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

Senátor Lindsey Graham zemřel podle lékařů na natrženou srdeční aortu

Lindsey Graham, dlouholetý republikánský senátor za Jižní Karolínu a blízký spojenec amerického prezidenta Donalda Trumpa, zemřel na disekci aorty způsobenou kardiovaskulárním onemocněním. Vyplývá to z předběžných závěrů soudního lékaře ve Washingtonu.

Trump tvrdí, že USA by měly spravovat Hormuzský průliv a dostat za to zaplaceno

Americký prezident Donald Trump dnes řekl, že Spojené státy pravděpodobně převezmou kontrolu nad Hormuzským průlivem, a dodal, že by jim za to měla náležet kompenzace. Šéf Bílého domu to uvedl v telefonickém rozhovoru v pořadu Fox & Friends televize Fox News.

KOMENTÁŘ: Polovodičový král z Koreje ve výprodeji. Obchodování v USA způsobilo chaos

Třebaže tahle firma vznikla už v roce 1983, před šílenstvím kolem umělé inteligence ji znal málokdo. Dnes jihokorejský SK Hynix patří mezi lídry AI závodu a svou výkonností na burze poráží většinu amerických titulů. V pondělí ale přišel zlom. Proč akcie za jediný den odepsaly 15 procent?

Invazní kudlanky z Asie se šíří Evropou a ohrožují místní živočichy

Dvě asijské kudlanky, které se v posledních letech rychle rozšířily po Evropě, nově získaly status invazních nepůvodních druhů. Díky oteplování klimatu, vysoké schopnosti rozmnožování a příznivým podmínkám ve městech pronikají stále dál na sever. Loví širokou škálu původních živočichů a podle vědců mohou představovat rostoucí hrozbu pro evropskou biodiverzitu.

Státy EU uvalily nové sankce kvůli ruským kybernetickým útokům

Evropská unie a její členské státy dnes odsoudily ruské kybernetické útoky, konkrétně operace skupiny TURLA, která podléhá ruské Federální bezpečnostní službě FSB. EU zároveň přijala dosud nejrozsáhlejší balík sankcí v rámci kybernetického sankčního režimu. Sankce byly uvaleny na devět jednotlivců a čtyři subjekty, informovala Rada EU. Unijní sankce jsou úzce koordinovány s Británií, ta dnes oznámila opatření proti 24 osobám a subjektům, uvedla agentura Reuters.

Je Hormuzský průliv otevřený? Trump a Írán vysílají opačné signály

Situace v Hormuzském průlivu je nepřehledná. Zatímco americký prezident Donald Trump tvrdí, že tato námořní trasa zůstává otevřená, Írán prohlásil, že je až do odvolání a ukončení amerických úderů uzavřená. Ceny ropy vzrostly o 4 procenta.

Rolling Stones prozradili, jak spolu vydrželi přes 60 let

Rolling Stones působí na hudební scéně už přes šest desetiletí, přesto se jejich členové stále dokážou sejít ve studiu a nahrávat nové skladby. Mick Jagger, Keith Richards a Ronnie Wood nyní popsali, co jim pomohlo překonat dlouhé roky společné práce, osobní spory i změny v sestavě. Překvapivě důležitý je podle nich dostatek času stráveného odděleně.

Apollo nabídlo za easyJet 5,7 miliardy liber

Americká investiční společnost Apollo Global Management vstoupila do souboje o britské nízkonákladové aerolinky easyJet. Za dopravce nabídla 5,7 miliardy liber a překonala tak návrh konkurenčního fondu Castlelake. Vedení easyJetu je připravené vyšší nabídku podpořit.

Válka s Íránem vysává americké zásoby raket. Obnova potrvá roky

Spojené státy považují za největší hrozbu Čínu, brzy se přitom proti ní možná nebudou mít čím bránit, varují odborníci. Napětí s Íránem se totiž vyostřuje a obě strany na sebe znovu útočí. USA přitom vyčerpaly značnou část „chytrých“ útočných raket a protivzdušných střel. Nejnovější útoky hlásily Kuvajt a Jordánsko.

Při cílené střelbě v Illinois zemřelo pět členů jedné rodiny

Pět členů jedné rodiny zemřelo a další dva utrpěli vážná zranění při sérii střeleb v americkém městě East St. Louis ve státě Illinois. Policie zadržela dva mladistvé podezřelé ve věku 15 a 16 let. Útok označila za cílený a vyloučila, že by veřejnosti hrozilo další bezprostřední nebezpečí.

Nejméně 27 lidí zahynulo při požáru, který zachvátil bar v Bangkoku

Nejméně 27 lidí zahynulo při požáru, který zachvátil bar v thajské metropoli Bangkoku. S odvoláním na místní úřady to napsala agentura AP. Podle premiéra Anutina Čánvirakuna několik dalších lidí převezli záchranáři do nemocnice, městská správa následně podle agentury Reuters sdělila, že zraněných je 63 lidí. Podle některých místních médií se řada lidí stále pohřešuje, uvedla stanice BBC News. Městská správa nicméně bilanci považuje za konečnou. Příčina požáru zatím není jasná.

Írán oznámil, že čelí novým útokům, zásahy mezitím oznámil Kuvajt

Íránská státní média informují, že "nepřítel" dnes odpoledne zasáhl nejméně deseti projektily ostrov Kešm v Hormuzském průlivu. Uvedla to agentura AFP. Portál Axios s odvoláním na americké činitele uvedl, že americká armáda udeřila proti íránským raketovým a protivzdušným systémům a rovněž proti menším lodím íránských revolučních gard v úžině. Spojené státy tento týden obnovily údery na Írán poté, co americký prezident Donald Trump označil příměří za skončené kvůli tomu, že íránské síly napadají lodě v Hormuzském průlivu, který je klíčový pro vývoz ropy ze zemí Perského zálivu.

Zelenskyj avizoval změny ve vládě, premiérce nabídl novou roli

Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj dnes oznámil změnu politické strategie země a avizoval změny ve vládě. Premiérce Juliji Svyrydenkové na síti X poděkoval za práci a uvedl, že jí nabídl možnost vést novou oblast vztahů s klíčovým partnerem. Více podrobností k její případné nové roli neposkytl. Agentura Reuters nebo server RBK-Ukrajina jeho slova vyložily jako návrh nebo rozhodnutí ministerskou předsedkyni odvolat. Svyrydenková na stejné platformě uvedla, že je připravena nadále pracovat pro Ukrajinu.

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.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama