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

Čína zablokovala Metě plán převzít firmu Manus, která vyvíjí agentní AI

Čína se rozhodla zablokovat akvizici čínského start-upu Manus, který se zaměřuje na vývoj tzv. agentní umělé inteligence (AI). Firmu se chystala zhruba za dvě miliardy dolarů (41,5 miliardy Kč) převzít americká technologická společnost Meta Platforms. Čínská Národní rozvojová a reformní komise (NDRC) ale dnes ve stručném sdělení překvapivě nařídila, aby obě strany záměr zrušily. Informuje o tom agentura Bloomberg.

Slovensko podalo žalobu proti rozhodnutí EU ukončit dovoz ruského plynu

Slovensko minulý týden podalo dříve ohlášenou žalobu proti rozhodnutí Evropské unie postupně ukončit dovoz ruského plynu do evropského bloku. ČTK to dnes sdělilo tiskové oddělení slovenského ministerstva spravedlnosti. Žalobu v uvedené záležitosti dříve podalo k soudu EU také Maďarsko.

KOMENTÁŘ: Kolabující aerolinka vyrostla na burze o stovky procent. Stačilo pár slov Trumpa

Americký prezident Donald Trump nadále zůstává nejvlivnějším investičním influencerem planety. Dokazuje to kauza spojená se zvažovaným vládním nákupem aerolinky Spirit Airlines. Zapomenutý titul na burze posílil o více než 600 procent. Proč?

Velrybu uvázlou na severu Německa zkusí záchranáři naložit na člun v úterý

Tým dobrovolníků se na severu Německa pokusí naložit uvázlou velrybu na nákladní člun nejdříve v úterý. V noci na dnešek o tom informovala agentura DPA. Keporkak přezdívaný Timmy uvázl na mělčině v Baltském moři v březnu. Pokusy o jeho záchranu poutají velkou pozornost médií a veřejnosti v Německu i v zahraničí.

Tchaj-wan zlehčuje dopad čínských sankcí na evropské zbrojařské společnosti

Sankce, které vůči sedmi evropským společnostem a subjektům působícím v odvětví vyzbrojování a obrany zavedla Čína, nenaruší schopnost Tchaj-wanu získávat zbraně. Dnes to podle agentury Reuters uvedl tchajwanský ministr obrany Wellington Koo. Čína omezení, které se týkají i českých zbrojařských společností Excalibur Army a Omnipol, české pobočky americké společnosti zaměřené na satelitní snímkování SpaceKnow a českého národního centra pro letectví a vesmír VZLU Aerospace, zavedla zejména kvůli prodeji zbraní nebo tajným dohodám s Tchaj-wanem.

Trump o střelbě: Nebál jsem se, chtěl jsem zůstat

Incident na galavečeru ve Washingtonu vyvolal šok i otázky o bezpečnosti. Ozbrojený muž se pokusil proniknout přes kontrolu do hotelu, kde se sešlo více než dva tisíce hostů, včetně prezidenta Donalda Trumpa, první dámy, viceprezidenta J. D.Vance a členů kabinetu. Po výstřelech byl prezident evakuován.

Írán podle Axiosu předložil USA nový návrh na ukončení války a otevření průlivu

Írán předložil Spojeným státům nový návrh na otevření Hormuzského průlivu a ukončení války s tím, že jaderné rozhovory by se odložily až na pozdější fázi vyjednávání. V noci na dnešek o tom informoval portál Axios s odvoláním na své zdroje. Spojené státy s Izraelem na konci února zaútočily na Írán, což vyvolalo regionální válku. Mezi Íránem a USA nyní platí příměří.

Japonsko zasáhlo další silné zemětřesení

Japonský ostrov Hokkaidó dnes zasáhlo silné zemětřesení o síle 6,2 stupně. Informovala o tom agentura AFP. Otřesy nastaly v době, kdy japonské úřady vydaly pro sever země varování před velkým zemětřesením, které by mohlo přesáhnout i sílu osmi stupňů.

Návštěva krále Karla v USA se uskuteční i po střelbě ve Washingtonu

Bezpečnostní incident ve Washingtonu vyvolal otázky, ale na britské královské návštěvě se nic nemění. Král Karel a královna Camilla dorazí do Spojených států podle plánu. Úřady ujišťují o jejich bezpečnosti.

Na slavnostní večeři v hotelu Washington Hilton střílel učitel a herní vývojář. Podle policie chtěl zabít Trumpa

Policie zveřejnila identitu muže zadrženého po sobotní střelbě v hotelu Washington Hilton, kde se konala tradiční večeře korespondentů Bílého domu. Je jím Cole Tomas Allen (31) z kalifornského Torrance.

Herzog zatím Netanjahua neomilostní

Izraelský prezident Jicchak Herzog se zatím nechystá omilostnit premiéra Benjamina Netanjahua v jeho korupční kauze. Místo rychlého rozhodnutí chce otevřít cestu k jednání o možné dohodě o vině a trestu. Spor je v Izraeli mimořádně citlivý a silně rozděluje veřejnost.

Trump hájil kryptoměnový zákon na soukromé akci v Mar-a-Lagu

Americký prezident Donald Trump znovu podpořil kryptoměnový průmysl. Na soukromé akci ve svém floridském klubu Mar-a-Lago vystoupil před největšími držiteli memecoinu $TRUMP a varoval banky, aby neblokovaly dlouho odkládanou kryptoměnovou legislativu.

Ozbrojené skupiny podnikly koordinované útoky po celém Mali. Ministr obrany je po smrti

Koordinované útoky ozbrojených skupin otřásly Mali a zasáhly i oblasti kolem metropole Bamako. Násilí patří k největším za poslední roky a situace zůstává nepřehledná. Podle dostupných zpráv byl při jednom z útoků zabit ministr obrany Mali. Informuje o tom agentura Reuters či server BBC.

EU odkládá velký zákaz toxických chemikálií

Evropská unie chtěla spustit největší zákaz toxických chemikálií ve své historii. Plán měl z trhu postupně vytlačit celé skupiny nebezpečných látek, které se objevují v běžných výrobcích i v životním prostředí. Po čtyřech letech ale ekologické organizace upozorňují, že se velká část opatření zasekla.

Trump v březnu nakoupil dluhopisy za nejméně 51 milionů dolarů

Americký prezident Donald Trump v březnu provedl rozsáhlé nákupy dluhopisů. Podle zveřejněných majetkových přiznání investoval nejméně 51 milionů dolarů, tedy zhruba 1,2 miliardy korun. Transakce zahrnovaly komunální dluhopisy, americké státní dluhopisy i firemní emise z několika odvětví.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama