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

Čtyři mrtvé si vyžádaly ruské útoky na Ukrajině

Dva mrtvé si vyžádal ruský útok na ukrajinské Záporoží. Město zasáhla řízená letecká bomba, informoval brzy ráno náčelník oblastní správy Ivan Fedorov. Další člověk zahynul při ostřelování průmyslové zóny Charkova ruskými raketami, napsal na sociální síti starosta druhého největšího ukrajinského města Ihor Terechov. V Chersonu ruský dronový útok zabil muže, oznámil pak odpoledne šéf městské správy Jaroslav Šaňko.

Zemřela Dolly Parton, legendě country hudby bylo 80 let

Ve věku 80 let zemřela americká zpěvačka, skladatelka a herečka Dolly Parton. Jedna z nejvýraznějších osobností country hudby proslula skladbami Jolene, I Will Always Love You nebo 9 to 5 a během více než šesti desetiletí kariéry se stala celosvětovou kulturní ikonou. Příčina její smrti zatím zveřejněna nebyla.

Orangutani přicházejí o lesy i čas

Orangutani patří mezi nejinteligentnější tvory na Zemi, přesto bojují o přežití. Kácení pralesů, pytláctví a střety s lidmi je připravují o bezpečný domov. Světový den orangutanů proto letos připomíná, že ochrana těchto lidoopů úzce souvisí také s budoucností lidí.

Bývalá členka Pussy Riot spolupracovala s FSB. Vyhrožovali, že zabijí mé příbuzné, přiznala

Bývalá členka aktivistické punkové skupiny Pussy Riot, Rita Flores, ve video rozhovoru zveřejněném na YouTube přiznala, že byla přinucena spolupracovat s ruskou tajnou službou FSB. Měla získávat informace o nepohodlných osobách a zapojena byla do plánovaného atentátu na kritika režimu v exilu.

Po více než dvaceti letech se chystá pokračování Jak ztratit kluka v 10 dnech

Romantická komedie Jak ztratit kluka v 10 dnech by se po více než dvou desetiletích mohla dočkat pokračování. Paramount začal projekt připravovat a původní hvězda Kate Hudson se k němu připojila jako producentka. Tvůrci by rádi znovu spojili také Hudson s Matthew McConaugheym, návrat obou herců ale zatím potvrzený není.

Lego cílí na dospělé. Sady se sportovní tématikou zabodovaly

Zájem o ikonické stavebnice Lego nepolevuje. Prodej Lega vzrostl o více než pětinu díky zájmu o nové sady fotbalového mistrovství světa nebo Formulí 1. Samotná firma uvedla, že sportovní tématika jim přinesla nové zákazníky.

Německá ekonomika ožívá. HDP rostl víc, než se čekalo

Německá ekonomika vysílá další známky oživení. Ve druhém čtvrtletí vzrostla o něco více, než ukazoval předběžný odhad, a v srpnu se výrazně zlepšila také nálada mezi firmami. Optimističtější jsou podniky v průmyslu, službách, obchodu i stavebnictví, přestože je nadále trápí například dražší energie.

Sýrie už není na americkém seznamu států podporujících terorismus

Spojené státy vyřadily Sýrii ze seznamu států podporujících terorismus. Po 47 letech tak odstranily jednu z hlavních překážek, které bránily zahraničním investicím a plnému zapojení země do světové ekonomiky.

Trumpova vláda chce podle AP zrušit turistická víza lidem, kteří požádali o azyl

Vláda amerického prezidenta Donalda Trumpa připravuje zrušení turistických a obchodních víz až 200.000 cizinců, kteří ve Spojených státech požádali o azyl. V noci na dnešek o tom informovala agentura AP, podle které by to v případě uskutečnění bylo nejrozsáhlejší hromadné rušení víz v historii USA. Očekává se, že pokud vláda k takovému kroku opravdu přistoupí, povede to k soudním sporům.

ANALÝZA: Tlak na Zelenského odstoupení roste. Volby se však neuskuteční

Bývalý ukrajinský ministr obrany Mychajlo Fedorov v šokujícím úterním prohlášení vyzval k uspořádání prezidentských voleb, ačkoli to ukrajinská ústava za válečného stavu neumožňuje. Prezident Volodymyr Zelenskyj reagoval, že během probíhajícího konfliktu se volby neuskuteční. Výzva k volbám nepřišla v pravou chvíli a může Zelenskému ztížit pozici.

Siniaková s Pattenem suverénně prošli kvalifikací US Open

Kateřina Siniaková a Henry Patten zvládli kvalifikaci smíšené čtyřhry na US Open bez zaváhání. Dvěma jasnými výhrami si zajistili místo v hlavní soutěži, přestože jako světové jedničky patří mezi největší favority turnaje. Nyní je čeká mimořádně atraktivní souboj s Novakem Djokovičem a Arynou Sabalenkovou.

Při útoku gangů na Haiti zahynulo nejméně 47 lidí

Nejméně 47 lidí zahynulo a dalších 22 utrpělo zranění při útoku gangů na jednu z obcí u haitské metropole Port-au-Prince. V noci na dnešek o tom s odvoláním na OSN informovala agentura Reuters.

KOMENTÁŘ: Úspěšný test vakcíny proti rakovině poslal Modernu do nebes. Má to ale háček

Americká společnost Moderna si za jediný den na burze připsala asi 169 %. Za impozantním nárůstem stojí slibné testování vakcíny proti rakovině kůže. Její možný potenciál ale naráží na dva faktory – administrativu Donalda Trumpa a sentiment lidí kolem mRNA vakcín.

Řecko přesouvá svůj systém Patriot na Krétu kvůli ochraně námořní základny

Řecko přesouvá svůj protivzdušný systém Patriot na Krétu, aby lépe ochránilo klíčovou námořní základnu Suda před možnými útoky z Íránu. Píše to dnes server ERT News a další řecká média s odkazem na své zdroje. Armáda oficiálně informaci nepotvrdila.

Shein jde na burzu, ale za zlomek svého dřívějšího ocenění

Čínský gigant levné módy Shein v pondělí spustil dlouho očekávaný vstup na hongkongskou burzu. Mohla by dosáhnout hodnoty 27 miliard dolarů (téměř 558 miliard korun). Finální cena bude oznámena poslední srpnový den. Obchodování začne 1. září.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama