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

Maersk hlásí silný zisk, zároveň varuje: Světové dopravě dochází kapacita!

Geopolitické otřesy zatím globální lodní dopravu nezasáhly, omezené kapacity přístavů a kamionové dopravy by ale mohly vést ke zpoždění dodávek a k růstu sazeb za přepravu. V televizi CNBC to dnes řekli šéfové dvou velkých světových kontejnerových přepravců – dánské firmy Maersk a německé Hapag-Lloyd. Obě firmy také zveřejnily výsledky hospodaření za druhé čtvrtletí, podle kterých se Maersku dařilo výrazně lépe.

V letadle, které Trump při odletu ze summitu NATO opustil, zůstali dva ministři

Dva členové kabinetu amerického prezidenta Donalda Trumpa zůstali při odletu ze summitu NATO v Turecku v letounu, který prezident z bezpečnostních důvodů opustil, informoval zpravodajský server CBS News.

Miliardový jackpot v loterii Powerball padl. Zatím neznámý šťastlivec vsadil v Illinois

Americká loterie Powerball má nového miliardáře. Výherní tiket se ziskem jackpotu ve výši 1,04 miliardy dolarů (zhruba 23 miliard korun) byl prodán ve státě Illinois. Jde o nejvyšší hlavní výhru v loterii od loňského roku.

Zemětřesení v Kolumbii má dosud 265 obětí, 496 lidí se pohřešuje

Pondělní zemětřesení v Kolumbii, nejsilnější za téměř padesát let, si dosud vyžádalo nejméně 265 obětí na životech, dalších 496 lidí se pohřešuje. Zranění utrpělo téměř 3500 lidí. Novinářům to ve středu večer tamního času (v noci na dnešek SELČ) podle agentur řekl kolumbijský prezident Abelardo de la Espriella. Současně oznámil záměr vyhlásit v zemi stav ekonomické nouze.

Rusko zaútočilo na přístav Izmajil, úřady hlásí dva mrtvé v Oděské oblasti

Strojvedoucí a jeho pomocník zahynuli při útoku ruského dronu na osobní vlak v Oděské oblasti na jihu Ukrajiny, 340 cestujících se podařilo evakuovat do bezpečí, oznámily dnes ukrajinské železnice. Rusko v noci na dnešek zaútočilo na ukrajinský říční přístav Izmajil v Oděské oblasti na hranicích s Rumunskem, kde vypukl požár a vznikly škody, uvedl krizový štáb okresní státní správy. Zranění utrpěla 18letá dívka, informoval náčelník oblastní správy Oleh Kiper. Ukrajinská obrana zneškodnila 111 ze 133 ruských dronů, tvrdí ukrajinské letectvo.

V Texasu havaroval útočný vrtulník americké armády, zahynuli dva vojáci

V Texasu ve středu havaroval vrtulník typu Apache americké armády, zahynuli oba vojáci na palubě. Při pádu stroje do pole vypukl rozsáhlý požár vegetace, kvůli němuž muselo být evakuováno několik obydlí. Informovaly o tom v noci na dnešek SELČ tiskové agentury s odvoláním na místní představitele.

Strnadova CSG získala v Polsku další miliardový kontrakt

Czechoslovak Group dál posiluje své postavení v Polsku. Skupina miliardáře Michala Strnada dodá tamní zbrojovce Huta Stalowa Wola stovky podvozků Tatra za více než 150 milionů eur, tedy téměř 3,7 miliardy korun. Polská armáda je využije pro taktická vozidla Waran 4x4 a Heron 6x6. Pro CSG jde během jediného týdne už o druhý významný obchod s polským obranným průmyslem.

Ruské úřady hlásí požár v Baškirsku a ukrajinské útoky na Orenburskou oblast

Dronový útok způsobil požár v průmyslové zóně ve městě Salavat, kde se nachází velká ropná rafinérie a petrochemický komplex. Dnes to na síti Telegram uvedl gubernátor Baškirska Radij Chabirov. Ruské úřady hovoří také o útoku na Orenburskou oblast.

V Rumunsku odstavují jadernou elektrárnu kvůli nízké hladině vody v Dunaji

V Rumunsku dnes ráno začali odstavovat i druhý reaktor jaderné elektrárny Cernavoda, oznámil podle agentury AFP její provozovatel státní společnost Nuclearelectrica. Důvodem je nízká hladina vody v Dunaji kvůli dlouhodobému suchu. První ze dvou funkčních reaktorů této elektrárny, která dodává asi pětinu místní spotřeby elektřiny, byl odstaven už 28. července.

Karoline Leavitt skončí v pozici mluvčí Bílého domu, oznámil Trump

Mluvčí Bílého domu Karoline Leavittová na konci měsíce opustí svou funkci. Oznámil to dnes večer americký prezident Donald Trump na své sociální síti Truth Social.

Aktuální epidemie eboly může být nejvražednější v historii, varuje šéf WHO

Současná epidemie eboly v Demokratické republice Kongo může při současném tempu šíření překonat dosud nejsmrtelnější epidemii této nemoci v historii. Uvedl to generální ředitel Světové zdravotnické organizace (WHO) Tedros Adhanom Ghebreyesus.

Putin poprvé navštívil sporné Kurilské ostrovy, Japonsko protestuje

Ruský prezident Vladimir Putin dnes navštívil Iturup, největší z jižních Kurilských ostrovů, na něž si dlouhodobě kladou územní nárok Rusko i Japonsko. Informovala o tom ruská státní agentura TASS, která zdůraznila, že jde o první Putinovu osobní návštěvu tohoto souostroví. Šéf Kremlu tak učinil den po rozsáhlém cvičení ruské Tichomořské flotily a poté, co KLDR odpálila další balistickou střelu do Japonského moře, připomněla agentura Reuters. Tokio Putinův krok důrazně odsoudilo.

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.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama