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

Írán poslal USA odpověď na návrh na ukončení války, uvádí média

Írán zaslal Spojeným státům prostřednictvím Pákistánu svou odpověď na americký návrh na ukončení války, uvedla dnes odpoledne íránská státní média. Podle zdroje agentury Reuters Pákistán, který je zprostředkovatelem jednání, íránské sdělení převzal a předal ho Spojeným státům.

Putin: Konflikt na Ukrajině se chýlí ke konci

Ruský prezident Vladimir Putin naznačil, že válka Ruska proti Ukrajině by se mohla blížit ke konci. Prohlásil to na sobotní zredukované vojenské přehlídce ke Dni vítězství v Moskvě.

Ukrajinské úřady informují o několika zraněných lidech kvůli ruským útokům

Ukrajinské úřady informují o několika zraněných lidech kvůli ruským útokům. Drony zranily dva lidi v Chersonu a jeho okolí, napsal dnes ráno server Ukrajinska pravda s odvoláním na úřady. V Dněpropetrovské oblasti byla podle šéfa správy tohoto regionu Oleksandra Hanži zraněna tříletá holčička. V sobotu pozdě večer místní činitelé informovali o pěti zraněných po dronovém útoku na Charkov. Mezi Ruskem a Ukrajinou přitom platí třídenní příměří.

Povstalci zabili na východě Konga 69 lidí

Ozbrojenci z povstaleckého uskupení CODECO zabili na východě Konga nejméně 69 lidí. K útoku v provincii Ituri došlo již na konci dubna, přítomnost povstalců v oblasti ale způsobila, že těla obětí byla nalezena s mnohadenním zpožděním, sdělily v sobotu agentuře AFP zdroje z konžských bezpečnostních složek.

Izrael deportoval dva aktivisty, které zadržel na flotile mířící do Gazy

Izrael dnes deportoval dva aktivisty, které zadržel na flotile směřující do Pásma Gazy. Oba byli vyhoštěni poté, co bylo ukončeno jejich vyšetřování, uvedlo podle agentury Reuters izraelské ministerstvo zahraničí. Izraelské úřady vinily Španěla Saifa Abu Kesheka a Brazilce Thiaga Ávilu z vazeb na palestinské teroristické hnutí Hamás prostřednictvím organizace PCPA, která sdružuje Palestince v zahraničí. Oba tato obvinění odmítli. Není zřejmé, kam byla dvojice deportována.

Nový Zéland chce přiznat velrybám právní osobnost

Nový Zéland řeší neobvyklý návrh zákona. Poslanec za Zelené Teanau Tuiono předložil parlamentu takzvaný Whale Health Bill, který by velrybám přiznal právní osobnost a vlastní práva. Návrh navazuje na dlouholetou snahu původních obyvatel Polynésie o silnější ochranu oceánu a mořských savců.

Slavistickou ostudu komentuje i bývalý oblíbenec z Edenu

Ostudný závěr pražského derby mezi Slavií a Spartou má další dozvuky. K řádění části fanoušků v Edenu se vyjádřil i bývalý brazilský fotbalista Adauto, který ve Slavii působil na začátku tisíciletí a mezi fanoušky patřil k oblíbeným tvářím. Jeho vzkaz byl krátký, ostrý a pro sešívané hodně nepříjemný.

Cestující z lodi zasažené hantavirem čeká vylodění u Tenerife

Výletní loď MV Hondius, na které se objevil hantavirus, se přiblížila k Tenerife. Španělské úřady tam připravily řízené vylodění a repatriaci 147 cestujících do jejich domovských zemí. S nákazou jsou spojena tři úmrtí, další lidé byli z plavidla už dříve evakuováni k léčbě.

Nový parlament zvolil Magyara coby premiéra Maďarska

Noví poslanci dnes na ustavujícím zasedání parlamentu formálně zvolili maďarským premiérem šéfa středopravicové strany Tisza Pétera Magyara. Informovaly o tom světové agentury. Tisza drtivě zvítězila v dubnových volbách a po 16 letech tak končí éra národně konzervativního premiéra Viktora Orbána. Ten už dříve řekl, že se vzdá poslaneckého mandátu.

Putin v projevu na Rudém náměstí odsoudil NATO

Ruský prezident Vladimir Putin využil tradiční oslavy Dne vítězství na moskevském Rudém náměstí k obhajobě války na Ukrajině a k ostré kritice NATO.

Nová předsedkyně maďarského parlamentu nařídila vrátit na budovu vlajku EU

V Maďarsku dopoledne začalo ustavující zasedání nového parlamentu, který vzešel z dubnových voleb, v nichž drtivě zvítězila středopravicová strana Tisza. Nově jmenovaná předsedkyně zákonodárného sboru Ágnes Forsthofferová nařídila, aby se na budovu instituce vrátila vlajka Evropské unie, napsala agentura AFP. Očekává se, že dnes zákonodárci zvolí premiérem země šéfa vítězného politického uskupení Pétera Magyara. Dosavadní předseda vlády Viktor Orbán končí v čele kabinetu po 16 letech vlády a dříve řekl, že se vzdá poslaneckého mandátu. Podle AP dnes novou přísahu nesložil.

Fico se v Moskvě sešel s Putinem, vojenské přehlídky se nezúčastnil

Slovenský premiér Robert Fico se dnes v Moskvě sešel s ruským prezidentem Vladimirem Putinem. Do ruského hlavního města přijel na oslavy spojené s 81. výročím vítězství Sovětského svazu nad nacistickým Německem ve druhé světové válce. Dopolední tradiční přehlídky na Rudém náměstí se ale šéf slovenské vlády nezúčastnil, napsalo ruské vydání stanice BBC. Fico je jediným lídrem ze zemí Evropské unie, který je oslavám ke Dni vítězství v Moskvě přítomen.

Mexico City se propadá až o dva centimetry za měsíc

Mexico City se už desítky let pomalu propadá do země. Nová satelitní měření NASA teď ukazují, jak rychle se některé části obří metropole s více než 20 miliony obyvatel posouvají dolů. V některých místech jde podle dat až o více než dva centimetry za měsíc.

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.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama