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

Útočník z letu flydubai prošel islamistickou radikalizací, tvrdí Netanjahu

Muž, který na letu flydubai z Dubaje do Tel Avivu pobodal kapitána a podle izraelských vyšetřovatelů se zřejmě pokusil s letadlem zřítit, měl za sebou islamistickou radikalizaci. Uvedl to izraelský premiér Benjamin Netanjahu. Vyšetřování ale stále pokračuje a definitivní motiv útoku zatím úřady neurčily.

Robinhood rozšiřuje možnosti obchodování s kryptem pro americké klienty

Robinhood rozšíří nabídku pro americké zákazníky o kryptoměnové kontrakty bez data vypršení. U bitcoinu a etheru umožní až desetinásobnou páku, která násobí potenciální zisky i ztráty. Firma zároveň představila AI agenty schopné analyzovat trh a provádět obchody podle pokynů uživatele.

Ledovce před očima mizí. Švýcarsko za pět let přišlo o pětinu ledu

Švýcarské Alpy zažívají další katastrofální rok. Ledovce letos ztratily 5,5 procenta a za pouhých pět let téměř pětinu objemu. Tání přitom krátkodobě zachraňuje zemi před nedostatkem vody. Zároveň ale ničí zásoby, na které se půda spoléhá během veder.

Státy EU finálně schválily přísnější pravidla pro návraty migrantů

Členské státy Evropské unie dnes finálně schválily zpřísnění migrační politiky EU, včetně možnosti zřizovat návratová centra v takzvaných třetích zemích pro migranty, kteří pobývají ve státech unie nelegálně. Nové návratové nařízení doplňuje migrační a azylový pakt a má zajistit rychlejší a efektivnější navracení neúspěšných žadatelů o azyl do zemí, odkud přišli. Informovala o tom Rada EU, která zastupuje členské státy.

Ropná past se zavírá. Írán nemůže vyvážet a Čína hledá jinde

Íránská ropa mizí z trhu, což drtí jeho ekonomiku. Není to ale problém jen Teheránu. Čína vyčerpává zásoby íránské ropy na moři a až nyní pociťuje ztrátu klíčového dodavatele. Musí se proto poohlížet po dražší ropě u jiných dodavatelů, což zvyšuje tlak na globální ceny. Írán navíc ztrácí kontrolu nad Hormuzským průlivem, což ho může demotivovat k uzavření dohody.

Pobřežní sekvoje při vysokých teplotách zpomalují fotosyntézu

Pobřežní sekvoje patří k nejvyšším stromům světa a běžně rostou v chladnějších oblastech kalifornského pobřeží. Nový výzkum ale ukazuje, že při vysokých teplotách výrazně zpomalují fotosyntézu. Problém se objevuje už při teplotách nad 30 stupňů Celsia a horko může omezit i jejich schopnost ukládat uhlík.

Žádní tlustí, trans a slaboši. Hegseth škrtá v americké armádě

Americký ministr obrany Pete Hegseth ve středu v projevu k nižším důstojníkům a velitelům na základně námořní pěchoty Quantico ve Virginii uvedl, že armáda Spojených států snížila počet svých generálů, admirálů a míst pro ně o 20 procent. Hegseth se ostře vyjádřil k woke ideologii a hovořil o „slaboších“. Kritici zase mluví o čistce a politizaci armády.

Rusko a Ukrajina v noci pokračovaly ve vzdušných útocích

Rusko v noci vyslalo na Ukrajinu 107 dronů, z nichž 87 zneškodnila protivzdušná obrana, uvedlo dnes ráno ukrajinské letectvo. Nepřátelské stroje podle něj zasáhly 11 blíže neupřesněných míst. Server Ukrajinska pravda píše o dvou zraněných kvůli ruskému úderu na obchodní centrum v Oděse a na Kyjev. Ruské ministerstvo obrany hlásí noční likvidaci 330 ukrajinských bezpilotních letounů, o škodách nebo obětech se nezmiňuje.

Linkin Park ukazují zákulisí svého návratu. Dokument Unshatter vstoupil do kin

Linkin Park přinášejí na filmová plátna příběh svého návratu po smrti zpěváka Chestera Benningtona. Dokument Linkin Park: Unshatter propojuje vzácné archivní záběry, rozhovory a koncertní vystoupení. Režie se ujal člen kapely Joe Hahn. Do českých kin snímek vstoupil ve středu 30. září.

Estonsko zakázalo tranzit ruského a běloruského obilí přes své území

Estonsko zakázalo tranzit ruského a běloruského obilí přes své území. Oznámil to dnes ministr zahraničí Margus Tsahkna na sociální síti X. Rozhodnutí zdůvodnil ruskou válkou proti Ukrajině a útoky na ukrajinské přístavy. Tallinn podle něj nebude pomáhat s financováním ruské invaze. Moskva ani její spojenec Minsk se zatím nevyjádřily. Podle agentury Reuters Rusko i Ukrajina hledají alternativy k trasám přes Černé moře, které narušily boje.

Vražedkyně Christa Pike přežila svou popravu. I po dvou smrtících injekcích je stále naživu

Poprava Christy Pike, která byla v Tennessee odsouzena k trestu smrti za vraždu devatenáctileté Colleen Slemmer, se ve středu večer nezdařila. Padesátiletá vražedkyně byla po podání dvou dávek smrtící látky převezena do nemocnice, uvedl její právník. O jejím stavu nejsou žádné informace.

Příměří jen na papíře. Izrael v Gaze dál útočí a obětí přibývá. Zemřel další novinář

Izrael téměř rok po uzavření příměří v Pásmu Gazy nepřestává s útoky. Při tom středečním zemřelo osm lidí včetně novináře. Lidé se kvůli úderům bojí chodit ven a zdravotnictví zde prakticky nefunguje.

Popravu Christy Pike zastavil soud necelé dvě hodiny před vykonáním trestu

Popravu padesátileté Christy Pike v americkém Tennessee zastavil odvolací soud necelé dvě hodiny před plánovaným vykonáním trestu. Pike měla být první ženou popravenou v tomto státě za více než 200 let. Soudci nyní chtějí znovu posoudit její tvrzení, že soud při ukládání trestu dostatečně nezohlednil sexuální zneužívání a další traumata, která prožila v dětství.

Inflace v Německu stoupla na 3,3 procenta. Zdražování zrychlilo i ve Francii a Itálii

Zdražování ve velkých ekonomikách eurozóny v září zesílilo. Inflace podle harmonizovaných údajů vzrostla v Německu na 3,3 procenta, ve Francii na 3,4 procenta a v Itálii na 4,1 procenta. Růst cen energií zvyšuje tlak na Evropskou centrální banku, aby pokračovala ve zvyšování úrokových sazeb.

Nová rumunská vláda nezískala v parlamentu důvěru, prezident udělá další pokus

Nová rumunská vláda designovaného premiéra Siegfrieda Murešana v dnešním hlasování parlamentu nezískala důvěru. Píší to agentury. Kabinet získal jen 182 z 233 hlasů nutných pro to, aby mohl nastoupit do funkce. V zemi tak pokračuje politická krize. Prezident Nicušor Dan, který je dnes na návštěvě v České republice, sdělil, že učiní další pokus a jmenuje nového designovaného premiéra.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama