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

Reklama

Doporučujeme

Hizballáh odmítl obvinění ze zabití francouzského vojáka mise OSN v Libanonu

Na jihu Libanonu byl dnes při přestřelce s neznámými ozbrojenci zabit francouzský voják mírových jednotek OSN (UNIFIL) a další tři byli zraněni. Oznámil to francouzský prezident Emmanuel Macron na síti X a z útoku obvinil militantní hnutí Hizballáh, které ale svoji účast popřelo. Libanonský premiér Naváf Salám úder odsoudil a nařídil okamžité vyšetření incidentu, ke kterému se zatím žádná strana nepřihlásila, píše agentura AFP.

Muž původem z Moskvy zabil na ulici v Kyjevě šest lidí, policie ho zastřelila

Nejméně šest lidí dnes zahynulo a dalších deset bylo zraněno poté, co útočník začal střílet z automatické zbraně na ulici v obytné čtvrti na jihu Kyjeva. Policie jej po neúspěšném pokusu o vyjednávání zastřelila při zásahu v supermarketu, kam se následně uchýlil se čtyřmi rukojmími. Oznámili to ukrajinští představitelé. Podle prokuratury útočil 58letý muž z Moskvy.

Po nočních ruských útocích jsou dva zranění v Charkovské oblasti

Ruský útok si v noci na dnešek vyžádal dva zraněné v Charkovské oblasti, informují místní úřady. V Černihivské oblast je po útoku na energetickou infrastrukturu bez proudu asi 380.000 odběratelů, uvedla distribuční společnost. Ruské úřady informovaly o ukrajinských útocích v Leningradské oblasti a na Ruskem anektovaném poloostrově Krym. Podle ukrajinských médií zasáhla Ukrajina také rafinerii v Samarské oblasti.

Izraelská armáda vytvořila v jižním Libanonu žlutou linii příměří, po vzoru Gazy

Izraelská armáda vytvořila v jižním Libanonu žlutou linii příměří. A to po vzoru obdobné linie, kterou po vyhlášení příměří v Pásmu Gazy vyznačila území, jež má pod kontrolou. Armáda zároveň uvedla, že za uplynulý den již udeřila na několik podezřelých, kteří se k této demarkační linii ze severní strany přiblížili, informuje dnes agentura AFP.

Nejméně dvě lodě se v Hormuzském průlivu dostaly pod palbu

Nejméně dvě obchodní lodě se dostaly pod palbu, když se pokusily proplout Hormuzským průlivem. S odkazem na bezpečnostní zdroje o tom dnes informuje agentura Reuters. Kapitán jednoho tankeru oznámil, že na plavidlo bez varování zahájily palbu čluny íránských revolučních gard.

Uvízlá velryba znovu upozornila na stav oceánů

U německého ostrova Poel už týdny bojuje o život keporkak, který uvízl v mělké vodě Baltského moře. Případ znovu otevírá otázku, jak silně člověk zasahuje do života velryb, ať už lodní dopravou, rybolovem, hlukem pod hladinou nebo proměnou mořského prostředí.

Obří televizní fúze dostala stopku

Americký soud dočasně zastavil spojení dvou velkých televizních společností Nexstar a Tegna. Jde o obchod za zhruba šest miliard dolarů, který by výrazně proměnil trh s místními televizními stanicemi ve Spojených státech.

Jak vznikl spor mezi Trumpem a papežem Lvem

Americký prezident Donald Trump se v posledních dnech ostře pustil do papeže Lva XIV. Spor odstartovaly rozdílné postoje k válce s Íránem a později se rozšířil i na migraci, roli církve a to, jestli má hlava katolické církve komentovat politiku. Z výměny názorů se rychle stal veřejný konflikt, do kterého vstoupili i další američtí politici.

Izrael už nebude bombardovat Libanon, má to zakázané od USA

Izrael už nebude bombardovat Libanon. Má to zakázané od USA, uvedl dnes americký prezident Donald Trump na své síti Truth Social. Doplnil, že Spojené státy budou spolupracovat s Libanonem a odpovídajícím způsobem se vypořádají se situací ohledně proíránského militantního hnutí Hizballáh.

Historická dohoda na dosah? V Libanonu platí dočasné příměří

Americký prezident Donald Trump oznámil platné desetidenní příměří mezi Izraelem a Libanonem a „brzký konec“ války s Íránem, uvedla agentura AP. Příměří slibuje pauzu v bojích a odstranění jedné z překážek pro dohodu mezi Washingtonem, Tel Avivem a Teheránem.

Nový prezident Barmy nařídil zrušení všech rozsudků smrti

Čerstvě zvolený prezident Barmy Min Aun Hlain dnes nařídil zrušit všechny rozsudky ukládající trest smrti, informovala agentura AFP. Jde o první oficiální opatření, které hlava státu od nástupu do funkce zavedla. Prezident a zároveň bývalý šéf armády tak učinil v rámci rozsáhlejší amnestie u příležitosti barmského buddhistického Nového roku Thingyan.

Izrael podle Libanonu porušuje příměří, Hizballáh zaútočil na izraelské vojáky

Izrael pokračuje v bombardování jižního Libanonu i po začátku vyhlášeného příměří, uvedla dnes nad ránem podle agentur Reuters a AFP libanonská média. Militantní šíitské hnutí Hizballáh naproti tomu uvedlo, že v reakci na izraelské útoky bombardovalo skupinu izraelských vojáků na jihu Libanonu. Žárné škody ani oběti nejsou hlášeny. Americký prezident Donald Trump Hizballáh vyzval, aby klid zbraní neporušoval. Generální tajemník OSN António Guterres apeloval na dodržování příměří všemi stranami, píše Reuters.

Bílý dům spouští systém pro navrácení miliard z cel. Má to ale háček

Administrativa amerického prezidenta Donalda Trumpa spustí příští týden slibovaný portál pro navracení peněz z cel uvalených během „Dne osvobození“ na základě legislativy o mezinárodních nouzových ekonomických pravomocích (IEEPA), kterou označil Nejvyšší soud za nezákonnou. Tento krok se setkal s pozitivními ohlasy, odpovědnost za získání svých peněz však klade na samotné dovozce.

Hegseth: Americká blokáda íránských přístavů potrvá tak dlouho, jak bude třeba

Spojené státy budou pokračovat v blokádě íránských přístavů tak dlouho, jak bude třeba, prohlásil dnes šéf Pentagonu Pete Hegseth na tiskové konferenci ve Washingtonu. Americké síly na Blízkém východě jsou podle něj rovněž připraveny obnovit útoky na Írán v případě, že Teherán s Washingtonem neuzavře mírovou dohodu. Ta je podle amerického ministra Íráncům na dosah.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama