jeden z favoritů turnaje tak odjíždí domů, zatímco jihoamerický tým čeká osmifinále proti vítězi souboje Francie se Švédskem.

Europoslanci tvrdí, že jim bylo znemožněno provést důkladnou inspekci italského zadržovacího centra pro migranty v Albánii

Delegace poslanců Evropského parlamentu tvrdí, že při návštěvě italského detenčního centra pro migranty v Albánii narazila na překážky a nemohla zařízení důkladně zkontrolovat. Spor přichází v době, kdy se Evropská unie posouvá k tvrdší migrační politice a zvažuje širší využití zařízení mimo své území.

Brazílie po obratu vyřadila Japonsko a jde do osmifinále

Brazílie vydřela postup do osmifinále mistrovství světa až v samotném závěru. Japonsko dlouho drželo překvapivé vedení a sahalo po historickém úspěchu, jenže favorit po změně stran přidal, vyrovnal a v nastaveném čase rozhodl o výhře 2:1. Hrdinou se stal Gabriel Martinelli.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama