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

Bývalá vůdkyně Myanmaru Su Ťij se podle armády vrací do domácího vězení

Bývalou vůdkyni Myanmaru Aun Schan Su Ťij přesunula armáda z vězení do domácího vězení. Tento krok přichází po letech izolace, bez přímého kontaktu s rodinou. Není ale jasné, zda jde o skutečné uvolnění, nebo jen symbolické gesto.

Útočník na Židy v Londýně byl evidován v protiteroristickém programu, potvrdila policie

Muž podezřelý z antisemitského teroristického útoku v severním Londýně byl již dříve evidován v britském protiteroristickém programu Prevent. Potvrdila to britská policie.

Letadlová loď USS Gerald R. Ford opustí Blízký východ, vydá se zpět do USA

Americká letadlová loď USS Gerald R. Ford v příštích dnech vypluje z Blízkého východu a vydá se zpět do Spojených států. Sníží se tím vojenská přítomnost Američanů v regionu v době války s Íránem. S odvoláním na americké představitele to napsal deník The Washington Post (WP). Návrat je očekávanou úlevou pro zhruba 4500 námořníků, kteří na lodi strávili deset měsíců. Plavidlo se na moři potýkalo s řadou problémů a nutně potřebuje opravit.

Ukrajina požádá USA o podrobnosti ohledně ruského návrhu příměří

Ukrajina požádá tým amerického prezidenta Donalda Trumpa o vyjasnění podrobností ohledně ruského návrhu krátkodobého příměří. V příspěvku na síti X to dnes napsal ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Po telefonátech mezi americkým a ruským prezidentem zůstává mnoho otázek nezodpovězených, řekla dnes podle agentury Reuters šéfka diplomacie EU Kaja Kallas.

USA zvažují snížení počtu vojáků v Německu, uvedl Trump

Spojené státy zvažují možnost omezit počet amerických jednotek působících v Německu. Uvedl to ve středu americký prezident Donald Trump, podle něhož rozhodnutí padne ve velmi krátké době. Trump v úterý kritizoval německého kancléře Friedricha Merze za údajnou německou neochotu podpořit USA ve válce proti Íránu.

Fed nechal sazby beze změny. Je nejrozpolcenější od roku 1992

Americký Federální rezervní systém (Fed) je nejrozpolcenější od roku 1992. Rada guvernérů většinově hlasovala pro ponechání sazeb beze změny, čtyři její členové ale z různých důvodů hlasovali proti. Zatímco trh práce zůstává stabilní, obavy vzbuzuje rostoucí inflace kvůli válce v Íránu.

Svoboda médií ve světě je nejnižší za 25 let, uvedli Reportéři bez hranic

Svoboda médií ve světě je nejnižší za posledních 25 let, uvedla dnes v pravidelné zprávě mezinárodní nevládní organizace Reportéři bez hranic (RSF). Ve více než polovině ze 180 sledovaných zemí je podle ní situace médií obtížná nebo velmi vážná, zejména vlivem rozšiřování restriktivních zákonů. Česko si v žebříčku proti loňsku o jedno místo pohoršilo na 11. příčku.

Ruské drony zasáhly v noci na dnešek ukrajinskou Oděsu, zranily 18 lidí

Nejméně 18 zraněných si v noci na dnešek vyžádal útok ruských dronů na jihoukrajinské město Oděsa. Útok poškodil obytné budovy, informovala agentura Reuters s odvoláním na oficiální činitele. Byl to druhý ruský útok na Oděsu za tento týden.

Republikáni překreslují volební mapy. Ve hře jsou výsledky voleb

Republikáni se usilovně snaží překreslit mapy volebních obvodů ve svůj prospěch. Floridští zákonodárci schválili nový plán volebních obvodů pro nadcházející volby do Kongresu, které se uskuteční letos v listopadu, a Nejvyšší soud zrušil v Louisianě klíčové ustanovení zákona o volebních právech.

Izrael u Řecka zasáhl proti flotile plující do Gazy, zadržel asi 175 lidí

Izraelské ozbrojené síly zastavily flotilu s humanitární pomocí plující do Pásma Gazy a na palubě více než 20 lodí zadržely asi 175 lidí, které nyní odvážejí do Izraele. S odvoláním na vyjádření izraelského ministerstva zahraničí to píše agentura AFP.

Indické svátky sklizně čelí tlaku klimatu

Jaro v Indii tradičně hýří barvami, hudbou a tancem. Vesnice ožívají slavnostmi spojenými se sklizní. Letos se ale do radosti míchá nejistota. Počasí se mění a zemědělci to cítí na vlastní kůži.

Cena ropy vyskočila nejvýš od roku 2022

Cena ropy prudce roste a světové trhy začínají naplno počítat s tím, že konflikt kolem Íránu jen tak neskončí. Severomořská ropa Brent se dostala nad 122 dolarů za barel, tedy na nejvyšší úroveň od roku 2022. Důvodem je patová situace mezi Spojenými státy a Íránem a téměř uzavřený Hormuzský průliv, kterým běžně proudí významná část světové ropy.

Muž s nožem útočil v Londýně na členy židovské komunity, dva zranil

Útočník v severním Londýně pobodal dva členy židovské komunity, policie jej zadržela. Incident přišel po sérii žhářských útoků na židovské objekty v této oblasti.

Trump tlačí na Írán kvůli dohodě, zvažuje další možnosti

Americký prezident Donald Trump zvažuje další postup v oblasti Hormuzského průlivu, přičemž vyzval Írán k uzavření dohody. Pokračující blokáda ochromuje globální obchodní trasy i energetické trhy už dva měsíce.

Spojené arabské emiráty opouštějí ropný kartel OPEC

Spojené arabské emiráty po téměř šedesáti letech opouštějí OPEC. Rozhodnutí má začít platit 1. května a znamená citelnou ránu pro organizaci, která se dlouhodobě snaží ovlivňovat světové ceny ropy pomocí těžebních limitů. SAE byly jedním z jejích největších producentů.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama