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

Maďarsko vyhostilo deset ruských diplomatů. Moskva slibuje tvrdou odvetu

Maďarsko nařídilo deseti členům ruské diplomatické mise, aby opustili zemi. Podle tamních úřadů se dopouštěli aktivit neslučitelných s diplomatickým postavením. Moskva už oznámila, že na krok Budapešti odpoví.

Produktivita práce v EU roste. Česko zaznamenalo druhý největší propad

Produktivita práce v Evropské unii ve druhém čtvrtletí meziročně vzrostla. Česko se však vydalo opačným směrem. Výkon připadající na jednu odpracovanou hodinu klesl o 0,8 procenta, což byl druhý nejhorší výsledek mezi členskými státy.

Při ruském úderu na Kyjev zemřeli nejméně dva lidé

Nejméně dva lidé zemřeli a dalších deset utrpělo zranění při nočních útocích na Kyjev. Ruské síly obnovily letecké údery na ukrajinské hlavní město v úterý brzy ráno, jen krátce poté, co se obě strany dohodly na třídenním přerušení útoků na vzájemná hlavní města.

Putin a Trump si telefonovali, tématem byla válka na Ukrajině i vzájemné vztahy

Prezidenti Ruska a Spojených států Vladimir Putin a Donald Trump si dnes telefonovali o skončené misi amerických vyjednávačů, kteří se snaží zprostředkovat mírové řešení války na Ukrajině. Oznámil to Kreml, podle kterého oba státníci hovořili o možné výměně vězňů, napsala agentura Reuters. Putin také podle Kremlu seznámil Trumpa s děním na bojišti a americkému prezidentovi řekl, že Rusko nespřádá vůči Evropě žádné nepřátelské plány.

The Inbetweeners se po dvanácti letech vrací. Začalo natáčení třetího filmu

Will, Simon, Jay a Neil se znovu potkají před kamerou. Britská komediální série The Inbetweeners dostane třetí celovečerní film, který naváže na dvojici úspěšných snímků z let 2011 a 2014. Do svých rolí se vrací kompletní hlavní čtveřice.

Ženy nesměly na oči náboženské delegaci. Eiffelovu věž ochromila stávka

Francií otřásá skandál kolem návštěvy Eiffelovy věže, kterou uskutečnila hinduistická náboženská organizace. Když delegace dorazila, ženský personál měl být požádán, aby opustil pracoviště. V pondělí zůstal tento slavný symbol Paříže uzavřen kvůli stávce zaměstnanců.

Británie, Francie a Kanada zavádějí sankce proti izraelským osadám na Západním břehu

Británie zakáže dovoz zboží z izraelských osad na okupovaném Západním břehu. Postup koordinuje s Francií a Kanadou. Londýn krok zdůvodňuje rychlým rozšiřováním osad, rostoucím násilím a obavami, že další výstavba znemožní vznik životaschopného palestinského státu.

Kanada uvalila na USA vysoká cla. Trump pohrozil eskalací

Celní válka mezi USA a Kanadou eskaluje poté, co minulý měsíc ztroskotala obchodní jednání. V platnost vstoupila kanadská odvetná cla v rozmezí 15 až 50 procent uvalená na řadu amerických produktů. Americký prezident Donald Trump navíc v pondělí pohrozil zákazem prodeje kanadských letadel Bombardier v USA. Celní válku pocítí hlavně malé a střední podniky.

Australský regulátor omezil činnost desítek firem

Australský finanční dohled během uplynulého roku zrušil, pozastavil nebo odmítl obnovit 45 registrací poskytovatelů kryptoslužeb a převodů peněz. Důvodem byly provozní nedostatky, nečinnost firem i riziko praní peněz. Mezi dotčenými společnostmi je také GetCoins, jejíž služby podle úřadu zneužívali organizovaní investiční podvodníci.

Británie pošle Ukrajině balíček protivzdušné obrany v hodnotě 100 milionů liber

Británie vynaloží 100 milionů liber (2,82 miliardy korun) na balíček protivzdušné obrany pro Ukrajinu, včetně střel do systému Patriot, oznámila dnes britská vláda. Ministerstvo obrany uvedlo, že vybavení dodá ještě před letošní zimou.

Jehličnany v severských lesích ustupují listnatým stromům

Oteplování postupně proměňuje rozsáhlé lesy na severu planety, v nichž dosud převládaly stálezelené jehličnany. Po požárech, bouřích a dalších událostech narušujících porost se na uvolněných místech rychleji prosazují listnaté stromy. Pomáhají jim také vyšší teploty, delší období růstu a větší množství dusíku v půdě.

Strach na Blízkém východě: Írán měl otestovat novou balistickou raketu

Íránská státní média v pondělí zdůraznila schopnosti nové balistické rakety Qassem Basir. Podle nich změní doktrínu Íránu, který bude moci preventivně eliminovat jakoukoli hrozbu. Mohsen Rezáí, tajemník íránské Nejvyšší rady národní bezpečnosti, v neděli vyzdvihoval schopnosti střely a tvrdil, že již byla otestována při útoku na americkou válečnou loď.

Ukrajinské drony zasáhly cíle v Saratově, odjinud úřady hlásí mrtvé

Nejméně deset raněných, včetně tří dětí, si vyžádal nálet ukrajinských dronů na Saratov, oznámil na sociální síti gubernátor Roman Busargin. Šest zraněných je v péči lékařů v nemocnicích, žádný není v ohrožení života. Jeden člověk podle úřadů zemřel při ukrajinském útoku na čerpací stanici v Brjanské oblasti. Dva lidé přišli o život na Rusy okupovaném Krymu. Ruská obrana během noci sestřelila stovky ukrajinských dronů, tvrdí Moskva.

Čínský vývoz v srpnu vzrostl o čtvrtinu. Táhnou ho auta a technologie

Čínský vývoz v srpnu meziročně vzrostl o 25 procent. Zahraniční poptávka po technologiích a elektromobilech pomáhá průmyslu v době, kdy domácí spotřeba zůstává slabá. Výrazně rostl také dovoz, přesto obchodní přebytek druhé největší ekonomiky světa přesáhl 119 miliard dolarů.

KOMENTÁŘ: Robotaxíky Tesly ztratily lesk. Musk řeší peníze i ostudný náskok konkurence

Bez velké pompy zahájila automobilka Tesla v texaském Austinu ostrý provoz své flotily Cybercabů, tedy autonomních taxíků. Jako by snad i nepřítomný Musk tušil, že tady není moc co slavit. Tesla se pere s regulátory, cenotvorbou i tvrdou konkurencí. A investoři to vidí…
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama