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

Izrael odmítá Trumpův mírový plán pro Gazu, oznámil premiér Netanjahu

Izraelský premiér Benjamin Netanjahu odmítl patnáctibodový plán amerického prezidenta Donalda Trumpa pro poválečné uspořádání Pásma Gazy. Prohlásil, že Izrael nestáhne své vojáky, dokud nebude palestinské hnutí Hamás skutečně odzbrojeno.

Vyčerpané české turisty v Rakousku zachraňovaly policejní vrtulníky

O dvou víkendových případech letecké záchrany vyčerpaných českých turistů v rakouských Alpách dnes informují rakouská média. Skupina čtyř českých turistů se ocitla v nouzi a na konci byla zcela vyčerpaná na túře pod rakouskou horou Traunstein. Češi přecenili své síly a slepě se spoléhali na aplikaci, píše dnes o sobotní události server Kronen Zeitung. Ve druhém případě policejní vrtulník v sobotu zachraňoval českou rodinu s vyčerpanou desetiletou dívkou na hoře Grosser Donnerkogel. Píše o tom server MeinBezirk.

České hotely ubytovaly 6,4 milionu hostů. Cizinci zůstávají hlavně v Praze

Cestovní ruch v Česku ve druhém čtvrtletí mírně rostl. Tuzemská ubytovací zařízení navštívilo 6,4 milionu lidí, meziročně o půl procenta více. Zahraniční turisté se však nadále soustřeďují především do Prahy, zatímco regiony spoléhají hlavně na domácí klientelu.

Zemřel otec Lionela Messiho Jorge. Synovi pomáhal v kariéře od jeho 14 let

Ve věku 68 let zemřel Jorge Messi, otec argentinské fotbalové hvězdy Lionela Messiho. Dlouhodobě se potýkal se zdravotními problémy. Zemřel v nemocnici ve svém rodném městě Rosario.

Filmová The Legend of Zelda údajně našla Ganondorfa

Připravovaná hraná adaptace herní série The Legend of Zelda má mít svého hlavního padoucha. Ganondorfa si podle médií zahraje australský herec Uli Latukefu, známý především ze seriálů Young Rock a Marco Polo. Obsazení však zatím nebylo oficiálně potvrzeno.

Húsíové tvrdí, že zasáhli saúdskoarabskou rafinerii na pobřeží Rudého moře

Jemenští Húsíové zasáhli rafinerii společnosti Aramco na saúdskoarabském pobřeží Rudého moře. Oznámil to dnes podle agentury AFP vojenský mluvčí povstalecké skupiny podporované Íránem. Húsíové tak pokračují v útocích z posledních týdnů na Saúdskou Arábii, zejména na ropnou infrastrukturu a tankery v Rudém moři.

Dva mrtvé si vyžádal ruský úder na Charkov, tři mrtvé nálet na Belgorod

Dva mrtvé a 12 raněných si v noci na dnešek vyžádal ruský útok na Charkov, zaměřený na obytné budovy. Oznámil to ráno starosta druhého největšího ukrajinského města Ihor Terechov. Téměř dvě desítky raněných měl za následek ruský útok na Oděsu a Dněpropetrovskou oblast, uvedly ukrajinské úřady. Tři lidé přišli o život a 25 utrpělo zranění při rozsáhlém náletu ukrajinských dronů na Belgorod na západě Ruska, upřesnil úřadující gubernátor regionu Alexandr Šuvajev, který původně informoval o 13 raněných, včetně dvou dětí.

Syn Joea Bidena promluvil o těžkém boji svého otce s rakovinou

Joe Biden podle svého syna svádí těžký boj s rakovinou prostaty. Hunter Biden v rozhovoru řekl, že se nemoc dál šíří a bývalému americkému prezidentovi způsobuje silné bolesti.

Senát USA schválil návrh, který má odvrátit shutdown před volbami do Kongresu

Senát Spojených států ovládaný republikány dnes schválil návrh zákona o dočasném financování federální vlády do 11. prosince. Cílem opatření je předejít před listopadovými volbami do Kongresu takzvanému shutdownu, tedy omezení chodu vlády v důsledku neschváleného financování. Píše o tom agentura Reuters.

Mezi zabitými po ruských útocích na Kyjev je i dítě

Nejméně tři lidé včetně jednoho dítěte zemřeli při nočních ruských útocích na Kyjev a jeho okolí. Další tři lidé utrpěli zranění. Podle ukrajinských úřadů Rusové použili mimo jiné balistické rakety.

Tisza nominovala na maďarského prezidenta bývalého šéfa nejvyššího soudu

Maďarská vládní strana Tisza vybrala bývalého předsedu nejvyššího soudu Andráse Baku za svého kandidáta na prezidenta, informovaly tiskové agentury. Očekává se, že András Baka bude v úterý zvolen v parlamentu novou hlavou státu.

Dron pronikl do bulharského vzdušného prostoru, explodoval kilometr od plynovodu

Dron dnes vnikl z Rumunska do bulharského vzdušného prostoru a explodoval poblíž plynovodu. Oznámil to dnes podle tiskových agentur bulharský premiér Rumen Radev. Dron podle něj nesl velké množství výbušnin, píše agentura DPA.

Ukrajinské drony opět zaútočily na ruské rafinérie, úřady informují o raněných

Ukrajinské drony opět zaútočily na ilskou rafinérii na jihu evropského Ruska. V podniku vypukl požár, nálet si vyžádal pět raněných, informoval krizový štáb Krasnodarského kraje. Další dva lidi zranil dron v Zadonsku na Donu, oznámil gubernátor Lipecké oblasti Igor Artamonov. Ruské úřady informovaly o zničení stovek ukrajinských dronů během uplynulé noci. Ukrajinské drony podle Kyjeva zasáhly rafinérie v Ilsku a v Syzrani.

Mořské řasy zaplavují Karibik a ohrožují pobřeží i cestovní ruch

Karibské pobřeží, Mexický záliv i část Atlantiku letos zasáhl mimořádně rozsáhlý výskyt hnědých mořských řas rodu sargassum. Na plážích se hromadí miliony tun biomasy, která po vyplavení rychle zahnívá, zhoršuje kvalitu vody, omezuje život mořských organismů a zároveň působí značné problémy turistickým oblastem závislým na návštěvnících.

Tajfun Dolphin na jihu Japonska zranil šest lidí, 50.000 domů je bez proudu

Tajfun Dolphin zasáhl na jihu Japonska prefektury Okinawa a Kagošima, kde zranil šest lidí a více než 50.000 domů připravil o dodávky elektřiny. Na příchod tajfunu se kvůli riziku záplav a sesuvů půdy v důsledku předpovídaných prudkých srážek připravují také na východním pobřeží Číny, kde úřady uzavřely školy a turisty vyhledávaná místa, uvedly tiskové agentury.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama