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

Australská policie zřejmě našla tělo trojnásobného vraha hledaného od ledna

Policie v australském státě Nový Jižní Wales pravděpodobně našla tělo Juliana Ingrama, muže podezřelého z lednové trojnásobné vraždy v malém městečku Lake Cargelligo, asi 450 kilometrů západně od Sydney.

Všichni zbývající cestující z lodi Hondius odletí dnes z Tenerife do Nizozemska

Poslední cestující z výletní lodě MV Hondius, která kotví u španělského ostrova Tenerife a z níž v neděli evakuovali většinu pasažérů kvůli možné nákaze hantavirem, dnes odletí do Nizozemska. Informovala o tom španělská ministryně zdravotnictví Mónica Garcíaová. Původně byly v plánu na dnešek dva lety, jeden do Nizozemska a druhý do Austrálie.

Rusko chce jednat přes Schrödera, EU je proti. Podle Kallas působí jako lobbista ruských firem

Šéfka unijní diplomacie Kaja Kallas v pondělí odmítla možnost, že by bývalý německý kancléř Gerhard Schröder mohl zastupovat Evropskou unii v případných jednáních o Ukrajině. Návrh o víkendu předložil ruský prezident Vladimir Putin, podle něhož se válka blíží ke konci a Evropa by mohla jednat o novém bezpečnostním uspořádání.

Unijní ministři rozhodli o plném obnovení Dohody o spolupráci mezi EU a Sýrií

Unijní ministři zahraničí dnes rozhodli o plném obnovení Dohody o spolupráci mezi EU a Sýrii. Jde o důležitý krok směrem k posílení bilaterálních vztahů mezi unijním blokem a blízkovýchodní zemí, uvedla Rada EU ve svém prohlášení.

Švýcarská centrální banka bitcoin do rezerv přidávat nemusí

Švýcarští zastánci kryptoměn vzdávají snahu prosadit, aby tamní centrální banka držela bitcoin ve svých rezervách. Kampaň nezískala dost podpisů pro vyvolání referenda a podle jejího zakladatele zatím skončí.

Šest mrtvých nalezli v nákladním vlaku v Texasu u hranice s Mexikem

Šest lidí bylo v neděli nalezeno mrtvých v nákladním vlaku na jihu Texasu. Těla objevil zaměstnanec železniční společnosti Union Pacific v depu ve městě Laredo u hranice s Mexikem. Identita zesnulých ani okolnosti jejich úmrtí zatím nejsou známy, uvedl podle deníku The New York Times mluvčí místní policie.

KOMENTÁŘ: Ne, není to akcie, bitcoin ani zlato. Takhle bláznivě se chová korejský index

Kdybyste na začátku letošního roku investovali do této pozice, máte dnes už téměř dvojnásobek vkladu. Jihokorejský akciový index KOSPI předvádí výkony jako z jiného světa. K výkonnostním nebesům ho táhne zejména poprask kolem AI. Které firmy v něm jsou zastoupeny?

Prvním úkolem maďarské diplomacie je podle budoucí ministryně obnova důvěry

Prvním úkolem diplomacie nové maďarské vlády bude obnovit uvnitř Evropské unie a Severoatlantické aliance důvěru vůči Maďarsku. Dnes to v evropském výboru maďarského parlamentu prohlásila kandidátka na ministryni zahraničí Anita Orbán. V sobotu maďarští poslanci zvolili novým premiérem středopravicového politika Pétera Magyara, který u moci po 16 letech vystřídal národního konzervativce Viktora Orbána.

Rusko navzdory příměří dále útočí podél frontové linie, řekl Zelenskyj

Rusko se od sobotního začátku třídenního příměří oznámeného USA zdrželo masivních leteckých a raketových úderů na Ukrajinu, ale nezastavilo útoky podél frontové linie, uvedl dnes ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Ruské ministerstvo obrany z porušování klidu zbraní viní naopak ukrajinské ozbrojené síly. Podle šéfa ruského ministerstva Andreje Belousova ho za posledních 24 hodin Ukrajina porušila v 16.071 případech.

Výletní loď s hantavirem: Francie hlásí první případ, WHO cestujícím doporučila 42 dní v karanténě

Evakuace cestujících z výletní lodi MV Hondius, na níž bylo odhaleno ohnisko smrtícího hantaviru, má být dokončena v pondělí repatriačními lety z Tenerife. Na palubě lodi plující pod nizozemskou vlajkou bylo v době nahlášení několika případů závažného respiračního onemocnění 147 cestujících a členů posádky, část pasažérů však plavidlo opustila už dříve. Tři nakažení zemřeli.

Trump: Reakce Íránu na návrh ukončení války je „zcela nepřijatelná“

Donald Trump odmítl íránskou reakci na americký návrh dohody o ukončení války. Americký prezident ji označil za „naprosto nepřijatelnou“ a znovu tak zchladil naděje na rychlé uzavření konfliktu, který trvá už deset týdnů.

Slavia po derby trestá fanoušky i hráče

Pražské derby mezi Slavií a Spartou má tvrdou dohru. Klub už rozdal první tresty fanouškům, zavřel Tribunu Sever a zároveň odstavil dva hráče A týmu. Tomáš Chorý a David Douděra podle šéfa klubu Jaroslava Tvrdíka za Slavii už nikdy nenastoupí.

Americký Senát se chystá projednat klíčový zákon o kryptu

Američtí senátoři se příští týden vrátí k dlouho očekávanému zákonu, který má nastavit jasnější pravidla pro kryptoměny. Návrh známý jako Clarity Act by mohl ukončit spor, v němž proti sobě stojí kryptofirmy a bankovní sektor.

Šéf Kanárských ostrovů se obával plavajících krys s hantavirem

Experti museli několik hodin před začátkem evakuace lodi, kterou zasáhla nákaza hantavirem, rozptýlit obavy, že by na Kanárské ostrovy mohli doplavat nakažení hlodavci. Podle španělských médií takovou obavu vyjádřil šéf regionální vlády souostroví Fernando Clavijo. Mimo jiné se odkazoval na text vytvořený umělou inteligencí, podle kterého jsou krysy výbornými plavci. Podle expertů je však vyloučené, že by se takovým způsobem mohl na Kanárských ostrovech hantavirus rozšířit.

Írán poslal USA odpověď na návrh na ukončení války, uvádí média

Írán zaslal Spojeným státům prostřednictvím Pákistánu svou odpověď na americký návrh na ukončení války, uvedla dnes odpoledne íránská státní média. Podle zdroje agentury Reuters Pákistán, který je zprostředkovatelem jednání, íránské sdělení převzal a předal ho Spojeným státům.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama