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

Keporkaky u Austrálie stále více ohrožují lodě

Keporkaci se podél východního pobřeží Austrálie po desetiletích ochrany výrazně zotavili. S rostoucím počtem velryb ale přibývá také jejich kontaktů s loděmi. Střety a zásahy lodními šrouby mohou zvířatům způsobit vážná zranění, která je ovlivňují ještě dlouho poté.

Chlapec na základní škole v Polsku napadl tři lidi, jeden z nich zemřel

Na základní škole nedaleko Wyszkowa severovýchodně od Varšavy bývalý žák napadl ostrým předmětem tři lidi - jeden z nich zemřel a dva utrpěli zranění, oznámila policie.

Nad Íránem se stahují mračna. USA se připravují na masivní údery

Pentagon před několika dny nařídil velitelství CENTCOM, aby dokončilo přípravy na obnovení hlavních bojových operací v Íránu, uvedli podle serveru Axios američtí představitelé. Mluvčí íránské armády varoval, že síly islámské republiky jsou v případě „americké agrese“ připraveny provést preventivní údery na americké základny na Blízkém východě.

Jižní Korea stáhne svého velvyslance z Ukrajiny

Jižní Korea stáhne svého velvyslance z Ukrajiny, oznámilo dnes jihokorejské ministerstvo zahraničí. Soul tak reaguje na prohlubující se diplomatický spor kolem ukrajinského předání severokorejských válečných zajatců do Jižní Koreje, informovala agentura AFP.

Zemřela španělská důchodkyně, jejíž vystěhování vyvolalo celostátní protesty. Bylo jí 87 let

Maricarmen Abascal se během několika týdnů stala symbolem španělské bytové krize. Sedmaosmdesátiletou ženu policie v září vystěhovala z madridského bytu, kde žila více než 70 let. Skončila v nemocnici a domů se už nevrátila. Její případ rozpoutal protesty, které přispěly až k vyhlášení předčasných parlamentních voleb.

KOMENTÁŘ: Data ukazují, že AI adopce je stále na začátku. Tento nástroj drtivě vede

Mnozí, kteří propadli do králičí nory jménem AI, mají často pocit, že umělé inteligenci se věnuje úplně každý a kdo zaspí nejnovější model, nemá na trhu místo. Data z USA, kde by měla být adopce díky zástupu projektů nejrychlejší, ale vyprávějí jiný příběh.

Při útocích na saúdská letiště zemřeli tři lidé, desítky jich utrpěly zranění

Boje mezi Saúdskou Arábií a jemenskými povstalci Hútíi dál eskalují. Rebelové při útoku na saúdská letiště v posledních dvou dnech zabili tři lidi. Desítky dalších jich utrpěly zranění. Hútíové tvrdí, že znovu získali kontrolu nad průlivem Báb el-Mandéb, což jemenská vláda odmítla.

Isaias zesílil na hurikán. Pobřeží USA se připravuje na záplavy a silný vítr

Tropická bouře Isaias během noci zesílila na první hurikán letošní atlantické sezony. Nad Mexickým zálivem dosáhla rychlosti větru kolem 120 kilometrů za hodinu a pokračuje směrem k pobřeží Spojených států. Úřady v částech Floridy a Alabamy už vyhlásily stav nouze a některé pobřežní oblasti se připravují na evakuace.

Ledecká kompletně obměnila lyžařský tým a vsadila na rakouské trenéry

Ester Ledecká vstoupí do nové sezony s výrazně pozměněným týmem. Po letech se rozloučila s několika dlouholetými spolupracovníky, změnila značku lyží a přivedla zkušené rakouské trenéry. Novou sestavu už otestovala během přípravy v Chile. Česká závodnice přitom dál počítá s kombinováním lyží a snowboardu.

Většina francouzských středních škol obnovila výuku, protesty ale pokračují

Po úterních rozsáhlých pouličních protestech studentů v celé Francii byla dnes ve většině francouzských středních škol obnovena výuka, i když na některých místech podle agentury AFP pokračovaly blokády a protesty. Vláda chce ve školách vyhradit čas na diskuse o problémech studentů. Ti si stěžují například na nedostatek učitelů, špatné vybavení škol, přeplněnost tříd a přetíženost rozvrhů. Studentské svazy středoškoláků i vysokoškoláků vyzývají k novým protestním pochodům v Paříži i dalších městech ve čtvrtek.

Trump chce kvůli případu údajného moru na Sibiři hovořit s Putinem

Americký prezident Donald Trump uvedl, že chce brzy hovořit s ruským prezidentem Vladimirem Putinem o úmrtí laborantky ve výzkumném centru zabývajícím se morem na Sibiři. Případ vyvolal otázky ohledně možného plicního moru a přiměl Spojené státy požádat Moskvu o další informace.

Česko ve Wembley nestačilo na Anglii, Kane se trefil dvakrát

Česká reprezentace dál čeká na první body pod trenérem Santim Deniou. Ve čtvrtém utkání skupiny A3 Ligy národů prohrála ve Wembley s Anglií 0:3. O výsledku se rozhodovalo především kolem přestávky. Vladimír Coufal nejprve nešťastně skóroval do vlastní branky, poté se dvakrát prosadil Harry Kane.

Nepál ukončil pátrání po obětech povodní, 5285 lidí je stále pohřešováno

Nepál ukončil pátrání po obětech ničivých povodní z 26. srpna, přestože stále zůstává pohřešováno 5285 lidí. Rozhodnutí vlády vyvolalo mezi rodinami obětí smíšené reakce. Někteří příbuzní se s ukončením pátrání odmítají smířit a požadují, aby záchranáři pokračovali, jiní už chtějí především získat úmrtní listy a uzavřít bolestnou kapitolu, uvedla agentura AP.

WHO žádá od Ruska další informace ohledně situace s morem na Sibiři

Světová zdravotnická organizace (WHO) požádala ruské úřady o informace ohledně zpráv médií, že se v sibiřském ústavu pro boj proti moru nakazil další zaměstnanec, uvedla dnes agentura Reuters. Kreml uvedl, že Rusko organizaci o epidemiologické situaci řádně informovalo. Laborantka zmíněného irkutského ústavu podle ruských médií nedávno zemřela na plicní mor, zatímco ruské úřady výskyt moru popírají a tvrdí, že mladá žena podlehla zápalu plic nezjištěného původu.

Ruské útoky si vyžádaly 19 mrtvých a desítky zraněných

Téměř dvě desítky mrtvých a desítky raněných si vyžádaly v ukrajinských městech ruské útoky podniknuté během noci a rána, uvedly dnes ukrajinské úřady.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama