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

Ceny ropy se opět přibližují k psychologické hranici. Válka mezi USA a Íránem děsí trhy

Ceny ropy na světových trzích na začátku týdne výrazně vzrostly. Investoři reagují na další eskalaci války mezi Spojenými státy a Íránem, která znovu vyvolala obavy o bezpečnost přepravy ropy přes Hormuzský průliv. Právě touto strategickou námořní trasou proudí významná část světových dodávek ropy a jakékoli omezení provozu může rychle ovlivnit globální ceny energií. Ceny ropy Brent míří ke 100 dolarům za barel.

Starmer prohlásil, že je pyšný, že předává zemi silnější, než ji převzal

Nyní již bývalý britský premiér Keir Starmer dnes ve svém posledním vystoupení v roli předsedy vlády prohlásil, že je pyšný na to, že Spojené království je nyní silnější než v době, kdy se řízení kabinetu před dvěma lety ujal. Starmer, který následně odjel ke králi Karlu III., aby mu formálně předal rezignaci, zároveň vyjádřil plnou podporu svému nástupci Andymu Burnhamovi.

Vědci našli korálové útesy, které mohou přežít klimatickou krizi

Po celém světě existují desítky tisíc kilometrů čtverečních korálových útesů, které mají schopnost odolávat dopadům klimatických změn a zotavit se po poškození. Nová identifikace těchto odolnějších míst může pomoci lépe zaměřit ochranu jednoho z nejohroženějších mořských ekosystémů.

Ruský útok na nákladní loď u Oděsy zabil deset lidí

Nedělní ruský útok na nákladní loď s kukuřicí u přístavu Oděsa zabil celkem deset lidí, uvedla dnes správa ukrajinských námořních přístavů na facebooku. Dalších osm námořníků se podle ní podařilo zachránit. Dřívější informace hovořily o šesti obětech ruského útoku na plavidlo a čtyřech pohřešovaných. Loď plula pod vlajkou Guineje-Bissau, podle dřívějších informací médií patří tureckému majiteli.

Napětí dál roste. Po íránském útoku zemřel další americký voják

Napětí mezi USA a Íránem dál prudce roste. Americká armáda oznámila smrt dalšího vojáka, který zahynul v severním Iráku při řízené likvidaci nevybuchlé munice z íránského útočného dronu. Druhý voják utrpěl lehčí zranění. Celkový počet padlých Američanů od začátku současného konfliktu tak podle Washingtonu vzrostl na sedmnáct.

Francouzský soud nařídil TotalEnergies zahrnout emise zákazníků do klimatického plánu

Pařížský soud rozhodl, že společnost TotalEnergies musí ve svém plánu náležité péče nově zohlednit také emise vznikající při používání jejích ropných a plynových produktů. Jde o první případ, kdy soud přímo spojil francouzský zákon o povinnosti náležité péče s ochranou klimatu. Firmě dal šest měsíců na předložení upraveného plánu.

Krejčíková po triumfu v Aténách poskočila na 26. místo žebříčku

Barbora Krejčíková navázala na povedený týden v Aténách výrazným posunem ve světovém žebříčku WTA. Díky zisku devátého singlového titulu kariéry se posunula o šest míst na 26. příčku. Česká tenistka zároveň ukončila čekání na trofej, které trvalo od jejího wimbledonského triumfu před dvěma lety.

Maďarský prezident Tamás Sulyok podepsal ústavní dodatek, který ukončuje jeho mandát

Maďarský prezident Tamás Sulyok podepsal sedmnáctou novelu ústavy, která zároveň ukončuje jeho mandát. Prezident označil změnu ústavy za bezprecedentní zneužití politické moci, přesto ji podepsal s odůvodněním, že jako hlava státu musí respektovat platný právní řád.

Indonésie pokračuje v pátrání po obětech. Z potopené lodi zachránili 59 lidí

Indonéští záchranáři našli sedm dalších lidí z lodi KM Nurul Salsa, která se potopila poblíž ostrova Sulawesi. Pět pasažérů se několik dní drželo rybářské konstrukce a plovoucích trosek, matku se synem objevili rybáři poblíž ostrova Balaloho. Osmnáct lidí zůstává pohřešovaných.

Mamdani zvažuje zatčení Netanjahua při Valném shromáždění OSN v New Yorku

Newyorský starosta Zohran Mamdani se členy svého úřadu projednává, zda zatknout Benjamina Netanjahua, až izraelský premiér v září přijede na Valné shromáždění OSN v New Yorku. Mamdani to řekl v rozhovoru s deníkem The New York Times (NYT). Mezinárodní trestní soud (ICC) na izraelského premiéra vydal zatykač kvůli podezření ze spáchání válečných zločinů a zločinů proti lidskosti v Pásmu Gazy. Spojené státy však jurisdikci ICC neuznávají.

Anglie získala bronz po bláznivé výhře nad Francií

Anglie zakončila mistrovství světa bronzovou medailí po mimořádně divokém utkání s Francií. V Miami zvítězila 6:4 a přerušila šedesátileté čekání na cenný kov ze světového šampionátu. Hlavní postavou se stal Bukayo Saka, který nastřílel hattrick. Francouzi po katastrofální první půli sahali po velkém obratu, ale na body nakonec nedosáhli. Zápas přinesl deset branek, několik rekordů i emotivní rozloučení trenéra Didiera Deschampse.

Jordánsko nad svým územím zneškodnilo tři ze čtyř raket vypálených z Íránu

Jordánská armáda dnes odpoledne uvedla, že zneškodnila tři ze čtyř raket, kterými na tuto zemi zaútočil Írán. Čtvrtá dopadla do volného prostoru, píše server televize Al-Džazíra. Nejsou zprávy o zraněných ani škodách.

Lesní požár ve Španělsku již od čtvrtka spálil více než 12.000 hektarů lesa

Lesní požár, který vypukl ve čtvrtek asi 100 kilometrů severně od Madridu, se dál šíří a dosud zničil více než 12.000 hektarů porostu. Kvůli ohni musely úřady evakuovat několik stovek lidí, zatím si nevyžádal žádné oběti. Informovala o tom agentura AFP.

USA oznámily novou sérii úderů na Írán jako odvetu za dva padlé americké vojákya

Spojené státy v noci ze soboty na dnešek zahájily novou sérii úderů na Írán. Oznámilo to oblastní velitelství amerických sil na Blízkém východě (CENTCOM). Chtějí tím potrestat Teherán za smrt dvou amerických vojáků v Jordánsku, kteří zahynuli při pátečních íránských útocích. CENTCOM o pár hodin později uvedlo, že Spojené státy ukončily již osmou sérii nočních úderů v řadě a zasáhly íránskou vojenskou infrastrukturu. Kuvajt dnes podle agentur oznámil, že v reakci na íránské útoky aktivoval protivzdušnou obranu.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama