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

Trump zavedl až stoprocentní cla na drony, ty z EU budou platit 15 procent

Americký prezident Donald Trump ve čtvrtek podepsal výnos zavádějící až stoprocentní cla na dovoz bezpilotních letounů, uvedl Bílý dům. Dovoz dronů z Evropské unie, stejně jako z některých dalších zemí, bude podléhat 15procentní celní přirážce.

První etapu Czech Tour ovládl Riley Sheehan

Američan Riley Sheehan vyhrál úvodní etapu Czech Tour z Prahy do Karlových Varů. V hromadném spurtu porazil Brita Bena Turnera, třetí skončil Estonec Romet Pajur. Nejlepší český výsledek zaznamenal šestý Dominik Neuman.

Rusko zesílí snahy o zničení všeho, co Ukrajině dodává Západ, řekl Lavrov

Rusko zesílí své snahy zničit všechno, co Ukrajině dodává Západ. Dnes to v rozhovoru s ruskou státní televizí řekl ministr zahraničí Sergej Lavrov. Vyloučil také možnost okamžitého zastavení bojů. Ukrajina se ruské agresi s pomocí Západu brání bezmála čtyři a půl roku.

Nigel Farage obhájil mandát. Jeho hlavním rivalem byla popelnice

Lídr britské strany Reform UK Nigel Farage vyhrál doplňovací volby v jihoanglickém přímořském letovisku Clacton, a vrátí se tak do britského parlamentu, informuje BBC. Politik v červenci po skandálu s nepřiznanými dary v hodnotě milionů liber oznámil, že se vzdává svého poslaneckého mandátu a bude se o něj znovu ucházet.

V Austrálii prudce ubývají obří sépie

V horní části Spencerova zálivu v Jižní Austrálii letos potápěči napočítali jen 44 obřích australských sépií. Ještě loni jich tam bylo více než 63 000 a v některých letech se jejich počet vyšplhal až ke stovkám tisíc. Za mimořádným propadem může stát rozsáhlý toxický vodní květ, který zasáhl tamní mořské prostředí.

Před požárem u chorvatského letoviska Omiš v noci uteklo 1000 lidí

Chorvatští hasiči od dnešní noci zasahují proti rozsáhlému požáru, který ohrožuje známé přímořské letovisko Omiš nedaleko Splitu. Před ohněm muselo utéct nejméně 1000 lidí, píší místní média. České ministerstvo zahraničí uvedlo, že evakuováno bylo 300 českých turistů. Hasiči proti požáru stále zasahují, situace se ve srovnání s nocí zlepšila, uvedl šéf hasičů Slavko Tucaković. Podle médií se několik desítek lidí zranilo, oběti na životech hlášené nejsou. Velký požár je hlášen i jižněji, na poloostrově Pelješac.

Německo kvůli požáru evakuovalo obec u hranic s Belgií, v Berlíně hořel výškový obytný dům

Němečtí záchranáři dnes kvůli lesnímu požáru evakuovali asi 2000 obyvatel obce Gey u hranice s Belgií, informuje server Západoněmeckého rozhlasu (WDR). Podle agentury DPA hasiči zasahují také u požáru obytného výškového domu nedaleko východoberlínského vlakového nádraží. Zranění utrpělo asi pět lidí.

Polsko překazilo plán na vraždu Američana, podle Tuska ho řídilo Rusko

Polské bezpečnostní složky zadržely ruského občana podezřelého z přípravy vraždy Američana ukrajinského původu. Premiér Donald Tusk tvrdí, že muže najaly ruské tajné služby. Zamýšlený útok se podařilo překazit krátce před jeho provedením.

Těžař bitcoinu Riot získal kontrakt za 9,1 miliardy dolarů

Společnost Riot Platforms uzavřela dvacetiletou smlouvu na poskytování výpočetní kapacity jedné z předních firem zabývajících se umělou inteligencí. Provozovatel bitcoinových dolů tak pokračuje v rozšiřování svého podnikání mimo těžbu kryptoměn.

Stíhačky NATO sestřelily dron nad Lotyšskem

Lotyšská armáda dnes nad ránem oznámila, že stíhačky NATO sestřelily dron ve vzdušném prostoru země. Finsko v podobnou dobu omezilo letecký a lodní provoz na východě Finského zálivu. Do vzdušného prostoru zemí sousedících s Ruskem či Ukrajinou letos opakovaně pronikly bezpilotní letouny zapojené do Ruskem vyvolané války na Ukrajině.

Britská ekonomika ve druhém čtvrtletí zpomalila na 0,4 procenta

Britská ekonomika pokračovala ve druhém čtvrtletí v růstu, její tempo však zpomalilo. Hrubý domácí produkt se od dubna do června zvýšil o 0,4 procenta po růstu o 0,6 procenta v prvních třech měsících roku. Výsledek odpovídal očekávání ekonomů.

Fulham odešel ze hřiště, Málaga kopla penaltu do prázdné branky

Přípravný zápas Fulhamu s Málagou skončil nevídaným zmatkem. Po remíze 2:2 zamířili hosté do šaten, zatímco domácí poslali penaltu do prázdné branky a začali slavit zisk trofeje Costa del Sol.

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.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama