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

Ceny ropy klesají v reakci na příznivé zprávy z USA a Saúdské Arábie

Ceny ropy po předchozím prudkém růstu začaly klesat. Spojené státy oznámily, že jejich energetické zásoby vzrostly. Navíc se objevily zprávy o tom, že přerušení provozu ropovodu East-West bude trvat krátce a Saúdská Arábie vyváží dodatečné dodávky ropy do Asie přes Omán.

USA plánují prodat Izraeli obávanou munici. Bombardování Gazy neustává

Spojené státy plánují Izraeli poslat desítky tisíc obávaných bomb za 2,8 miliardy dolarů (asi 58,9 miliardy korun), jejichž dodávky pozastavila administrativa exprezidenta Joe Bidena kvůli hrozbě vysokého počtu obětí v Gaze. Izrael dál pokračuje v bombardování Pásma Gazy. V úterý nálety zabily nejméně pět Palestinců, včetně dvou dětí. Vysoký komisař OSN pro lidská práva Volker Türk upozornil na možné válečné zločiny páchané v Gaze.

Bývalý kosovský prezident Thaçi čeká v Haagu na rozsudek ve věci válečných zločinů

Bývalý kosovský prezident Hashim Thaçi se ve středu dozví verdikt v jednom z nejsledovanějších procesů v novodobé historii Kosova. Žalobci pro něj a další tři někdejší velitele Kosovské osvobozenecké armády žádají tresty až 45 let vězení za válečné zločiny a zločiny proti lidskosti.

USA: Sněmovna hlasovala proti válce s Íránem. Připojilo se 7 republikánů

Demokraté ve Sněmovně reprezentantů úspěšně prosadili rezoluci o ukončení války s Íránem. K opozici se připojili tři další republikáni. Celkem jich tedy proti konfliktu na Blízkém východě hlasovalo sedm. Jeden z republikánských zákonodárců navíc podal návrh na impeachment ministra obrany Petea Hegsetha.

Výnos desetiletých dluhopisů vlády USA vystoupal na nejvyšší úroveň od roku 2007

Výnos desetiletých amerických vládních dluhopisů dnes poprvé od 19. července 2007 vystoupal až na 5,041 procenta, uvedly agentury. Dělo se tak v návaznosti na to, že investoři již tento týden ve středu očekávají první z řady zvýšení úrokových sazeb americké centrální banky (Fed), píše Reuters.

Ruská fregata světlicemi těsně minula dánský vrtulník, premiérka to odsoudila

Ruská fregata v pondělí v mezinárodních vodách u pobřeží Dánska vystřelila dvě světlice směrem k dánskému vojenskému vrtulníku a stroj jen těsně minula. Podle agentury Reuters to v prohlášení uvedla dánská armáda. Zatímco ruský velvyslanec v Dánsku podle agentury AFP mluvil o provokativních manévrech vrtulníku, dánská premiérka Mette Frederiksen incident odsoudila a označila jej za nezodpovědné jednání Ruska.

Saúdská Arábie závodí s časem. Pokud rychle neopraví ropovod East–West, ceny ropy mohou dál růst

Světový trh s ropou přichází o poslední pojistky v podobě zásob, které pomáhaly tlumit růst cen. Saúdská Arábie po útocích uzavřela strategický ropovod East-West a obchodníci se obávají, že delší výpadek může citelně omezit dodávky. Cena ropy Brent už překročila 107 dolarů za barel.

Trump ruší limity pro elektrárny. EPA chystá zásadní obrat v klimatické politice

Americká Agentura pro ochranu životního prostředí (EPA) zrušila část limitů na emise oxidu uhličitého z uhelných a plynových elektráren. Administrativa prezidenta Donalda Trumpa slibuje levnější energie a méně byrokracie, ekologické organizace však varují před zdravotními i klimatickými důsledky.

Dutiny ve stromech chrání zvířata před vedrem

Staré stromy mohou být pro ptáky, netopýry a další živočichy důležitou ochranou před stále častějšími výkyvy počasí. Jejich dutiny v létě zmírňují horko a za chladných nocí naopak udržují vyšší teplotu. Nový výzkum tak přináší další důvod, proč v lesích chránit především velké a staré stromy.

Nedostatek munice a poškozené základny. Pentagon vydal předběžnou zprávu o válce s Íránem

První souhrnná zpráva inspektora Pentagonu ukazuje nejpodrobnější obraz amerických ztrát ve válce s Íránem. Píše se v ní, že Teherán poškodil či zničil stovky objektů na základnách USA, narušil zásobování americké armády a vyčerpal část zásob vyspělých zbraní.

První na světě: Američané mají na oběžné dráze rozmístěné zbraně

Spojené státy mají na oběžné dráze zbraně pro kontrolu vesmíru, uvedl americký ministr letectva Troy Meink. Jde o první veřejné potvrzení USA, že rozmístily zbraně schopné působit na oběžné dráze. USA uvedly, že tím reagují na hrozby ze strany Číny a Ruska.

Ukrajinci během noci zaútočili v Samarské a Rostovské oblasti

Ukrajinské síly během noci opět zaútočily v hloubi Ruska: v Samarské oblasti podle médií opět napadly rafinérii v Syzrani a v Rostovské oblasti ve městě Taganrog poškodily sklad druhého největšího ruského internetového prodejce Ozon. V Kyjevě ruský dron zasáhl čerpací stanici, kde zranil jednoho člověka, uvedly místní úřady.

Trump ustoupil kvůli kryptozákonu. Přijal přísnější etická pravidla

Donald Trump přistoupil na zpřísnění etických pravidel, která mají pomoci odblokovat rozsáhlou regulaci amerického kryptoměnového trhu. Prezident a první dáma by podle návrhu nesměli vydávat nové digitální tokeny a za určitých podmínek by se omezení mohla dotknout také jejich současných kryptoměnových investic. Klíčové hlasování čeká Senát v úterý.

Zemřel legendární návrhář Bob Mackie. Oblékal Cher nebo Eltona Johna

Americký módní a kostýmní návrhář Bob Mackie zemřel ve věku 87 let. Během více než pěti desetiletí oblékal největší hvězdy showbyznysu, od Cher a Tiny Turner po Eltona Johna nebo Dolly Parton. Proslul třpytem, flitry, kamínky a kostýmy, které na pódiu nešlo přehlédnout.

Stíhačky NATO sestřelily nad Litvou dron

Stíhačky Severoatlantické aliance během noci sestřelily v litevském vzdušném prostoru dron, uvedl na sociální síti prezident pobaltské země Gitanas Nauséda a poděkoval spojencům za rychlou reakci. Prezident neupřesnil, z jaké země mohl dron přiletět a které zemi patřil. Bezpilotní letoun nejspíše přiletěl z Běloruska a směřoval na západ, uvedla litevská média. Kvůli narušení vzdušného prostoru země se mírně zpozdilo několik civilních letů, dodaly. Kvůli útokům ruských proudových dronů na Ukrajině preventivně vzlétly v Polsku stíhačky, informovalo velitelství polských ozbrojených sil.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama