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

Jessica Biel míří do filmu o světě Playboye. Hefnerova vdova ji před rolí varuje

Připravovaný film Playmates vyvolal spor ještě před uvedením. Crystal Harris, vdova po zakladateli Playboye Hughu Hefnerovi, veřejně vyzvala Jessicu Biel, aby svou účast zvážila, pokud má snímek prostředí Playboye nebo samotného Hefnera romantizovat. Biel má ve filmu ztvárnit jeho fiktivní manželku.

Včely přestávají poznávat vůni květin. Vědci popsali neviditelnou hrozbu

Znečištění ovzduší může ztížit opylovačům vyhledávání květin. Vědci zjistili, že narušuje pachové signály květin, což pak mate včely, můry a další hmyz. Schopnost opylovačů vyhledávat potravu podle nich může klesnout o více než polovinu.

Kryptofirmy žalují BitGo o 141 milionů dolarů kvůli údajnému předčasnému prodeji tokenů

Dvě společnosti napojené na kryptoměnovou firmu DWF Labs žalují správce digitálních aktiv BitGo o 141 milionů dolarů. Tvrdí, že BitGo prodal tokeny Falcon Finance a ESPORTS ještě před vypršením smluvené doby uzamčení a způsobil tím propad jejich ceny. BitGo se k žalobě zatím nevyjádřil.

EU tlačí na Čínu kvůli obchodní nerovnováze. Šefčovič chce hmatatelné výsledky

Evropská unie a Čína uzavírají v Pekingu dva dny obchodních rozhovorů zaměřených na rostoucí nerovnováhu ve vzájemném obchodu. Brusel požaduje konkrétní kroky, které by evropským firmám usnadnily přístup na čínský trh a pomohly vyrovnat obchodní vztahy mezi oběma ekonomikami.

Bojuj, Minnesoto! Trump vyzval k odporu vůči somálským migrantům

Americký prezident Donald Trump vyzval obyvatele státu Minnesota, aby se postavili na odpor somálským imigrantům. Šéf Bílého domu vzkázal tamnímu guvernérovi a také starostovi, že federální vláda je připravena poskytnout potřebnou pomoc.

Nobelovu cenu za mír získala jihoafrická právnička a soudkyně Pillay

Nobelovu cenu za mír získala jihoafrická právnička Navanethem "Navi" Pillay za snahu o prosazování míru a mezinárodního práva, oznámil Nobelův výbor. Někdejší soudkyně Mezinárodního trestního soudu (ICC) a Mezinárodního tribunálu pro Rwandu (ICTR) vždy neochvějně hájila principy mezinárodního právního řádu, spravedlnost a lidskou důstojnost, uvedl výbor udělující ocenění.

Polský parlament zakázal noční prodej alkoholu a reklamu na pivo

Polští poslanci schválili zákaz nočního prodeje alkoholu. Nové omezení je namířené na večerky a čerpací stanice, netýká se barů či restaurací, informují polská média. V Polsku také bude platit zákaz reklamy na pivo.

Yosemitské louky čeká obnova na desítky let

Louky v Národním parku Yosemite se ani více než sto let po ukončení intenzivní pastvy nedokázaly samy obnovit. Vědci se je nyní snaží obnovit výsadbou původních ostřic, které mají pomoci zlepšit stav půdy a postupně obnovit její schopnost ukládat uhlík.

Labouristé obhájili v doplňovacích volbách v Londýně mandát po Starmerovi

Labouristická strana premiéra Andyho Burnhama zvítězila ve čtvrtečních doplňovacích volbách do britské dolní sněmovny v londýnském obvodu Holborn a St Pancras, informovala média. Labouristé křeslo, které uvolnil bývalý lídr labouristů a někdejší premiér Keir Starmer, obhájili proti silné výzvě levicových Zelených. To podle agentury Reuters politicky posílí současného předsedu vlády Burnhama.

Strach z války o Tchaj-wan je přehnaný, míní diplomat. Ekonomické dopady by však byly katastrofální

Investoři přeceňují riziko ozbrojeného konfliktu o Tchaj-wan, uvedl Michael DeSombre, náměstek ministra zahraničí pro záležitosti východní Asie a Tichomoří. Čínského prezidenta Si Ťin-pchinga označil za „velmi racionálního aktéra“, který si uvědomuje potenciální dopady napadení ostrova. Válka mezi USA a Čínou o Tchaj-wan by vedla k ekonomické katastrofě.

Rusko zasáhlo obytnou část Záporoží, zemřel jeden člověk

Ruská armáda dnes ráno podnikla šest úderů na Záporoží a zasáhla obytnou čtvrť. Jeden muž zemřel, informoval úřadující šéf regionální vojenské správy Mychajlo Semikin. Úřady v ruské Belgorodské oblasti hlásí po ukrajinském útoku dva mrtvé. Drony druhou noc po sobě zasáhly datové centrum největší ruské technologické společnosti Jandeks (Yandex).

Svět se bojí plicního moru, Rusové krčí rameny. Úřadům nedůvěřují

Když se ruské město Šelechov ocitlo v centru pozornosti médií kvůli úmrtí laborantky Irkutského výzkumného protimorového institutu, na sociálních sítích se začal šířit strach z epidemie plicního moru. Mnozí Rusové žijící v Šelechově a okolních městech jsou skeptičtí a nedůvěřiví.

Zásah ICE se změnil v drama. Agent střílel na auto s pětiletým dítětem

Agent amerického Imigračního a celního úřadu (ICE) ve čtvrtek v Bronxu v New Yorku postřelil muže. Podle policejních zdrojů se pokusil najet do agentů. Muž skončil v nemocnici a je mimo ohrožení života. V autě se nacházelo i pětileté dítě.

Přímý přenos z popravy. Smrt útočníka z Fort Hood popravčí četou má být vysílána živě

Spojené státy plánují 3. prosince veřejně odvysílat popravu bývalého armádního psychiatra Nidala Hasana, který v roce 2009 zastřelil 13 lidí na vojenské základně Fort Hood v Texasu. Pokud se uskuteční, půjde o první popravu popravčí četou v americké armádě od druhé světové války a vůbec první živě přenášenou popravu v historii USA. Plán oznámil ministr obrany Pete Hegseth, podle něhož má veřejnost vidět, jaké následky mají podobné zločiny.

USA podle Trumpa neobnoví útoky na Írán před volbami do Kongresu

Spojené státy neobnoví útoky na Írán před listopadovými volbami do amerického Kongresu, uvedl dnes americký prezident Donald Trump s tím, že Washington vede s Teheránem produktivní jednání. Americká blokáda íránských přístavů však bude pokračovat, napsal také na sociální síti Truth Social. Američané půjdou ke kongresovým volbám 3. listopadu.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama