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

Útoky na lodě zvyšují napětí, jednání o konci války s Íránem váznou

Poslední útoky na lodní dopravu v Rudém moři a Ománském zálivu znovu zvýšily napětí kolem války s Íránem, zatímco jednání o jejím ukončení se znovu dostávají do slepé uličky. Teherán trvá na tom, že Hormuzský průliv zůstane uzavřen, dokud Spojené státy nepřijmou jeho podmínky, Washington mezitím zasáhl loď, která měla porušovat blokádu íránských přístavů.

V jackpotu americké loterie Powerball je miliarda dolarů

Jackpot americké loterie Powerball vzrostl na odhadovanou jednu miliardu dolarů, tedy necelých 21 miliard korun. Hlavní výhru se nepodařilo získat ani při pondělním slosování, a středeční tah tak nabídne teprve druhý miliardový jackpot v historii hry za poslední rok. Naposledy se o podobně vysokou částku hrálo loni na Štědrý den, kdy si hráč z Arkansasu odnesl 1,8 miliardy dolarů (téměř 38 miliard korun).

Pákistánský ministr v Íránu jednal o bezpečnosti, setkal se s prezidentem

Pákistánský ministr vnitra Muhsín Nakví navštívil Írán, aby tam projednal bezpečnostní situaci v regionu a spolupráci, uvedlo dnes podle agentury AFP pákistánské ministerstvo zahraničí. Mimo jiné se ministr setkal s íránským prezidentem Masúdem Pezeškjánem. Podle íránského zdroje agentury Reuters však Írán nyní nejedná o prodloužení příměří s USA. Právě Pákistán zprostředkovával minulá jednání o ukončení konfliktu mezi USA a Íránem, jenž začal koncem února americko-izraelskými údery na Írán.

Nehoda přetíženého trajektu v Zimbabwe si vyžádala nejméně

Na nejméně 44 stoupl počet obětí nehody přetíženého trajektu, který se převrátil na jezeře Kariba v Zimbabwe. Informovala o tom dnes zimbabwská policie. Zachránit se podařilo 77 lidí. Policie neposkytla aktuální údaje o tom, kolik lidí bylo zraněno ani kolik osob se stále pohřešuje, napsala agentura AP. Trajekt podle ní provozovala vládní agentura.

Americká SEC chystá nová pravidla pro nabídky kryptoaktiv

Americká Komise pro cenné papíry a burzy bude v pátek jednat o návrhu nových pravidel pro některé nabídky kryptoaktiv. Případné schválení by zatím pouze zahájilo přípravu regulace a otevřelo návrh veřejným připomínkám.

Glyfosát narušuje chování včel a omezuje jejich hledání potravy

Glyfosát, účinná látka používaná v herbicidech k hubení plevelů, může včelám škodit i v dávkách, které je přímo neusmrtí. Výzkumníci zjistili, že po pouhých třech dnech vystavení tomuto herbicidu se aktivita včel při hledání potravy snížila o 13 procent. Současně se změnilo složení chemických látek v jejich mozku, které souvisejí s jejich chováním.

Netflix chystá pokračování filmu Ad Vitam se Sophie Marceau

Francouzský akční thriller Ad Vitam dostane pokračování. Do hlavní role se vrátí Guillaume Canet, kterého doplní Sophie Marceau, Nicolas Duvauchelle a Mathieu Amalric. Natáčení už začalo ve Francii.

Jihokorejské akcie prudce vzrostly, táhly je Samsung a SK Hynix

Jihokorejský akciový trh ve středu výrazně posílil. Hlavní index KOSPI přidal čtyři procenta, když investoři nakupovali především akcie výrobců čipů Samsung Electronics a SK Hynix.

Kolumbie sčítá oběti ničivého zemětřesení

Záchranné týmy pokračují v pátrání po lidech zavalených pod troskami budov na západě Kolumbie. Zemětřesení o síle 7,4 si vyžádalo nejméně 181 mrtvých a tisíce zraněných. Úřady upozorňují, že bilance se může dál zvyšovat.

KLDR vystřelila do Japonského moře další balistickou raketu

Severní Korea dnes ze svého východního pobřeží vystřelila směrem k Japonskému moři balistickou raketu, která zřejmě dopadla mimo výlučnou ekonomickou zónu Japonska. S odvoláním na jihokorejskou armádu to napsala agentura Reuters. Stalo se tak necelý týden poté, co KLDR stejným směrem odpálila jinou balistickou raketu, a několik dní před společným americko-jihokorejským vojenským cvičením.

Thajská vláda v reakci na masovou střelbu přestala vydávat zbrojní průkazy

Thajská vláda v reakci na tragickou střelbu z minulého týdne okamžitě pozastaví vydávání nových povolení k nákupu a držení střelných zbraní. Čtrnáctiletý chlapec při útoku v provincii Nonthaburí nedaleko Bangkoku zastřelil osm lidí a následně spáchal sebevraždu.

Maďarský parlament zvolil Andráse Baku novým prezidentem

Maďarský parlament dnes zvolil bývalého předsedu nejvyššího soudu Andráse Baku novým maďarským prezidentem, uvedly tiskové agentury. Opozice volby bojkotovala, Baka byl jediný kandidát a zvolen byl hlasy vládní strany Tisza, která má ve 199členném parlamentu více než dvoutřetinovou většinu. V tajném hlasování Baku podle maďarské tiskové agentury MTI podpořilo 140 poslanců.

Cena zlata je na dvouměsíčním maximu. Trhy čekají na data o inflaci a sledují napětí v Íránu

Cena zlata v úterý během obchodování vystoupala na více než dvouměsíční maximum a následně se stabilizovala. Investoři čekají na nové údaje o inflaci ve Spojených státech, které mohou naznačit další směřování úrokových sazeb Fedu, zatímco nejistotu zvyšuje napětí kolem Íránu.

Třetina zemědělské půdy vytváří dvě třetiny škod pro přírodu

Zemědělství zabírá více než 40 procent obyvatelné pevniny a výrazně ovlivňuje klima i stav přírody. Dopady ale nejsou rozloženy rovnoměrně. Přibližně dvě třetiny ztrát biodiverzity a přirozeného ukládání uhlíku vznikají jen na třetině zemědělské půdy.

Jednoho mrtvého a dva raněné si vyžádal útok na sklad u Voroněže

Nejméně jednoho mrtvého a dva raněné si vyžádal nálet ukrajinských dronů na ruské město Voroněž, uvedl gubernátor Alexandr Gusev. Drony podle něj zapálily sklady nejmenované velké společnosti, podle médií hoří další sklad internetového prodejce Wildberries. Terčem ukrajinských dronů se podle místních úřadů stala také Orenburská oblast, ležící na rozhraní evropské a asijské části Ruska.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama