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

Magyar oznámil, že jeho vláda spustí odvolání hlavy státu ústavním dodatkem

Maďarský premiér Péter Magyar dnes v parlamentu oznámil, že jeho vláda se rozhodla dosáhnout odchodu prezidenta Tamáse Sulyoka z funkce ústavním dodatkem. Uvedl také, že v září začne příprava komplexní reformy ústavy, do které se má podle představ nové vlády zapojit celá společnost. Následně bude návrh ústavy předložen občanům ke schválení v referendu, uvedl podle agentur.

Tříletý chlapec, vhozený do krokodýlího výběhu v britské zoo, je z nejhoršího venku

Tříletý chlapec, který ve čtvrtek utrpěl vážná zranění po incidentu ve výběhu s krokodýly v zoologickém areálu Johnsons of Old Hurst v britském hrabství Cambridgeshire, již není v kritickém stavu. Policie oznámila, že jeho zdravotní stav se stabilizoval.

Andy Burnham uvedl, že bude usilovat o post šéfa labouristů a britského premiéra

Bývalý starosta Manchesteru a nynější poslanec Andy Burnham dnes oznámil, že se bude ucházet o post lídra Labouristické strany a tím i předsedy britské vlády. Učinil tak podle všeobecného očekávání krátce poté, co na funkci vůdce labouristů pod sílícím tlakem vlastních spolustraníků rezignoval premiér Keir Starmer. Burnham mu poděkoval za jeho působení v roli předsedy vlády.

Chalamet a Gomez propůjčí hlasy nové animované dvojici

Timothée Chalamet a Selena Gomez se potkají v novém animovaném filmu Not Alone. Chystá ho studio Illumination, které stojí za značkami jako Já, padouch, Mimoni nebo Super Mario Bros. ve filmu.

Írán souhlasil s návratem inspektorů jaderné agentury, řekl J. D. Vance

Teherán souhlasil s návratem inspektorů Mezinárodní agentury pro atomovou energii (MAAE) do Íránu. Na tiskové konferenci to dnes uvedl americký viceprezident J. D. Vance poté, co v noci na dnešek skončilo ve švýcarském Bürgenstocku první kolo americko-íránských rozhovorů na vysoké úrovni. Jednání o působení inspektorů začne již tento týden, dodal Vance s tím, že půjde o první krok k trvalému ukončení íránského programu vývoje jaderných zbraní. Teherán opakovaně popírá, že by o atomovou zbraň usiloval.

Evropu dusí extrémní vedra. Ve Francii zemřeli tři lidé, Británii čeká až 40 stupňů

Evropu zasáhla jedna z nejvýraznějších vln veder letošního roku. Teploty ve Francii a Španělsku překračují 40 stupňů Celsia, úřady vydávají nejvyšší výstrahy a horko si už vyžádalo první oběti. Mimořádně teplé počasí míří také do Británie, kde meteorologové varují před podmínkami ohrožujícími zdraví i běžný chod země.

KOMENTÁŘ: Růst o stovky procent za rok. Intel a Micron jsou teď ve středu AI mánie

Poprask kolem akcií spojených s umělou inteligencí nadále trvá, momentum po Nvidii přebírají další dvě americké firmy. Intel a Micron předvádějí na burze extrémně vysoké zhodnocení. První jmenovaný nově těží i z dohody s Applem, kterou oslavil i Donald Trump.

Počet potvrzených případů eboly v Kongu přesáhl 1000

Počet potvrzených případů eboly v Kongu přesáhl 1000. K nedělnímu večeru oznámily místní úřady 1003 nakažených a 254 zemřelých, informovala dnes agentura Reuters. V sobotní aktualizaci konžská vláda uvedla, že počet potvrzených případů činí 956 a počet úmrtí 247.

Jihokorejský exministr spravedlnosti dostal 25 let za podíl na stanném právu

Jihokorejský soud dnes uložil exministru spravedlnosti Pak Song-čeovi 25 let vězení za jeho klíčovou roli při vzpouře tím, že se předloni podílel na snaze někdejšího prezidenta Jun Sok-jola vyhlásit stanné právo. Napsala to agentura Jonhap. Kvůli mimořádnému stavu dostal Jun doživotí a vysoké tresty vězení dostali i další členové vlády včetně expremiéra.

Ceny ropy klesají. Pokrok v rozhovorech mezi USA a Íránem ulidňuje trhy

Ceny ropy si v posledních dnech drží volatilní povahu. Po oznámení Íránu o opětovném uzavření Hormuzského průlivu mírně vzrostly. Mediátoři Katar a Pákistán však následně oznámili pokrok po prvním dni jednání mezi americkými a íránskými představiteli ve Švýcarsku, což poslalo ceny černého zlata níže. Obě strany se dohodly na plánu, jehož cílem je dosáhnout konečné dohody do 60 dní. Rozhovory budou pokračovat po zbytek týdne, přičemž jedním z hlavních témat budou boje mezi Izraelem a Hizballáhem.

Na Moskvu útočily desítky ukrajinských dronů, metropole dočasně zavřela letiště

Protivzdušná obrana od začátku dnešního dnes zneškodnila 80 ukrajinských dronů mířících na Moskvu, ohlásil její starosta Sergej Sobjanin. Informace o případných škodách nejsou k dispozici. Nad ránem byla na půldruhé hodiny zavřená čtyři letiště v ruském hlavním městě.

Britský premiér Keir Starmer rezignoval. V čele britské vlády zůstane do výběru nástupce

Britský premiér Keir Starmer dnes oznámil, že odstupuje z funkce lídra vládní Labouristické strany. V čele kabinetu zůstane, dokud strana v příštích týdnech nevybere jeho nástupce. Starmer to řekl novinářům před premiérským úřadem v londýnské Downing Street.

První jednání mezi Íránem a USA ve Švýcarsku skončilo, Teherán hovoří o pokroku

Írán a Spojené státy se dohodly na cestovní mapě směřující k dosažení konečné dohody do 60 dní. Uvedly to dnes brzy ráno Katar a Pákistán, které zprostředkovávají jednání o trvalém ukončení války s Íránem. Technické diskuse se povedou do konce týdne, uvádí v prohlášení ke konci víkendového prvního kola jednání ve Švýcarsku na základě memoranda o porozumění podepsaného minulý týden. Íránský ministr zahraničí Abbás Arakčí dnes podle agentur pochválil Pákistán a Katar za jejich zprostředkování rozhovorů ve Švýcarsku a uvedl, že "dosáhli významného pokroku".

Rusové pronikají do klíčového města. Zvyšují úsilí o dobytí Donbasu

Ruský postup na Ukrajině se v posledních měsících zastavil. Obránci podle svých slov letos dobyli více území, než kolik ztratili. Podařilo se jim dokonce narušit zásobovací trasy na Krym. Ukrajinské síly mezitím provádějí mohutné dronové údery hluboko uvnitř Ruska. V plamenech se ocitla i Moskva. Zatímco to vypadá, že situace hraje do karet Kyjevu, nepřítel infiltroval strategicky důležité město Kosťantynivka.

Manželka španělského premiéra Sáncheze nesmí opustit zemi, čelí obvinění z korupce

Manželka španělského premiéra Pedra Sáncheze, Begoña Gómez, bude čelit soudnímu procesu kvůli obviněním z korupce. Rozhodl o tom soudce Juan Carlos Peinado, který jí zároveň zakázal opustit území Španělska.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama