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

Koaly v Austrálii ohrožuje chlamydie, nadějí je izolovaný ostrov

Koaly v Austrálii čelí vážné hrozbě. Nebezpečná chlamydie se šíří populacemi a v některých oblastech zasahuje až 88 % jedinců. Nemoc způsobuje slepotu, neplodnost i smrt. Vědci proto hledají řešení, které by zabránilo dalšímu úbytku těchto ikonických zvířat.

Ukrajina má mrtvé a téměř dvě desítky raněných po ruských nočních útocích

Ruský dron dnes zabil 54letého muže v centru Chersonu na jihovýchodě Ukrajiny, oznámily dnes místní úřady. Ruské vzdušné útoky zranily v noci na dnešek 15 lidí ve městě Sumy, uvedl náčelník správy Sumské oblasti Oleh Hryhorov. Další tři raněné si podle místních úřadů vyžádalo bombardování Slovjanska na východě Ukrajiny. Ukrajinské drony zasáhly ropná zařízení v hloubi Ruska, tvrdí podle médií tajná služba SBU. Rusko již letos dobylo 1700 čtverečních kilometrů ukrajinského území, prohlásil dnes podle agentury Reuters náčelník generálního štábu ruské armády Valerij Gerasimov.

Americké porušování příměří je hlavní překážkou pro diplomacii, řekl Arakčí

Trvající porušování příměří ze strany USA, především útoky na íránská obchodní plavidla, je hlavní překážkou pro pokračování diplomatického procesu. Íránský ministr zahraničí Abbás Arakčí to dnes v telefonickém rozhovoru sdělil svému pákistánskému protějšku Isháku Dárovi, se kterým jednal o možnostech řešení americko-izrelské války s Íránem. Teherán podle Arakčího vezme v potaz veškeré aspekty celé záležitosti a rozhodne se o dalším postupu, uvedlo v prohlášení íránské ministerstvo zahraničí na platformě telegram.

Nová éra pro Apple. Cook po 15 letech končí

Tim Cook po 15 letech opouští pozici generálního ředitele společnosti Apple. Od 1. září ho vystřídá John Ternus, který byl dosud odpovědný za hardware. Cook se stane předsedou představenstva. Soustředit se bude hlavně na jednání s politickými vůdci po celém světě.

Francie volá po silnějším euru v digitálním světě

Evropa naléhavě potřebuje více digitálních mincí navázaných na euro, aby dokázala konkurovat současné americké dominanci v digitálních platbách. Podíl takzvaných stablecoinů v eurech je ve srovnání s těmi dolarovými stále zanedbatelný, což vyvolává obavy o budoucí suverenitu evropských finančních služeb. Francouzská vláda proto vyzývá banky, aby začaly více využívat technologii blockchainu a tokenizované vklady.

V Hormuzském průlivu hrozí ekologická katastrofa. Uvězněné lodě jsou jako časované bomby

Americko-izraelská válka s Íránem způsobila největší narušení dodávek ropy v historii. Důvodem jsou útoky na energetickou infrastrukturu i blokáda Hormuzského průlivu. Zůstala v něm plavidla naložená ropou a vědci se obávají ekologické katastrofy. V regionu již zaznamenali ropné skvrny.

Důkazy z hlubinného vrtu odhalily zranitelnost Grónska

Nové důkazy z hlubinných vrtů ukazují, že severozápadní část Grónska byla před sedmi tisíci lety zcela bez ledu. Prudhoe Dome, který je považován za jeden z klíčových a stabilních bodů ledového příkrovu, roztál během přirozeného oteplení v období holocénu. Zjištění vědců naznačují, že grónský led je mnohem křehčí, než se dosud předpokládalo, a současné oteplování způsobené člověkem by mohlo vést k podobně rychlému úbytku ledové masy.

Bez obnovení dodávek ruské ropy nebude unijní půjčka pro Ukrajinu, uvedl Orbán

Maďarsko schválí unijní půjčku pro Ukrajinu ve výši 90 miliard eur (2,2 bilionu Kč) teprve tehdy, až bude obnoven dovoz ruské ropy do země prostřednictvím ropovodu Družba. V dopise předsedovi Evropské rady Antóniu Costovi to dnes zopakoval odcházející maďarský premiér Viktor Orbán. Odmítl možnost opačného pořadí, kdy by Budapešť nejprve přestala schválení půjčky blokovat a poté by opět začala proudit ruská ropa přes Ukrajinu. Agentura Bloomberg dnes uvedla, že Ukrajina očekává obnovení toku ropy ropovodem Družba v úterý. Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj ale podle agentury Reuters řekl, ropovod by měl být připraven k provozu do konce dubna.

Zbrojovka Brno se vrací do první ligy

Fotbalisté Zbrojovky Brno mají jasno. Po třech letech se vracejí mezi elitu. Postup potvrdila remíza 1:1 mezi Artisem Brno a Táborskem v dohrávce 24. kola druhé ligy. Šest kol před koncem už nikdo lídra tabulky nedožene.

Jeff Bezos buduje nové impérium umělé inteligence

Zakladatel Amazonu Jeff Bezos se vrací k aktivnímu řízení byznysu se svým novým projektem Prometheus. Tato laboratoř zaměřená na umělou inteligenci se v aktuálním kole financování blíží k hodnotě 38 miliard dolarů. Cílem firmy je vytvořit technologie, které rozumí fyzikálním zákonům a dokážou zcela proměnit průmyslovou výrobu nebo stavebnictví.

Trump si příspěvky na sítích sám podráží nohy v jednání s Íránem

S blížícím se víkendem se zdálo, že USA a Írán jsou blízko dohodě, která ukončí sedmitýdenní válku. A pak americký prezident Donald Trump rozjel kampaň na sociálních sítích. Někteří úředníci z jeho administrativy si stěžují, že svými příspěvky škodí USA. Jsou spontánní a neradí se o nich se svými poradci.

Mexičan zastřelil kanadskou turistku a dalších 13 lidí zranil

Mexické úřady vyšetřují tragický útok v archeologickém areálu Teotihuacán, kde ozbrojený muž zastřelil dvaatřicetiletou Kanaďanku. Při incidentu utrpělo zranění dalších nejméně třináct lidí, z toho sedm osob zasáhly kulky a zbytek se zranil při pádu během následné paniky. Útočník, kterého prokuratura identifikovala jako mexického občana jménem Julio Cesar Jasso Ramirez, po činu spáchal sebevraždu přímo na místě. Mezi hospitalizovanými oběťmi jsou kromě Kanaďanů také občané Kolumbie a Ruska.

Bulharské volby drtivě vyhrál Rumen Radev. Komentátoři mluví o „bulharském Ficovi“

Nově vzniklá strana „Progresivní Bulharsko“ (PB) vedená Rumenem Radevem drtivě zvítězila v bulharských parlamentních volbách, už osmých za pět let. Poprvé od roku 1997 získala jedna politická síla dostatek mandátů k samostatnému vládnutí.

Farmaceutický gigant sází miliardy na novou metodu léčby rakoviny

Americký farmaceutický gigant Eli Lilly oznámil velkou investici do budoucnosti medicíny. Za částku, která může v přepočtu dosáhnout až 7 miliard dolarů, kupuje biotechnologickou společnost Kelonia Therapeutics. Tato menší firma se specializuje na vývoj převratných metod léčby rakoviny, které by mohly zásadně změnit životy pacientů.

KOMENTÁŘ: USA ještě v euforii, Evropa ostražitá. Další zvrat v Íránu odkryl burzovní paradox

Užuž to vypadalo, že se schyluje ke konci války USA a Íránu. Tedy spíš si to trhy v pátek myslely, když zprávu o znovuotevření Hormuzského průlivu četly v podstatě jako konec konfliktu. Jenže už o pár hodin později se úžina znovu zašpuntovala. Na burze tak došlo k další bizarní otočce.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama