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

Zemřel senátor a blízký Trumpův spojenec Lindsey Graham

Ve věku 71 let zemřel republikánský senátor Lindsey Graham, dlouholetý politik z Jižní Karolíny a jeden z nejbližších spojenců amerického prezidenta Donalda Trumpa. O jeho úmrtí informovala v sobotu večer senátorova kancelář, podle níž Graham zemřel po „krátké a náhlé nemoci“. Rodina zároveň požádala veřejnost o respektování soukromí.

Britská policie zadržela nového podezřelého z vraždy bývalé ministryně

Britská policie zadržela v hrabství South Yorkshire 28letého muže podezřelého ze zavraždění bývalé ministryně Ann Widdecombeové, uvedla dnes agentura Reuters s odvoláním na vyjádření policie. Zadržený je běloch s britským občanstvím a nyní je v policejní cele, uvedla policie v prohlášení. Podezřelý byl zadržen přibližně 430 kilometrů od domova Widdecombeové, poznamenal server BBC News.

Úlomek z rakety zranil v Kataru tři lidi včetně dítěte, boje v regionu pokračují

Americké síly zasáhly přesnou municí přibližně 140 íránských vojenských cílů, uvedlo velitelství amerických sil v oblasti CENTCOM, když nad ránem SELČ oznámilo ukončení už třetí vlny útoků na Írán v tomto týdnu. Írán v odvetě za americké nálety, které následovaly po útoku na obchodní loď v Hormuzském průlivu, odpálil rakety a drony proti svým sousedům v Perském zálivu. Úlomek z rakety zranil v Kataru tři lidi včetně dítěte, uvedly podle agentury Reuters tamní úřady. Zasaženo bylo také Jordánsko.

Ruské drony útočily na Charkov, ukrajinské na rafinérii v hloubi Ruska

Nejméně dva zraněné, včetně šestnáctileté dívky, si vyžádal nálet ruských dronů na Charkov, oznámil náčelník správy Charkovské oblasti Oleh Syněhubov. Pomoc lékařů vyhledali tři lidé, uvedl starosta Ihor Terechov, podle kterého drony v druhém největším ukrajinském městě poškodily dvě desítky obytných budov. Ukrajinské drony naopak zpráv médií a sociálních sítí opět zasáhly rafinérii v ruském městě Syzraň v Samarské oblasti.

Circle získal povolení založit národní trustovou banku

Společnost Circle, která stojí za jedním z největších stablecoinů na světě, získala ve Spojených státech konečné povolení k založení národní trustové banky. Rozhodnutí amerického Úřadu pro dohled nad měnou poslalo akcie firmy v pátečním předobchodním obchodování vzhůru o deset procent.

Hvězda Teorie velkého třesku se po sedmi letech vrací k herectví

Johnny Galecki, kterého diváci znají především jako fyzika Leonarda Hofstadtera ze seriálu Teorie velkého třesku, se po sedmileté pauze vrací k herectví. Tentokrát ale nezamíří před televizní kamery. V Chicagu se představí na divadelním jevišti jako slavný americký dramatik Tennessee Williams.

Při závodech na Masarykově okruhu zemřeli dva jezdci

Sobotní program motocyklového šampionátu Alpe Adria International na Masarykově okruhu v Brně poznamenala smrtelná nehoda. Při startu závodu se střetli dva zahraniční jezdci. Jeden zemřel na místě, druhý později podlehl zraněním v nemocnici.

Světová poptávka po ropě letos poprvé od pandemie klesne

Celosvětová poptávka po ropě má letos klesnout přibližně o milion barelů denně. Šlo by o první meziroční pokles od roku 2020, kdy spotřebu prudce omezila pandemie covidu. Hlavními důvody jsou vysoké ceny, omezené dodávky a dopady války mezi Spojenými státy a Íránem.

USA zasáhly 140 cílů v Íránu, Teherán odpověděl útoky v Perském zálivu

Spojené státy podnikly další rozsáhlé údery proti Íránu poté, co íránské síly zasáhly civilní kontejnerovou loď v Hormuzském průlivu. Americká armáda zaútočila přibližně na 140 vojenských cílů. Teherán následně vyslal střely a drony proti zemím v Perském zálivu, kde jsou rozmístěny americké jednotky.

Bývalou britskou ministryni našli mrtvou, policie pátrá po vrahovi

Britská policie vyšetřuje jako vraždu smrt bývalé ministryně, poslankyně a televizní osobnosti Ann Widdecombe. Osmasedmdesátiletou političku našli ve čtvrtek mrtvou v jejím domě na jihozápadě Anglie. Muže zadrženého krátce po činu už vyšetřovatelé propustili a v případu dál nefiguruje jako podezřelý.

Čmeláci sbírají výrazně více toxických kovů než včely medonosné

Čmeláci mohou z okolního prostředí získávat až sedmkrát více toxických těžkých kovů než včely medonosné, a to i v případě, že oba druhy hledají potravu na stejných místech. Skryté znečištění tak může nenápadně ovlivňovat jejich schopnost orientace, rozmnožování i fungování celých kolonií.

Při letecké nehodě na Bahamách zemřelo nejméně deset lidí

Na Bahamách se v pátek zřítil menší letoun typu Cessna 402. Zahynulo nejméně deset lidí, informovala dnes agentura DPA s odvoláním na místní úřady. Příčiny nehody jsou předmětem vyšetřování.

Čína evakuovala před tajfunem Bavi přes 1,8 milionu lidí

Čínské úřady evakuovaly více než 1,8 milionu lidí před příchodem tajfunu Bavi, který postupuje k východnímu pobřeží země. Živel má v neděli ráno zasáhnout okolí desetimilionového města Wen-čou v provincii Če-ťiang.

Trump hrozí Íránu zničením v reakci na výzvy k jeho zabití na Chameneího pohřbu

Americký prezident Donald Trump pohrozil Íránu úplným zničením v reakci na veřejné výzvy k jeho zabití, které zazněly na pohřbu íránského duchovního vůdce Alího Chamaneího, informovala agentura AP. Armáda Spojených států podle Trumpa dostala patřičné rozkazy

Trump odmítl podepsat zákon o bydlení, platit začal i bez něj

Rozsáhlý zákon, který má zvýšit nabídku bydlení a zmírnit růst cen ve Spojených státech, vstoupil v sobotu v platnost bez podpisu prezidenta Donalda Trumpa. Prezident dokument ani nepodepsal, ani nevetoval, takže se po uplynutí ústavní lhůty stal zákonem automaticky.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama