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

Cestující přemohli pilota, který se pokusil havarovat s letadlem společnosti flydubai, uvádí Izrael

Dramatické chvíle zažili cestující letu Flydubai z Dubaje do Tel Avivu. Jeden z pilotů podle izraelských představitelů pobodal druhého a následně se zřejmě pokusil s letadlem havarovat. Několik pasažérů spolu s členy posádky proniklo do kokpitu, útočníka přemohlo a svázalo. Letadlo nakonec bezpečně přistálo v Saúdské Arábii.

Když vám stát hledá životního partnera. Singapur spustil seznamku pro státní zaměstnance

Singapur přišel s dalším způsobem, jak dát nezadané lidi dohromady. Spustil seznamovací službu FirstDate určenou státním zaměstnancům ve věku od 21 do 35 let. Místo nekonečného procházení profilů spoléhá na matematický algoritmus oceněný Nobelovou cenou. Experiment přichází v době, kdy země řeší rekordně nízkou porodnost.

Bývalý pastor a účastník soutěže American Idol Caleb Flynn je vinen z vraždy manželky

Bývalý pastor z Ohia, hudebník a někdejší účastník televizní soutěže American Idol Caleb Flynn (40) byl uznán vinným z vraždy své manželky Ashley. Porota se na verdiktu shodla po necelých třech hodinách jednání. Flynnovi hrozí doživotní vězení bez možnosti podmínečného propuštění.

AI začíná přispívat k dražšímu životu. Fed varuje před inflačními riziky

Guvernér Federálního rezervního systému (Fed) Michael Barr očekává další zvyšování úrokových sazeb. Důvodem jsou kombinované dopady rostoucích cen energií a investic do umělé inteligence (AI). Napsal o tom server Yahoo! Finance. Za srpen se očekává nárůst meziroční inflace nad 3 procenta.

Měl být vyhoštěn, teď mu hrozí vězení. Venezuelec čelí obvinění z napadení agenta ICE

Venezuelec Wilber Rafael Garcés-Pérez (28 let), kterého postřelil agent Úřadu pro imigraci a cla (ICE), byl obviněn z napadení federálního agenta. Muž se před agenty pokusil uprchnout poté, co soud vydal příkaz k jeho vyhoštění. V případě odsouzení mu hrozí až 20 let vězení.

Veverky v Montrealu mění zbarvení podle klimatu a městské zeleně

Veverky v Montrealu ukazují, že i v rámci jednoho města mohou místní podmínky výrazně souviset s tím, jak zvířata vypadají. Černé zbarvení se častěji objevuje v chladnějších oblastech s hustším stromovým porostem. Svou roli zřejmě hrají také řeky, které mohou omezovat pohyb zvířat mezi jednotlivými částmi města.

Estonsko obvinilo Rusko ze žhářského útoku. Selháváte, vzkázal Moskvě Rutte

Estonský ministr zahraničí Margus Tsahkna v úterý na sociálních sítích obvinil Rusko ze srpnového žhářského útoku na výrobce bezpilotních pozemních prostředků. Západní spojenci reagovali příslibem podpory tohoto pobaltského státu a Ukrajiny. Generální tajemník Severoatlantické aliance (NATO) Mark Rutte vyzval ke klidu.

USA oficiálně ukončily vojenskou misi v Iráku, oznámil Pentagon

Spojené státy a jejich koaliční partneři oficiálně ukončili v Iráku vojenskou misi, uvedl dnes mluvčí Pentagonu Sean Parnell. Mise se po dobu 12 let zaměřovala na boj proti teroristické organizaci Islámský stát (IS), která od roku 2014 po určitou dobu ovládala rozsáhlá území v Iráku a v Sýrii.

Nejméně 12 mrtvých žen za poslední dva měsíce. Jihoafrická republika chystá razantní opatření

Jihoafrický prezident Cyril Ramaphosa oznámil nová opatření, jejichž cílem je bojovat proti genderově založenému násilí. Mají vytvořit podmínky bezpečnější pro ženy a dívky. V oblasti východně od Johannesburgu bylo v poslední době objeveno nejméně 12 ženských těl.

Polsko a Rumunsko kvůli ruským útokům na Ukrajinu vyslaly do vzduchu svá letadla

Polsko a Rumunsko kvůli dnešním ruským dronovým útokům na Ukrajinu vyslaly do vzduchu vojenské letouny. Uvádějí to polská armáda a rumunské ministerstvo obrany. Agentura Reuters napsala, že letiště v Lublinu a Řešově byla kvůli vojenským letům dočasně uzavřena. Obnovu jejich provozu příslušný polský úřad oznámil po 7:00.

ANALÝZA: Trump odmítnutím Íránu hraje riskantní hru. Může se mu vymstít

Doprava v Hormuzském průlivu je ochromená. Jemenští povstalci ohrožují tranzity v průlivu Báb al-Mandab v Rudém moři. Ceny pohonných hmot v USA rostou a Američané jsou stále frustrovanější. Blíží se listopadové volby v Kongresu a republikáni si nevedou zrovna dobře. I přes to všechno prezident Donald Trump reagoval na íránské mírové požadavky slovy: „Odmítám jejich návrh“.

Při ruském útoku na Kyjev a okolí zemřeli tři lidé, cílem byla i energetika

Při ruském raketovém a dronovém útoku na Kyjev a přilehlou oblast zahynuli tři lidé, další byli zraněni. Informovaly o tom dnes místní úřady. Útok po delší době znovu cílil na energetickou infrastrukturu hlavního města, uvádí média. Ukrajina od února 2022 čelí rozsáhlé ruské invazi.

Izraelští osadníci zaútočili na palestinskou rodinu. Zapálili jí domy na Západním břehu

Více než stovka izraelských osadníků zaútočila na vesnici Jalud na okupovaném Západním břehu. Palestinská rodina se tam za doprovodu izraelských bezpečnostních složek pokoušela vrátit do svých domů, které před několika týdny zabrali osadníci. Útočníci ale budovy zapálili, zablokovali silnice a kameny napadli také bezpečnostní složky.

Prokuratura v USA znovuotevřela případ hromadného znásilnění na Cornellově univerzitě

Státní zastupitelství v americkém státě New York znovu otevře trestní vyšetřování údajného znásilnění studentky na Cornellově univerzitě. Žena, v soudních dokumentech označovaná jako Jane Doe, tvrdí, že ji v říjnu 2024 v domě studentského spolku Chi Phi napadlo sedm mužů. Případ nyní může projednat velká porota.

Tom Holland se promění ve Freda Astaira. Po jeho boku zazáří Sabrina Carpenter

Tom Holland se chystá ztvárnit jednu z největších tanečních hvězd hollywoodské historie. Připravovaný životopisný film o Fredu Astairovi nyní získal další dvě výrazná jména. Sabrina Carpenter se představí jako Ginger Rogers, zatímco Margaret Qualley ztvární Astairovu starší sestru a první taneční partnerku Adele.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama