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

Rakousko izolovalo člověka s podezřením na ebolu

Rakouské úřady řeší možné zavlečení eboly do země. Člověk, který se vrátil z Ugandy, má příznaky odpovídající nákaze, první test ale infekci nepotvrdil. Lékaři teď čekají na druhý rozbor a hygienici zjišťují, s kým byl pacient v kontaktu.

Netanjahu nařídil armádě převzít kontrolu nad 70 procenty Pásma Gazy

Izraelský premiér Benjamin Netanjahu rozkázal armádě, aby ignorovala podmínky říjnového příměří a převzala kontrolu nad 70 procenty Pásma Gazy. Podle agentury AFP to prohlásil ve videu vysílaném v jedné z místních televizí. Izrael momentálně podle Netanjahua ovládá 60 procent tohoto palestinského území. To je více, než předpokládala dohoda o příměří z loňského října.

Rohlík se poprvé dostal do zisku

Rohlík hlásí důležitý zlom. Skupina v posledním kvartálu fiskálního roku, který skončil v dubnu, poprvé vykázala kladný provozní výsledek EBITDA a zároveň dál výrazně rostla. Zakladatel Tomáš Čupr tím chce uzavřít debaty o tom, zda online supermarket dokáže po letech investic skutečně vydělávat.

USA a Írán dosáhly dohody o memorandu, nyní se čeká na souhlas Trumpa

Spojené státy a Írán podle serveru Axios dosáhly dohody na 60denním memorandu o porozumění, které by prodloužilo současné příměří a položilo základy pro rozhovory o íránském jaderném programu. Text nyní čeká na souhlas amerického prezidenta Donalda Trumpa, doplnil server s odvoláním na dva americké úředníky a jeden zdroj zapojený do zprostředkování jednání. Podle zdrojů serveru The Times of Israel (ToI) jsou tyto informace nepřesné, žádná ze stran zatím nedala konečnou odpověď.

Muž pobodal a zranil několik lidí na švýcarském nádraží. Policie ho zadržela

Ve švýcarském Winterthuru vypukla ve středu ráno panika poté, co muž ozbrojený nožem zaútočil v prostoru hlavního vlakového nádraží na několik lidí. Při incidentu utrpěly zranění tři osoby a policie krátce po útoku podezřelého zadržela.

Stan Lee se vrací díky umělé inteligenci

Stan Lee zemřel v roce 2018, jeho jméno ale z popkultury nikdy nezmizelo. Teď se kolem legendy Marvelu rozbíhají hned dva výrazné projekty. Jeden chce ukázat složité poslední roky jeho života, druhý využívá umělou inteligenci k návratu jeho hlasu a podoby.

Švédsko se chystá darovat Ukrajině několik gripenů JAS 39 C/D

Švédská vláda se chystá oznámit, že daruje Ukrajině "několik" vojenských letounů Gripen starší verze JAS 39 C/D. Zároveň zahájí jednání s Kyjevem o plánovaném prodeji strojů v nejmodernější verzi E. Ukrajina bude tento nákup financovat s pomocí půjčky od Evropské unie. Bez uvedení zdroje o tom ve středu pozdě večer informoval švédský deník Aftonbladet.

Ukrajina ratifikovala dohodu o půjčce 90 miliard eur od Evropské unie

Ukrajinský parlament dnes jasnou většinou hlasů ratifikoval dohodu s Evropskou unií o půjčce ve výši 90 miliard eur (2,2 bilionu Kč). Informovala o tom agentura Reuters. Peníze jsou rozdělené na roky 2026 a 2027 a první platbu slíbila Evropské unie poskytnout nejpozději na začátku června. Dvě třetiny půjčky půjdou na obranu před ruskou invazí a zbývající třetinu Ukrajina využije v rozpočtu k reformám a modernizaci.

Ukrajina hlásí noční útoky 147 ruskými drony, Rusko oznámilo ukrajinské údery

Rusko během noci na dnešek zaútočilo na Ukrajinu 147 drony a raketou Kinžal. Na síti Telegram o tom ráno informovala ukrajinská protivzdušná obrana. Údery bezpilotními stroji oznámilo i ruské ministerstvo obrany, podle kterého ruské síly zlikvidovaly 62 ukrajinských dronů. Ukrajina se od února 2022 brání ruské invazi a součástí bojů jsou dronové útoky obou stran konfliktu.

Ropa opět zdražuje po íránském úderu na americkou základnu

Írán zaútočil na nespecifikovanou americkou základnu na Blízkém východě, uvedla stanice CNBC. Stalo se tak po americkém preventivním úderu na cíle v jižním Íránu. Ceny ropy reagují růstem, stále se však pohybují pod psychologickou hranicí 100 dolarů za barel.

USA při úderu na loď v Tichém oceánu zabily dva muže, označily je za pašeráky

Armáda Spojených států ve středu při útoku na loď na východě Tichého oceánu zabila dva muže. V noci na dnešek SELČ to oznámilo to velitelství americké armády SOUTHCOM, které na síti X zveřejnilo záznam úderu. Velitelství dále uvedlo, že plavidlo se používalo k pašování drog a že oba zabití členové posádky byli narkoteroristé.

Jill Biden o debatě manžela s Trumpem: Myslela jsem, že má Joe mrtvici

Jill Biden v nedělním rozhovoru s televizí CBS přiznala, že předvolební debata z roku 2024 ji „vyděsila k smrti“. Bála se, že její manžel, bývalý demokratický prezident Joe Biden, má během živého vysílání mrtvici. Předvolební debata vedla k sérii událostí, které vyústily v odstoupení Bidena z předvolební kampaně.

USA patrně útočily na íránskou základnu, Teherán provedl odvetný úder

Spojené státy oznámily, že provedly nové "obranné" údery v jižním Íránu. Světové agentury to uvedly s odvoláním na nejmenovaného amerického činitele. Podle agentury AFP americký představitel ve středu večer řekl, že americká armáda sestřelila čtyři íránské drony a provedla letecké údery na pozemní základnu na jihu země. Jde o druhou takovou operaci v tomto týdnu. Íránské revoluční gardy uvedly, že v reakci na úder poblíž letiště Bandar Abbásu udeřily na americkou leteckou základnu. Neupřesnily kde, ale vzdušné útoky hlásil Kuvajt.

Odvolaná ministryně spravedlnosti USA Pam Bondi oznámila, že má rakovinu

Bývalá americké ministryně spravedlnosti Pam Bondi trpí rakovinou štítné žlázy. Oznámila to jen několik týdnů poté, co ji prezident Donald Trump odvolal z čela ministerstva.

Zelenskyj požádal Trumpa o další rakety na protivzdušnou obranu

Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj v dopise svému americkému protějšku Donaldu Trumpovi a Kongresu Spojených států naléhavě požádal o dodání dalších raket Patriot na protivzdušnou obranu. Ukrajina jich má kritický nedostatek v situaci, kdy Rusko zesílilo útoky na Kyjev a dalšími údery hrozí. O dopise dnes informovaly tiskové agentury AFP a Reuters. Ukrajina se pátým rokem brání ruské vojenské invazi.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama