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

Při nehodě lodi v Norsku zahynul Čech, další tři se pohřešují

Při nehodě lodi v Norsku zahynul Čech, další tři se pohřešují. Dnes to ČTK sdělilo české ministerstvo zahraničí s tím, že místní policie nepředpokládá, že by někdo přežil. Norská média v sobotu informovala, že záchranáři od pátku u ostrova Averöya nedaleko města Kristiansund na západě Norska pátrali po pohřešované rybářské lodi s čtyřmi zahraničními turisty na palubě. V sobotu záchranáři loď objevili, ale bez posádky. Média výslovně neuvádějí, že turisté pocházeli z Česka, bez upřesnění zmiňují Východoevropany.

Salač dojel v Rakousku druhý a přidal další pódium

Filip Salač proměnil povedený víkend na Red Bull Ringu v další výrazný výsledek. Český motocyklista obsadil ve Velké ceně Rakouska druhé místo v kategorii Moto2. Po vítězství v tréninku a kvalifikaci tak sice nezkompletoval vysněný hattrick, přesto získal čtvrté pódium v sezoně.

Leo Brichta v Liberci prohrál s Kacperem Formelou

Leo Brichta se po neúspěšném útoku na titul vrátil do lehké váhy, vítězný restart ale nepřišel. Na turnaji KSW 121 v Liberci nestačil před domácím publikem na Kacpera Formelu. Vyrovnaný duel dospěl až k bodovým lístkům, na kterých měli navrch polského bojovníka dva ze tří rozhodčích.

Pestřejší lesy lépe odolávají extrémům klimatu

Pestrost druhů stromů může lesům výrazně pomoci v době, kdy se častěji potkávají horka, sucho i nadbytek vláhy. Nový výzkum ukazuje, že smíšené lesy zvládají podobné výkyvy lépe než porosty s menším počtem druhů.

Moskva podle starosty města čelila dosud největšímu dronovému útoku

Ukrajina od soboty vypustila na Rusko více než 1600 dronů, z toho 450 na Moskvu, řekl starosta metropole Sergej Sobjanin. Podle ruskojazyčné verze stanice BBC se jedná o největší ohlášený ukrajinský útok na metropoli. Moskevský starosta dodal, že útok se v hlavním městě obešel bez zranění. V Moskevské oblasti si údery vyžádaly dva mrtvé a šest zraněných, uvedl gubernátor Andrej Vorobjov. Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj na síti X oznámil, že Ukrajina v moskevském regionu zasáhla rafinerii, která patří ke klíčovým zařízením ruského ropného průmyslu.

Ministerstvo zahraničí USA schválilo prodej protivzdušných zbraní na Ukrajinu

Americké ministerstvo zahraničí schválilo možný prodej zbraní protivzdušné obrany na Ukrajinu v objemu 2,68 miliardy dolarů (zhruba 57 miliard korun). Diplomacie to oznámila v prohlášení s tím, že nákup by Ukrajina financovala s pomocí evropských příspěvků a amerického grantového a půjčkového programu FMF. Výdaje přes FMF by se v takovém případě započítaly jako americký příspěvek do rekonstrukčního a investičního fondu, na jehož vzniku se Washington s Kyjevem dohodly při uzavření smlouvy o využívání ukrajinského nerostného bohatství.

Kouř a plameny u letiště v Rijádu způsobila hořící palivová nádrž

Poblíž letiště v Rijádu jsou vidět plameny a hustý oblak černého kouře, řekli agentuře AFP dva obyvatelé hlavního města Saúdské Arábie. Vláda se podle agentur zatím k situaci nevyjádřila. Server Flightradar24 uvádí, že mezinárodní letiště čelí významnému narušení provozu. Reportér AFP později uvedl, že u letiště hořela palivová nádrž saúdskoarabské ropné společnosti Aramco.

Naomi Watts převezme v San Sebastiánu cenu za přínos filmu

Naomi Watts dnes večer převezme jednu z nejvýznamnějších cen Mezinárodního filmového festivalu v San Sebastiánu. Herečka a producentka získá cenu Donostia za svou dosavadní kariéru. Součástí slavnostního večera bude také projekce jejího nového filmu The Housewife.

Systém on-line hlasování v Moskvě čelí masivnímu útoku

Systém on-line hlasování v Moskvě je od noci pod masivním vnějším útokem, situace je ale pod kontrolou. Dnes to podle agentury TASS oznámila šéfka ruské volební komise Ella Pamfilov. Ta neupřesnila, kdo za útokem stojí.

Želvy opouštějí Erijské jezero před vrcholem toxických květů sinic

Samice želvy mapové během léta využívají otevřené vody Erijského jezera, ještě před vrcholem škodlivého květu sinic se ale přesouvají do přítoků a okolních mokřadů. Díky tomu se pravděpodobně vyhýbají období, kdy je riziko kontaktu s toxiny nejvyšší.

Případ Lindsay Clancy: Bezpochyby své děti záměrně zavraždila, prohlásil jeden z porotců

Jediný porotce, který v procesu s Lindsay Clancy odmítl většinový názor, uvedl, že „neměl žádné pochybnosti“ o její trestní odpovědnosti za smrt tří dětí. Soud v Massachusetts musel 4. září proces prohlásit za neplatný, protože dvanáctičlenná porota se po téměř 40 hodinách jednání nedokázala shodnout na jednomyslném verdiktu.

Francie posílí ochranu kritické infrastruktury. Macron varuje před ruskou hrozbou

Francie chce lépe chránit svou kritickou infrastrukturu před útoky dronů a kybernetickými hrozbami. Prezident Emmanuel Macron pověřil vládu přípravou nového plánu, který se má zaměřit také na citlivé objekty obranného průmyslu. Za jednu z hlavních hrozeb označil sílící ruské hybridní aktivity.

Tchaj-wan pořádal cvičení s raketami a drony, týden před summitem Trumpa a Siho

Na Tchaj-wanu se dnes konala vojenská cvičení s raketami a bezpilotními letouny, a to necelý týden před summitem amerického a čínského prezidenta ve Spojených státech, na němž se bude mimo jiné projednávat osud tohoto samosprávného ostrova. Napsala to agentura AP. Summit by se měl uskutečnit 24. září ve Washingtonu.

Po explozi bomby u mešity na severozápadě Pákistánu je 21 mrtvých a 80 zraněných

Nejméně 21 mrtvých a 80 zraněných si podle nové bilance vyžádal výbuch silné bomby u mešity na severozápadě Pákistánu, informovala agentura AP. Incident se stal v době, kdy v regionu prudce vzrostlo násilí a bezpečnostní složky bojují s ozbrojenci.

Ceny ropy třetí den v řadě klesají. Obavy o saúdské dodávky polevují

Ceny ropy v pátek třetí den za sebou klesaly, protože obavy z výpadků saúdských dodávek polevily. Nad zprávami o dalších útocích mezi Saúdskou Arábií a jemenskými Húsíi převážila naděje, že se více ropy dostane k odběratelům náhradními cestami.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama