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

Miliony vyhozených vapů zatěžují recyklaci

Británie má i po zákazu jednorázových elektronických cigaret problém s odpadem z vapů. Miliony zařízení a náplní končí každý týden v koších nebo ve špatných recyklačních nádobách. Pro třídicí linky to znamená víc práce, riziko požárů a další zátěž pro systém, který na podobný objem malých elektrozařízení není dobře připravený.

NextEra spojí síly s Dominionem kvůli rostoucí spotřebě elektřiny

Americká energetická společnost NextEra Energy převezme konkurenta Dominion Energy v akciové transakci za zhruba 67 miliard dolarů. Spojení vytvoří největší regulovanou elektrárenskou firmu na světě podle tržní hodnoty a posílí roli energetiky v závodu o napájení datových center pro umělou inteligenci.

USA a Nigérie v neděli podnikly další útoky proti IS na severovýchodě Nigérie

Spojené státy ve spolupráci s nigerijskou vládou v neděli podnikly další útoky proti teroristické organizaci Islámský stát (IS) na severovýchodě Nigérie. V tiskové zprávě o tom dnes informovalo velitelství amerických sil pro Afriku (AFRICOM). Nigerijská armáda podle agentury Reuters uvedla, že při úderech zemřelo přes 20 ozbrojenců organizace Islámský stát v západní Africe (ISWAP).

Loď s hantavirem zakotvila v Rotterdamu k dezinfekci, posádka půjde do karantény

Do nizozemského přístavu Rotterdam dnes dopoledne připlula výletní loď MV Hondius, na níž se v dubnu objevila nákaza smrtelným hantavirem. Plavidlo, z něhož se cestující vylodili už dříve, dovezlo 25 členů posádky, dva lékaře a tělo jedné ze zemřelých cestujících, informují tiskové agentury. Přímo z lodi míří posádka do karantény, kde by měla strávit šest týdnů. Loď, jejíž osud vzbudil celosvětové obavy z možného šíření nákazy, nyní čeká důkladná dezinfekce.

Maďarský prezident řekl, že nevidí ústavní nebo právní důvody ke své rezignaci

Maďarský prezident Tamás Sulyok nevidí ústavní nebo právní důvody pro to, aby rezignoval. Řekl to v rozhovoru, který dnes zveřejnil server index.hu. Agentura MTI připomíná, že nový maďarský premiér Péter Magyar vyzval Sulyoka a další veřejné činitele, aby odešli do konce května, jinak je odvolá. Označuje je za loutky bývalého dlouholetého předsedy vlády Viktora Orbána.

KOMENTÁŘ: Nechce být za hvězdu. Warsh povládne Fedu jinak než Powell, řeší ale stejný problém

V pátek oficiálně vypršel mandát předsedovi Fedu Jeromu Powellovi, pondělkem začíná funkční období Kevina Warshe. I když chvíli potrvá, než se nový komandant americké centrální banky úplně chopí moci, už teď musí řešit, jak moc bude chtít vyslyšet přání Donalda Trumpa, které je v rozporu se současnou ekonomickou situací.

Evropa prohrává závod o AI. Dusí ji drahé energie

Evropa chce konkurovat USA a Číně v oblasti umělé inteligence (AI). Tyto ambice by však mohly podkopat vysoké ceny energií, což je problém, který zhoršila americko-izraelská válka s Íránem. Ceny ropy rostou a drží se nad psychologickou hranicí 100 dolarů za barel.

Jih Číny zasáhlo zemětřesení o síle 5,2 stupně, dva lidé zemřeli

Oblast Kuang-si na jihu Číny dnes brzy ráno zasáhlo zemětřesení o síle 5,2 stupně. Agentura AFP s odkazem na místní státní média informovala, že při otřesech zemřeli dva lidé a zřítilo se 13 budov.

Vingegaard vyhrál druhou etapu na Giru a před časovkou stáhl ztrátu

Jonas Vingegaard zvládl další důležitý krok při své premiéře na Giru d’Italia. Dánský favorit vyhrál devátou etapu s cílem na Corno alle Scale a připsal si už druhý triumf v letošním ročníku. V závěrečném stoupání setřásl Felixe Galla a znovu ukázal, že v kopcích působí nejjistěji ze všech favoritů. Růžový dres ale dál drží Portugalec Afonso Eulálio. Dobře si vedl také Jan Hirt, který zůstává ve hře o elitní desítku.

Ukrajina po dalších ruských útocích hlásí jednoho mrtvého a kolem 40 zraněných

Jednoho mrtvého a kolem 40 zraněných si vyžádaly další útoky, které ruská armáda podnikla na různých místech na Ukrajině. Dnes o tom informují ukrajinské úřady. Jen v Dnipru, které zasáhly ruské rakety, utrpělo zranění 18 lidí, mezi nimi dvouletá dívka a desetiletý chlapec. Ruská armáda proti Ukrajině poslala 22 raket a přes 520 dronů, uvedly ukrajinské vzdušné síly. Hlavním cílem útoku bylo podle nich Dnipro a Dněpropetrovská oblast.

Dochází vám čas. Trump opět pohrozil Íránu vyhlazením

Americký prezident Donald Trump varoval Írán, že čas pro přijetí mírové dohody se krátí s tím, že pokud tak rychle neučiní, dojde k obnovení útoků. Konflikt se ocitl v patové situaci. Obě válčící strany se nejsou schopny shodnout na mírových podmínkách. Napětí na Blízkém východě tak opět roste, terčem útoků se staly Spojené arabské emiráty.

Sparta rozhodla v Liberci až v závěru

Sparta zvládla 4. kolo ligové nadstavby ve skupině o titul a vyhrála v Liberci 2:0. Dlouho se hrálo bez branek a bez větších šancí. Pražský tým ale v poslední desetiminutovce dvakrát udeřil a potvrdil druhé místo v tabulce. Liberec zakončí sezonu na šesté příčce.

USA vyhodnocují možnou hrozbu dronových útoků ze strany Kuby

Kuba si pořídila více než 300 vojenských dronů a nedávno začala projednávat plány jejich případného využití k útokům na americkou základnu Guantánamo na Kubě, americké vojenské lodě, případně na floridský ostrov Key West, který leží jen 160 kilometrů severně od Havany. S odvoláním na vysoce postaveného amerického představitele to dnes napsal server Axios.

Úder dronu způsobil požár v jaderné elektrárně v SAE, únik radioaktivity nehrozí

Po úderu dronu dnes vypukl požár ve vnějším okruhu jaderné elektrárny ve Spojených arabských emirátech (SAE), jediné v arabském světě. Útok si nevyžádal zraněné a nezpůsobil únik radioaktivity, poukázal však na riziko opětovného zažehnutí americko-izraelské války s Íránem, v níž nyní platí křehké příměří. Informovaly o tom tiskové agentury s odvoláním na tamní úřady.

Do vedení Fatahu byl zvolen i syn šéfa Palestinské autonomie Jásir Abbás

Do vlivného ústředního výboru palestinské strany Fatah byl tento týden zvolen i nejstarší syn šéfa Palestinské autonomie Jásir Abbás, informovala dnes agentura AFP. Nacionalistický sekulární Fatah je vládní stranou na Izraelem okupovaném Západním břehu, kde má omezenou správu Palestinská autonomie, a jeho lídrem je už dvě dekády Mahmúd Abbás. Deník The New York Times (NYT) v této souvislosti připomněl, že tohoto nyní devadesátiletého politika mnozí kritizují za autoritářství a korupci.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama