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

SpaceX omezila Starlink na Ukrajině. Armáda kvůli výpadkům rušila dronové mise

Ukrajinská armáda hlásí problémy se satelitním internetem Starlink, který využívá při řízení bojových dronů. Společnost SpaceX Elona Muska omezila fungování některých terminálů při vyšších rychlostech. Podle ukrajinských představitelů změna narušila několik vojenských operací a některé jednotky musely plánované mise zrušit. Příčinu omezení zatím společnost veřejně nevysvětlila.

KOMENTÁŘ: Republikáni prohrají volby kvůli 2000 dolarům. Proč jim to Amerika spočítá?

Předvolební kampaň před blízkými volbami do amerického Kongresu ovládá jediné téma – růst cen způsobený válkou na Blízkém východě. Voliči v něm podle průzkumů vidí jasné selhání Donalda Trumpa a vládnoucích republikánů. Jak moc Američany krize zuřící tisíce kilometrů daleko skutečně bolí?

Slavia prohrála se Sabahem 0:2 a dál čeká na výhru v Lize mistrů

Slavia prohrála se Sabahem 0:2 a dál čeká na výhru v Lize mistrů Fotbalisté pražské Slavie nezvládli další utkání Ligy mistrů. V Ázerbájdžánu podlehli domácímu Sabahu 0:2 a prodloužili čekání na vítězství v soutěži na 21 zápasů. Přestože měli více střel i útočných akcí, nedokázali proměnit své příležitosti. Domácí naopak využili chyby českého mistra a oslavili historicky první výhru v Lize mistrů. Slavia přijela do Baku jako favorit. Proti ní stál klub, který vznikl teprve před devíti lety a nastoupil ke svému druhému utkání v hlavní fázi evropských pohárů. Pražané navíc věřili, že právě proti Sabahu konečně ukončí dlouhé čekání na vítězství. To poslední slavili ještě v roce 2007 proti rumunské Steaue Bukurešť. Český mistr nastoupil s nezvyklým rozestavením se čtyřmi obránci. V úvodu hrál opatrně a při zakládání útoků často spoléhal na dlouhé nákopy. První výraznější moment však patřil domácím. Kaheem Parris dostal v 17. minutě míč do sítě, rozhodčí ale po kontrole videa odhalili těsný ofsajd. Slavia zahazovala šance, Sabah udeřil po přestávce Slávisté mohli otevřít skóre ještě před odchodem do kabin. Tomáš Chorý dostal míč do výborné pozice, jenže nedokázal pořádně zakončit. Jeho následný pokus navíc zastavil obránce Sabahu. Další příležitost přišla v nastavení, kdy Stanislav Vlček trefil tyč. Ani případný gól by však neplatil kvůli ofsajdu. Krátce po přestávce přišel pro Slavii další problém. Parris se tentokrát prosadil regulérně a ve 49. minutě poslal Sabah do vedení. Jamajský útočník dostal přihrávku na hranici pokutového území a přesnou střelou překonal Jakuba Markoviče. Pražané následně zvýšili tempo a vytvořili si několik slibných příležitostí. Lukáš Provod mohl vyrovnat po hodině hry, domácí brankář Stas Pokatilov však jeho zakončení zastavil. Neuspěli ani další slávisté. Christos Ayaosi a Nowak mířili vedle, zatímco Chorého hlavičku zneškodnil domácí gólman. Sabah přitom při rozehrávce často riskoval a nechával prostor za obranou. Slavia však nedokázala těchto situací využít. Přestože se dostávala do zakončení častěji než soupeř, domácí obrana společně s brankářem udržela čisté konto. Ázerbájdžánská média slaví historický úspěch Definitivní rozhodnutí přišlo v 88. minutě. Brankář Markovič vyběhl daleko od své branky, ale na polovině hřiště nezvládl odehrát míč. Joy-Lance Mickels získal balon a zamířil do odkryté sítě. David Moses se ještě pokusil střelu zastavit, míč mu však prošel mezi nohama. Ázerbájdžánská média po utkání vyzdvihovala především efektivitu domácího mužstva. „Češi častěji útočili, častěji stříleli na branku a více přihrávali. Nakonec jim to ale bylo k ničemu, protože nedokázali skórovat,“ napsal portál Azerisport. Podle místních novinářů rozhodla také větší kompaktnost domácího týmu. Sabah sice útočil méně často, jeho akce však představovaly větší nebezpečí. „Sabah dosáhl zaslouženého vítězství. Hrál rozumně, kvalitně a disciplinovaně, a hlavně využil své šance,“ uvedl Azerisport. Radost neskrýval ani portál QOL.az, který svůj článek nadepsal slovy „Bravo, Sabah!“. Web Musavat.com zase označil výsledek za „skvělé vítězství“ a zdůraznil, že domácí ve druhém poločase převzali iniciativu. Slavia tak opustila Baku bez bodu i vstřelené branky. Její čekání na další vítězství v Lize mistrů pokračuje už devatenáctým rokem. Sabah naopak zapsal historický úspěch, který přišel hned při jeho druhém vystoupení v hlavní fázi soutěže.

Trump oznámil energetickou dohodu s Tchaj-wanem. Ve hře jsou miliardy dolarů a obří dodávky plynu

Americký prezident Donald Trump oznámil, že Tchaj-wan bude po příštích dvacet let odebírat téměř třetinu zkapalněného zemního plynu (LNG) z připravovaného projektu Alaska LNG. Ostrov má zároveň přispět miliardami dolarů na výstavbu plynovodu. Podmínky údajné dohody však zatím nejsou veřejně známé a tchajwanské úřady její konečné uzavření nepotvrdily.

Rozpad polárního víru může v Evropě způsobit energetický šok, varuje studie

Zima může evropské energetice připravit nepříjemné překvapení. Když se vysoko nad Arktidou naruší polární vír, roste pravděpodobnost silných mrazů a mimořádné spotřeby elektřiny. Podle nové studie může být riziko extrémní poptávky v některých částech Evropy až trojnásobné.

Musk dal na podporu republikánů před volbami do Kongresu 276 milionů dolarů

Nejbohatší člověk světa Elon Musk poslal od začátku července republikánským skupinám a vlastnímu politickému výboru nejméně 276 milionů dolarů (šest miliard Kč), aby straně prezidenta Donalda Trumpa pomohl k úspěchu v listopadových volbách do Kongresu. Za celý současný volební cyklus pak už vydal na 366 milionů dolarů, napsaly agentury AFP a Reuters s odvoláním na článek v listu The New York Times (NYT). Šéf automobilky Tesla a kosmické společnosti SpaceX je tak zdaleka největším známým dárcem před letošními volbami, které se konají 3. listopadu zhruba v polovině prezidentského mandátu a v nichž by republikáni mohli přijít o těsnou většinu v Kongresu.

Trump má s Grónském velké plány. Chystá průzkum ropy a nové vojenské základny

Americký prezident Donald Trump oznámil přípravy rozsáhlého průzkumu ropy, zemního plynu a nerostných surovin v Grónsku. Arktický ostrov současně označil za mimořádně důležitý pro bezpečnost Spojených států i Evropy. Washington zde po zářijové dohodě s Dánskem a grónskou vládou získal možnost výrazně rozšířit vojenskou přítomnost.

Lesní půda se po těžbě může obnovovat desítky let

Způsob těžby dřeva má zásadní vliv na množství uhlíku uloženého v lesní půdě. Dvacetiletý výzkum v kanadské Britské Kolumbii ukázal, že zachování vrstvy organického materiálu na povrchu půdy výrazně omezuje ztráty uhlíku. Pokud je tato vrstva odstraněna, může návrat půdy do původního stavu trvat desítky let.

Ukrajinské drony napadly největší ruské datové centrum patřící Sberbank

Ukrajinské drony zasáhly největší ruské datové centrum, které vlastní banka a technologická společnost Sberbank. Provoz ale nebyl narušen. Podle agentury Reuters to dnes řekl náměstek ředitele Sberbank Alexandr Veďachin. Telegramové kanály uvádějí, že ukrajinské údery zasáhly rozsáhlé datové centrum společnosti Sberbank ve městě Balakovo v Saratovské oblasti, napsal server Meduza.

Investor žaluje kryptoburzu BitMEX o 20 milionů liber. Tvrdí, že obchodovala bez povolení

Kryptoměnová burza BitMEX čelí ve Velké Británii žalobě o 20 milionů liber. Bývalý zákazník Lewis Barber tvrdí, že při obchodování s bitcoinovými deriváty přišel o značný majetek a společnost mu tyto produkty nabízela bez potřebného povolení. Případ by mohl otevřít cestu k podobným nárokům dalších investorů.

Saúdská Arábie opět pod palbou Hútíů, hořela budova Saudi Aramco

Saúdská Arábie a jemenští povstalci Hútíové pokračují ve vzájemných útocích, které stále výrazněji zasahují ropnou infrastrukturu i civilní leteckou dopravu. Po saúdském náletu na palivový sklad poblíž jemenské metropole Saná mířily rakety a drony na Rijád a další saúdská města. V administrativní budově ropného giganta Aramco ve městě Dhahrán vypukl požár.

Trump označil Grónsko za naše nové a krásné Grónsko

V Grónsku se chystají rozsáhlé průzkumy ložisek ropy, plynu a nerostných surovin. V noci na dnešek to na své síti Truth Social uvedl americký prezident Donald Trump, který arktický ostrov nazval "naším novým a krásným Grónskem". Prezident zároveň zdůraznil důležitost ostrova pro bezpečnost USA i Evropy.

Ruské útoky zabily na Ukrajině šest lidí, Kyjev hlásí výpadky elektřiny

Při ruských nočních útocích na Ukrajinu přišlo o život nejméně šest lidí, píše agentura AFP s odvoláním na místní úřady. Tři lidé zahynuli v Kyjevě, dva v Dněpropetrovské oblasti a jeden v Záporožské oblasti. V metropoli Rusko zasáhlo balistickými střelami energetická zařízení a ve městě nastaly výpadky dodávek elektřiny, uvedl dnes ráno starosta ukrajinské metropole Vitalij Kličko. Podle prezidenta Volodymyra Zelenského byly ruské noční útoky zaměřené na ukrajinskou energetickou infrastrukturu, na kterou se má vztahovat energetické příměří jednostranně vyhlášené americkým prezidentem Donaldem Trumpem.

Papež Lev XIV. má rakovinu. Lékaři mu při operaci odstranili část pravé plíce

Vatikán oznámil vážnou zprávu o zdravotním stavu papeže Lva XIV. Jednasedmdesátileté hlavě katolické církve lékaři diagnostikovali rakovinu plic. Papež v úterý podstoupil operaci v římské nemocnici Gemelli, při níž mu chirurgové odstranili celý dolní lalok pravé plíce. Zákrok proběhl bez komplikací, teprve další vyšetření však ukážou, jak závažné onemocnění je.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama