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

Arsenal senzačně vypadl z Ligového poháru. Vyřadil ho tým ze čtvrté ligy

Fotbalisté Arsenalu zažili jeden z největších šoků v historii anglického Ligového poháru. Úřadující šampioni Premier League nestačili v osmifinále na Fleetwood Town ze čtvrté ligy. Po remíze 1:1 prohráli penaltový rozstřel 3:5. Anglická média mluví o historické ostudě a kritika míří také na trenéra Mikela Artetu.

Telefonát s Putinem vyvolal rozkol mezi evropskými lídry. Finsko vysvětlilo svůj postoj k Rusku

Neobvyklý telefonát evropských představitelů s Vladimirem Putinem vyvolal rozpory mezi spojenci. Finský prezident Alexander Stubb a norský premiér Jonas Gahr Støre se pokusili přímým rozhovorem s ruským vůdcem podpořit mírové úsilí na Ukrajině. Jejich iniciativa však narazila na kritiku některých evropských politiků. Helsinky nyní zdůrazňují, že o žádné oteplování vztahů s Moskvou neusilují.

Putin a Zelenskyj tváří v tvář? Trump učinil překvapivé oznámení

Americký prezident Donald Trump tvrdí, že se blíží dlouho očekávané setkání ukrajinského prezidenta Volodymyra Zelenského s ruským vůdcem Vladimirem Putinem. Podle šéfa Bílého domu dosáhla diplomatická jednání o ukončení války na Ukrajině značného pokroku. Konkrétní termín ani místo schůzky však neprozradil a Moskva ani Kyjev zatím její konání nepotvrdily.

Miliardy pro těžaře, hrozba pro planetu. Trump ruší Bidenovy regulace

Americký prezident Donald Trump oznámil další zásadní obrat v ekologické politice Spojených států. Jeho administrativa plánuje výrazně zmírnit pravidla omezující úniky metanu při těžbě ropy a zemního plynu. Energetickým společnostem má opatření ušetřit desítky miliard dolarů, podle ekologických organizací však povede k většímu znečištění ovzduší a prohloubení klimatických změn.

Filip Hronek rozhodl o výhře Vancouveru a ukončil sérii deseti porážek

Český obránce Filip Hronek se stal hlavním hrdinou dramatického utkání NHL mezi Vancouverem a Anaheimem. V prodloužení rozhodl o vítězství Canucks 6:5 a ukončil jejich sérii deseti porážek. Vancouver přitom ještě v závěru třetí třetiny ztrácel tři góly. Hronek navíc přidal asistenci a překonal českého brankáře Lukáše Dostála. V dalším utkání se střelecky prosadil také Pavel Zacha, Boston však na Carolinu nestačil.

Účet za válku s Íránem je astronomický. Americe mizí miliardy před očima

Válka mezi Spojenými státy a Íránem se pořádně prodražuje. Americká armáda za konflikt do poloviny října utratila nejméně 47,1 miliardy dolarů (více než bilion korun), přičemž konečný účet může být ještě vyšší. Prezident Donald Trump mezitím prohlašuje, že boje ukončí, kdykoliv se rozhodne. Podmínkou však zůstává, aby Teherán nikdy nezískal jadernou zbraň.

KOMENTÁŘ: Fed jen pár dní před volbami v USA rozhoduje o sazbách. Splní Trumpovi přání?

Americká centrální banka ve středu rozhoduje o úrokových sazbách – citlivé rozhodnutí tedy oznámí jen pár dní před napjatými volbami do Kongresu. Očekává se, že Fed nechá sazby beze změny. Mohlo by se tak zdát, že Kevin Warsh nechce před hlasováním přilévat olej do ohně.

Bolsonaro po prohraných volbách uprchl z Brazílie. Dostane víza v USA

Brazilský senátor Flávio Bolsonaro po překvapivé porážce v prezidentských volbách opustil zemi a zamířil do Spojených států. Učinil tak navzdory rozhodnutí nejvyššího soudu, který mu nařídil odevzdat cestovní pasy kvůli vyšetřování podezření z praní špinavých peněz. Americké ministerstvo zahraničí oznámilo, že Bolsonarovi a jeho rodině umožní vstup do USA.

Trump tvrdí, že zakáže pojem umělá inteligence, trvá na super inteligenci

Americký prezident Donald Trump dnes oznámil, že zakáže v dokumentech používat slovní spojení umělá inteligence (AI), neboť trvá na svém označení super inteligence, které pokládá za mnohem přesnější. Šéf Bílého domu o záměru vymáhat změnu ustáleného názvu napsal na své sociální síti Truth Social.

Netanjahu po volbách vyzval k vytvoření silné pravicové vlády

Izraelský premiér Benjamin Netanjahu v povolebním projevu vyzval k vytvoření silné pravicové vlády. Zároveň podle médií v noci na dnešek prohlásil, že Izraeli nelze vládnout s podporou izraelských Arabů, jejichž strany v parlamentních volbách podle odhadů posílily. Kompletní výsledky zatím nejsou k dispozici, podle aktualizovaných průzkumů od volebních místností bude zřejmě poměr sil vyrovnaný a parlamentní většinu nezíská vládní ani opoziční blok.

Krvavé střety v Jižním Súdánu. Při tzv. nájezdech na dobytek zemřelo nejméně 72 lidí

Nejméně 72 lidí přišlo o život při násilných střetech mezi komunitami v jihosúdánském státě Warrap. Útoky, jejichž cílem byly především krádeže dobytka, provázelo také vypalování domů. Tragédie je dalším příkladem dlouhodobého násilí, které sužuje nejmladší stát světa v době příprav na historicky první prezidentské volby.

Lídři Finska a Norska jednali s Putinem a Zelenským o možnostech ukončení války

Finský prezident Alexander Stubb a norský premiér Jonas Gahr Störe dnes jednali po telefonu s ruským prezidentem Vladimirem Putinem o možnostech ukončení války Ruska proti Ukrajině. Uvedla to v prohlášení Stubbova kancelář. Hovor potvrdil mluvčí Kremlu. Dvojice severských lídrů následně o obsahu telefonátu informovala ukrajinského prezidenta Volodymyra Zelenského.

Japonsko stojí před historickým zlomem. Po 14 letech se chystá zásadní obrat

Japonská centrální banka stojí před zásadní změnou měnové politiky. Po téměř čtrnácti letech úsilí o dosažení dvouprocentní inflace by už tento týden mohla oznámit splnění svého dlouhodobého cíle. Úrokové sazby zatím pravděpodobně ponechá beze změny, analytici však očekávají další zvýšení v prosinci nebo lednu. Rozhodování komplikují rostoucí ceny energií, slabý jen i napětí na dluhopisových trzích.

Mladé manty nacházejí bezpečí u pobřeží

Mladé manty obrovské tráví první roky života v mělkých pobřežních vodách, kde nacházejí potravu a ochranu před predátory. Teprve v dospělosti se vydávají na dlouhé cesty otevřeným oceánem. Nový výzkum ze Střední Ameriky ukázal, jak výrazně se jejich chování s věkem mění a proč je ochrana pobřežních oblastí důležitá pro jejich přežití.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama