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

Letiště v Teheránu poprvé od začátku války obnovilo mezinárodní spoje

Letiště Imáma Chomejního v Teheránu dnes ráno obnovilo provoz pro komerční mezinárodní linky, informoval server BBC. Je to poprvé od 28. února, kdy americko-izraelské útoky na Írán spustily válku v regionu. Předminulý týden v ní začalo platit příměří.

Nejméně čtyři mrtví po nočních ruských útocích na Ukrajinu, přes 30 zraněných

Ukrajina v noci čelila rozsáhlému útoku 619 ruských dronů a 47 řízených střel a raket, oznámilo ukrajinské letectvo. Z toho 580 donů a 30 střel bylo sestřeleno nebo zneškodněno. Útok zabil čtyři lidi a dalších více než 30 osob utrpělo zranění, uvedl ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Nejméně 14 lidí bylo zraněno při ruském útoku na Dnipro, ranění jsou také v Charkovské, Černihivské či Oděské oblasti, dodal Zelenskyj. Kvůli ruskému útoku vyslalo Polsko preventivně do vzduchu stíhačky. Trosky dronu dopadly ve městě Galati na východě Rumunska, uvedlo rumunské ministerstvo obrany.

USA a Írán obnovují cestu k jednání

Spojené státy a Írán se znovu pokoušejí rozhýbat mírová jednání. Do Pákistánu míří zvláštní vyslanec Steve Witkoff a Jared Kushner, zatímco íránský ministr zahraničí Abbás Arákčí už dorazil do Islámábádu. Přímé setkání s americkou stranou ale Írán veřejně odmítá.

Bořil dostal stop na sedm zápasů sezona pro něj skončila

Kapitán Slavie Jan Bořil dohrál sezonu předčasně. Disciplinární komise mu po víkendovém zápase v Hradci Králové udělila trest na sedm soutěžních utkání. Obránce tak přijde o závěr ligy i nadstavbu a zasáhne až do dalšího ročníku.

Meta propustí tisíce lidí. Zaměstnanci mluví o posedlosti AI

polečnost Meta podle stanice ABC oznámila propuštění zhruba 8 000 zaměstnanců v nadcházejícím měsíci. Jde o zhruba 10 procent pracovní síly. Tisíce pracovních míst přitom nechá neobsazených. Hlavním důvodem jsou zvýšené výdaje na umělou inteligenci, na kterou letos vynaloží 135 miliard dolarů (asi 2,8 bilionu korun).

Benátkám dochází čas. Mohou zmizet pod mořem

Benátky, jedno z nejkrásnějších a turisticky nejvyhledávanějších měst světa, se kvůli změnám klimatu mohou stát minulostí. Podle nové zprávy budou v případě nečinnosti do konce století ztraceny. Zatímco město postupně klesá, mořská hladina stoupá. Současný systém protipovodňových zábran přestane stačit ještě v tomto století.

Sázel na únos Madura. Americký voják skončil v poutech

Americký voják speciálních jednotek zapojený do operace na sesazení venezuelského diktátora Nicoláse Madura byl zatčen za neoprávněné nakládání s utajovanými informacemi. Na predikčním trhu Polymarket vsadil na americký útok na jihoamerickou zemi a únos jejího prezidenta během několika hodin více než 33 tisíc dolarů (asi 683 tisíc korun).

Ruské drony útočily na Oděsu, zabily dva seniory a 15 zranily

Seniorský pár v noci na dnešek zemřel při ruském útoku na Oděsu, informovala ukrajinská Státní služba pro mimořádné informace (DSNS) a městská vojenská správa. Dalších 15 lidí je zraněných. Ruské bezpilotní letouny zasáhly obytné domy, civilní infrastrukturu i nákladní loď mířící do přístavu.

Příměří mezi Izraelem a Libanonem bylo prodlouženo o tři týdny, oznámil Trump

Izrael a Libanon se dohodly na prodloužení příměří o tři týdny. Křehké uklidnění situace ale dál provázejí útoky, politické napětí i nejistota kolem role Hizballáhu. Informovaly o tom agentury Reuters a AP News.

Trump chce koupit Spirit Airlines za peníze daňových poplatníků

Americký prezident Donald Trump zvažuje neobvyklý zásah do leteckého trhu. Místo klasické finanční pomoci by stát podle něj mohl koupit zadlužené Spirit Airlines, stabilizovat firmu a později ji prodat se ziskem. Cílem má být záchrana pracovních míst i udržení konkurence mezi aerolinkami.

Čelní srážka dvou vlaků v Dánsku. Pět lidí je v kritickém stavu

V Dánsku na železničním přejezdu severozápadně od Kodaně se ve čtvrtek brzy ráno čelně srazily dva vlaky. Nehoda si podle zdravotnických zdrojů vyžádala pět těžce zraněných a dalších třináct lidí utrpělo lehčí zranění.

Třinec vyrovnal finále na 2:2 a zlomil Pardubice doma

Finále extraligy nabralo dramatický směr. Třinec zvládl i druhý domácí zápas a po výhře 4:2 dorovnal sérii s Pardubicemi na 2:2. Oceláři tak rychle odpověděli na úvodní porážky z venku a znovu ukázali, že se s nimi musí počítat.

Velšští farmáři žalují firmu kvůli plánovaným elektrickým vedením

Pět set velšských farmářů míří k soudu. Podali hromadnou žalobu na energetickou firmu Green Gen Cymru. Tvrdí, že při plánování nových tras elektrických stožárů porušuje jejich práva a zastrašuje místní lidi.

Rusko bude pozváno na summit G20 na Floridě, mluví se o účasti Putina

Rusko obdrží pozvánku na summit zemí G20, který se bude konat v prosinci na Floridě, napsala v noci na dnešek agentura AFP s odvoláním na zdroj z Bílého domu. List Washington Post s odkazem na představitele administrativy Donalda Trumpa napsal, že prezident má v úmyslu pozvat na schůzku v Miami i šéfa Kremlu Vladimira Putina. Sám Trump dnes novinářům řekl, že o pozvánce pro Putina neví a že pochybuje, že by Putin přijel, i když by to podle něj bylo přínosné. Moskva se k možné Putinově účasti na summitu přímo nevyjádřila.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama