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

Pogačar vyrovnal rekord Tour de France pátým celkovým triumfem

Tadej Pogačar završil letošní Tour de France pátým celkovým vítězstvím a zařadil se mezi nejúspěšnější cyklisty historie. Závěrečnou etapu v Paříži ovládl Mathieu van der Poel, zatímco český jezdec Mathias Vacek pomohl stáji Lidl Trek k triumfu v týmové soutěži. Na slavnostním dojezdu nechyběly ani další výrazné české stopy.

Volodymyr Zelenskyj je na návštěvě Británie, přijme ho premiér

Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj dorazil do Spojeného království, kde se setká s novým britským premiérem Andym Burnhamem. Jde o první návštěvu zahraničního státníka od Burnhamova nástupu do funkce a podle britské vlády symbolizuje mimořádně úzké vztahy mezi oběma zeměmi.

Choupenitch považuje titul mistra světa za největší úspěch kariéry

Alexander Choupenitch se po návratu z mistrovství světa v Hongkongu netajil tím, že zisk světového titulu řadí nad olympijský bronz z Tokia. Český fleretista se stal prvním mužským mistrem světa v historii domácího šermu a zároveň ovládl i celkové hodnocení Světového poháru. Za úspěchem podle něj stojí dlouhé roky systematické práce i silné zázemí.

Pláže v Normandii a bájný Olymp nově chrání UNESCO

Pláže, na nichž se během druhé světové války vylodili spojenečtí vojáci, získaly mezinárodní ochranu. Na seznam světového dědictví přibyla také nejvyšší hora Řecka a významná místa v Japonsku a Jižním Súdánu.

Írán potvrdil jednání s Ománem o Hormuzském průlivu, konají se bez USA

Írán dnes potvrdil jednání s Ománem o Hormuzském průlivu, o kterých média psala v posledních dnech. Mluvčí íránské diplomacie Esmaíl Baghaí uvedl, že do rozhovorů nejsou zapojené Spojené státy, uvedla agentura AFP. Dodal, že Hormuzský průliv je pro plavbu uzavřený, zatímco Spojené státy tvrdí opak. Námořní doprava na trase globálního významu pro přepravu ropy a plynu zůstávala minulý týden silně utlumená.

KOMENTÁŘ: Čína má novou největší společnost. Na burze předvedla nástup jak ze sci-fi

Stačilo 24 hodin k tomu, aby Čína poznala svou novou nejhodnotnější společnost. Tedy z těch, které se obchodují na burze. Při pohádkovém nástupu společnost CXMT připsala zhruba 470 procent. Proč je o ni takový zájem?

Putin chce po zářijových volbách mobilizovat až 500.000 vojáků

Ruský prezident Vladimir Putin chce po zářijových parlamentních volbách mobilizovat 300.000 až 500.000 vojáků, myslí si ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Napsal to na telegramu, kde také vyjádřil přesvědčení, že tito vojáci nebudou dobře vycvičeni, a ruská armáda tak bude mít vysoké ztráty.

Hasiči dál bojují s požáry ve Francii a ve Španělsku, část evakuovaných se vrátí

Rozsáhlé lesní požáry na jihozápadě Francie se v noci na dnešek po několika dnech šíření stabilizovaly, oznámila podle agentury AFP prefektura departementu Gironde. Ve Španělsku se očekávají návraty prvních evakuovaných lidí do oblasti kolem hlavního města Madridu. V obou zemích muselo kvůli nebývale silným požárům opustit domovy a turistická zařízení na 300.000 osob.

Motor čínské ekonomiky ztrácí dech. Nová čísla jsou varováním

Čínský průmysl dál vykazuje optimistické výsledky, tempo růstu zisků firem ale už druhý měsíc po sobě slábne. Podle nových údajů čínského statistického úřadu vzrostly zisky průmyslových podniků v červnu meziročně o 15,1 procenta. V květnu přitom růst dosáhl 21,1 procenta, což naznačuje, že dosavadní oživení začíná narážet na první překážky.

Ryan Gosling se stane novým Ghost Riderem

Ryan Gosling vstupuje do filmového světa Marvelu v roli, o kterou měl zájem už několik let. Jako Ghost Rider se představí v samostatném snímku, který natočí režisér filmu Deadpool & Wolverine Shawn Levy.

Sýrie má podle prezidenta zájem o uzavření bezpečnostní dohody s Izraelem

Sýrie má podle prozatímního prezidenta Ahmada Šary zájem o uzavření bezpečnostní dohody s Izraelem, která by mohla otevřít cestu k širšímu míru mezi oběma zeměmi, aniž by ohrozila práva Damašku na Golanské výšiny. Šara to podle agentury Reuters uvedl v nedělním rozhovoru pro televizní stanici Al-Džazíra. Izrael převzal kontrolu nad Golanskými výšinami za šestidenní války v roce 1967 a roku 1981 je částečně anektoval.

Rusko a Ukrajina pokračují ve vzájemných úderech, obě země hlásí mrtvé

Při ukrajinském vzdušném útoku zemřel v ruském městě Rostov na Donu manželský pár, dalších pět lidí utrpělo zranění. Informoval o tom dnes podle agentury Reuters gubernátor Rostovské oblasti Jurij Sljusar. Při ruském bombovém útoku na Záporoží zemřel jeden člověk.

Ukrajina zaútočila na loď plující do Íránu. Jeden mrtvý

Ukrajina tvrdí, že zasáhla plavidla v Kaspickém moři, která podle Kyjeva převážela vojenský materiál mezi Ruskem a Íránem. Prezident Volodymyr Zelenskyj současně oznámil, že ukrajinské síly udeřily na logistické zařízení v Jekatěrinburgu.

Novým německým ministrem dopravy bude poslanec Bilger

Novým německým ministrem dopravy bude poslanec Křesťanskodemokratické unie (CDU) Steffen Bilger. Oznámil to mluvčí německé vlády Stefan Kornelius. Kancléř Friedrich Merz minulý týden představil změny na některých ministerských postech, očekávané odvolání dosavadního ministra dopravy Patricka Schniedera ale neoznámil. Schnieder nakonec v neděli Merze sám požádal, aby jej z funkce odvolal. Dnes by měl kancléř představit změny i ve vedení své konzervativní strany.

Trump nečekaně pozastavil útoky na Írán. Dal šanci diplomacii

Americký prezident Donald Trump pozastavil americké útoky na Írán, aby vytvořil prostor pro diplomacii. Podle amerického velvyslance při OSN Mikea Waltze chce Bílý dům zjistit, zda mohou intenzivní jednání přinést průlom, aniž by bylo nutné konflikt znovu vyostřit. Teherán mezitím oznámil, že přerušil odvetné útoky v regionu.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama