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

Trump vyjednal třídenní příměří mezi Ruskem a Ukrajinou

Rusko a Ukrajina potvrdily třídenní příměří, které má platit od 9. do 11. května. Oznámil ho americký prezident Donald Trump, podle něhož se obě strany dohodly také na výměně 1000 zajatců z každé strany.

Amsterdam zakázal reklamy na maso a fosilní paliva

Amsterdam od začátku května zakázal reklamy na maso a produkty spojené s fosilními palivy ve veřejném prostoru. Z tramvajových zastávek, billboardů nebo stanic metra zmizely propagace burgerů, letenek, SUV i benzinových aut. Nizozemská metropole se tak stala první hlavní městem na světě, které podobné opatření zavedlo.

Evropa může kvůli nedostatku paliva sáhnout po amerických zásobách

Evropské aerolinky by mohly začít více využívat letecké palivo vyráběné ve Spojených státech. Důvodem jsou obavy z možného nedostatku paliva po narušení dodávek z oblasti Perského zálivu. Situaci komplikuje válka USA a Izraele s Íránem, která už výrazně zvedla cenu paliva pro evropské dopravce.

EK: Aerolinky kvůli drahému palivu nesmějí zpětně zdražovat letenky

Aerolinky kvůli růstu cen paliva způsobenému válkou na Blízkém východě nesmějí dodatečně navyšovat ceny již zakoupených letenek prostřednictvím palivových příplatků. Dopady války v Íránu na trh s leteckým palivem nejsou natolik závažné, aby ospravedlnily plošné omezení práv cestujících. Uvedla to Evropská komise v nových pokynech pro dopravní sektor EU vytvořených s ohledem na současnou krizi na Blízkém východě.

Hasiči u elektrárny v Černobylu bojují s rozsáhlým lesním požárem

V uzavřené zóně Černobylské jaderné elektrárny bojují podle ukrajinských úřadů hasiči s rozsáhlým lesním požárem. Ten vypukl ve čtvrtek v důsledku pádu dronu na území tamní rezervace. Dnes se požár rozšířil na odhadovanou plochu přibližně 1100 hektarů, práci hasičů ztěžují nárazy větru a obtížný terén. Podle agentury AFP nebyl zaznamenán žádný nárůst radioaktivity.

Pachatelé zajali rukojmí při přepadení banky v Sinzigu na západě Německa

Pachatelé zajali rukojmí při přepadení pobočky banky Volksbank ve městě Sinzig ve spolkové zemi Porýní-Falc na západě Německa. Na místě zasahuje velký počet bezpečnostních složek, píše agentura DPA s odvoláním na policii. Ta se domnívá, že mezi rukojmími nejsou klienti banky. Nic podle policie nenaznačuje, že jsou na místě mrtví či zranění. Jedním ze zajatých je řidič vozidla, které převáželo peníze.

V Realu Madrid vypukl konflikt mezi Valverdem a Tchouaménim

Atmosféra v Realu Madrid houstne. Podle informací ze Španělska se během posledních dnů dostali do ostrého konfliktu Federico Valverde a Aurélien Tchouaméni. Napětí mělo vyvrcholit dvěma potyčkami na tréninku, po kterých skončil uruguayský záložník v nemocnici s poraněním hlavy. Klub už zahájil disciplinární řízení a situaci řeší interně.

Rusko podle Kyjeva útočilo na frontě, Moskva ohlásila stovky ukrajinských dronů

Rusko v noci útočilo na ukrajinské pozice na frontě a vyslalo nad Ukrajinu drony, napsal dnes na telegramu ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Ukrajinské síly podle něj zasáhly mimo jiné ropné zařízení v ruské Jaroslavli. Obě země se navzájem obviňují z porušení příměří, které Moskva jednostranně vyhlásila v souvislosti s oslavami konce druhé světové války. Rusko ohlásilo stovky sestřelených ukrajinských dronů, Kyjev podle něj útočil na vojenské i civilní cíle.

Tři turisté zahynuli a po deseti se pátrá po výbuchu sopky ve východní Indonésii

Tři turisté zahynuli a po dalších deseti se dále pátrá po dnešním výbuchu sopky na ostrově Halmanera ve východní Indonésii. Informovala o tom agentura AFP s odvoláním na policii. Záchranáři původně uváděli, že hledají 20 pohřešovaných turistů, z nichž devět je singapurské národnosti. Oblak dýmu po ranní erupci vulkánu stoupá kilometry vysoko.

WHO: Letuška hospitalizovaná v Amsterdamu měla negativní test na hantavirus

V Amsterodamu hospitalizovaná letuška, která vykazovala možné příznaky nákazy hantavirem, na něj měla negativní test, oznámila dnes podle tiskových agentur Světová zdravotnická organizace (WHO). Nizozemka zaměstnaná u letecké společnosti KLM přišla do kontaktu s infikovanou 69letou ženou z výletní lodi MV Hondius, na níž nákaza v Atlantickém oceánu vypukla. Nakažená žena, rovněž Nizozemka, později zemřela v johannesburské nemocnici. Na nákazu dosud zemřeli tři cestující výletní lodi.

Soud rozhodl, že Trumpova nejnovější cla jsou nezákonná, částečně je zablokoval

Nejnovější globální desetiprocentní cla uvalená v únoru americkým prezidentem Donaldem Trumpem podle obchodního zákona z roku 1974 jsou nezákonná, rozhodl ve čtvrtek americký soud pro mezinárodní obchod. Zablokoval je však pouze pro dva soukromé dovozce a americký stát Washington. Rozhodnutí soudu ponechává dočasné celní poplatky, které by měly vypršet v červenci, v platnosti pro všechny ostatní dovozce, zatímco soudy projednají případné odvolání vládou. Píše o tom agentura Reuters.

Trump dal EU ultimátum, aby schválila obchodní dohodu s USA

Donald Trump pohrozil Evropské unii výrazným zvýšením cel, pokud do začátku července nesplní podmínky obchodní dohody se Spojenými státy. Nový termín stanovil na 4. července, tedy den amerického státního svátku.

SUV mění evropská města i klima

Evropa řeší, jak dál naložit s rostoucí oblibou velkých aut. SUV zabírají více místa, spotřebují více energie a při nehodách představují větší riziko. Tlak na změnu sílí ve chvíli, kdy města bojují se znečištěným ovzduším, přehříváním ulic i snahou dostat více lidí z aut do veřejné dopravy, na kola nebo na chodníky.

Austrálie obvinila dvě ženy spojené s ISIS ze zločinů proti lidskosti

Australské úřady obvinily tři ženy spojené s Islámským státem po jejich návratu ze Sýrie. Dvě čelí obvinění ze zločinů proti lidskosti kvůli údajně drženým otrokyním. Třetí žena čelí obvinění z podpory teroristické organizace.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama