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

Hasiči druhým dnem zasahují proti agresivnímu požáru u Korintského zálivu

Hasiči druhým dnem zasahují proti rychle se šířícímu požáru u Korintského zálivu v letovisku Porto Germeno. Píší to dnes řecká média. Z oblasti bylo v noci několik lidí evakuováno za použití lodě. Situaci na místě komplikuje silný vítr, který pomáhá šíření ohně a ztěžuje zásahy ze vzduchu. Lesním požárům Řecko čelí i na dalších místech, například na Krétě.

Španělsko začalo s umisťováním bariéry proti migrantům na moři u Ceuty

U španělského města Ceuta, které je na severu Afriky, dnes ráno začala instalace bariéry proti migrantům na moři. Podle médií o tom informovalo ministerstvo vnitra. Právě přes moře se dostalo do Ceuty mnoho lidí při čtvrtečním živelném přechodu hranice. Situace ve městě je dnes ráno klidná.

Na Kubě se kvůli sankcím USA zavřely tři čtvrtiny hotelů

Téměř tři čtvrtiny hotelů na Kubě se už musely uzavřít kvůli americkým sankcím a ropnému embargu, které letos výrazně zhoršilo ekonomickou krizi, s níž se tento desetimilionový karibský ostrov potýká už řadu let. O uzavření hotelů informovala podle agentury AFP tento týden kubánská vláda.

Kontrolované vypalování pomáhá chránit obří sekvoje před požáry

Obří sekvoje přežívají v kalifornských horách tisíce let a po většinu své historie jim pravidelný oheň prospíval. Nový výzkum ukazuje, že pečlivě řízené vypalování lesa výrazně zvyšuje jejich šanci přežít i dnešní mimořádně ničivé požáry. V oblastech, kde se kontrolované požáry uskutečnily během posledních deseti let, měly stromy téměř čtyřikrát vyšší pravděpodobnost přežití.

Britská služba informuje o útocích na dvě lodě u Hormuzského průlivu

Britská námořní služba (UKMTO) dnes ráno informovala o útocích na dvě lodě u ománských břehů v oblasti Hormuzského průlivu. Jedna loď byla podle informací UKMTO zasažena projektilem, což poškodilo její strojovnu. Loď tak nemá kontrolu nad směrem své plavby. Další loď zaznamenala ve své blízkosti velký výbuch, nebyla ale zasažena. Oba incidenty prošetřují úřady.

Ruský útok na Kyjev zabil nejméně devět lidí a 28 dalších zranil

Ruský útok balistickými střelami na Kyjev v noci na dnešek zabil nejméně devět lidí. Počet zraněných se zvýšil na 28 z původně hlášených 23, oznámily podle agentury AFP ukrajinské záchranné složky. V ukrajinské metropoli byly slyšet silné exploze. Rusko v posledních týdnech zesílilo útoky balistickými raketami, proti nimž jsou účinné pouze některé systémy protivzdušné obrany, včetně amerických systémů Patriot, kterých se Ukrajině podle Kyjeva nedostává.

Nový Spider-Man překonal rekord Avengers ještě před prvním víkendem

Nový film s Tomem Hollandem se zapsal do historie ještě před skončením prvního víkendu v kinech. V severoamerických předpremiérách utržil 72 milionů dolarů a překonal dosavadní rekord snímku Avengers: Endgame.

Inflace v eurozóně znovu zrychlila. Energie zdražily o deset procent

Inflace v eurozóně se v červenci zvýšila na 2,9 procenta a už pátý měsíc překračuje dvouprocentní cíl Evropské centrální banky. Za zrychlením stojí především energie, jejichž ceny meziročně vzrostly o deset procent. Nová čísla mohou posílit tlak na další zvýšení úrokových sazeb.

Bio vejce mohou mít vyšší klimatickou stopu než vejce z klecových chovů

Ekologická vejce z volného chovu mohou mít podle nové studie až dvojnásobný dopad na klima než vejce od slepic chovaných v klecích. Výzkumníci však zároveň upozorňují, že výsledky nezachycují všechny dopady na životní prostředí ani novější vývoj v produkci vajec.

Denia začíná u reprezentace a chystá výrazné změny

Nový trenér české fotbalové reprezentace Santi Denia se oficiálně ujal funkce a hned při svém představení naznačil, jakým směrem chce národní tým vést. Španělský kouč plánuje obnovu kádru, chce poznat české prostředí a co nejrychleji se pustit do práce. Součástí jeho plánů je také snaha přesvědčit Patrika Schicka k návratu do reprezentace.

V Alžírsku se zřítil do rokle autobus, nejméně 25 lidí zahynulo a 44 je zraněno

Nejméně 25 lidí zahynulo, když se dnes v Alžírsku zřítil do rokle autobus. Dalších 44 osob je zraněných, oznámily místní úřady, které dříve informovaly o 20 mrtvých a 38 zraněných. I po zveřejnění nového počtu mrtvých úřady varují, že nemusí jít o konečnou bilanci. Nehoda se stala ráno v oblasti Búmirdís asi 50 kilometrů od hlavního města Alžíru, uvedla agentura AFP.

Babiš má situaci v Ceutě za skandál španělské vlády, žádá uzavření Schengenu

Schengenský prostor je podle premiéra Andreje Babiše (ANO) pro Španělsko třeba okamžitě uzavřít. Situaci po proniknutí desítek tisíc migrantů do španělského města Ceuty na severu Afriky považuje za skandál způsobený španělskou vládou. Řekl to ve vyjádření pro novináře, které ČTK poskytl mluvčí vlády Martin Vodička. Ministr zahraničí Petr Macinka (Motoristé) dnes na tiskové konferenci k budoucnosti zahraničních center řekl, že má situaci za velmi složitou pro celý schengenský prostor. Ten umožňuje volný pohyb osob mezi evropskými státy bez provádění stálých hraničních kontrol na vnitřních hranicích.

Na řadě měřicích stanic v Německu padly ve čtvrtek teplotní rekordy

Na řadě německých měřicích stanic padly ve čtvrtek teplotní rekordy. Meteorologové na mnoha místech na jihu a ve střední části země naměřili přes 40 stupňů Celsia. Celoněmecký teplotní rekord zaznamenaný na konci června ale pokořen nebyl, informovala agentura DPA. Dnes se v celém Německu ochladí.

Ceny ropy klesají. Obavy z omezení dodávek ropy v Hormuzském průlivu zatím polevily

Ceny ropy v pátek pokračovaly v poklesu poté, co se začala obnovovat lodní doprava v Hormuzském průlivu. Trhy tak částečně zmírnily obavy z výpadků dodávek, které v předchozích dnech podpořily prudký růst cen po obnovení bojů mezi Spojenými státy a Íránem.

Počet migrantů z Maroka, kteří se dostali do španělské Ceuty, vzrostl podle úřadů na 49.000

Od čtvrtka přišlo do španělského města Ceuta na severu afrického kontinentu ze sousedního Maroka v nekontrolovaném proudu lidí na 49.000 migrantů. S odkazem na odhad španělského ministerstva vnitra to dnes uvedla agentura Reuters. Při snaze přeplavat námořní hranici se 19 migrantů utopilo. Chaotické snahy o překonání hranice mezi Marokem a španělskou exklávou pokračují i dnes, ačkoliv Maroko posílilo ostrahu části hranice. Někteří lidé však začali odcházet. Do Ceuty dnes míří premiér Pedro Sánchez.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama