3.4 C
Czech
Sobota 8. listopadu 2025
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

Trump chce s Orbánem mluvit o schůzce s Putinem, Orbán ocenil mírovou snahu USA

Americký prezident Donald Trump řekl v Bílém domě maďarskému premiérovi Viktoru Orbánovi, že s ním chce jednat o budoucí schůzce s ruským prezidentem Vladimirem Putinem. Orbán následně před novináři prohlásil, že Maďarsko a Spojené státy vedou jako jediné promírovou politiku, pokud jde o ukončení války na Ukrajině. Ukrajina od února 2022 vzdoruje ruské invazi.

Francie doporučila svým občanům co nejdříve opustit Mali

Francie dnes doporučila svým občanům, aby co nejdříve opustili Mali. Bezpečnostní situace v hlavním městě Bamako i v dalších oblastech země se podle francouzského ministerstva zahraničí již několik týdnů zhoršuje, přičemž hlavní silnice jsou terčem teroristických útoků. Francouzští občané mají podle ministerstva opustit zemi komerčními lety, napsala agentura AFP. Mali od začátku září čelí blokádě dovozu paliv, kterou zavedli tamní džihádisté.

Musk slaví. Akcionáři mu otevřeli cestu k tomu stát se prvním světovým bilionářem  

Elon Musk získal, co chtěl. Platový balíček v hodnotě až jednoho bilionu dolarů, pro který hlasovalo během valného shromáždění přes 75 procent akcionářů. Miliardář, možná budoucí bilionář, tak zaznamenal drtivé vítězství. Výsledky vzbudily různorodé reakce, někteří investoři je kritizují. Musk však bude muset dosáhnout náročných milníků, aby peníze získal.

Generální tajemník OSN na COP30 varoval před morálním selháním lidstva

Klimatická konference COP30 v Brazílii začala ostrými slovy generálního tajemníka OSN Antónia Guterrese. Označil neplnění cíle udržet oteplení pod 1,5 °C za „morální selhání“ a varoval, že svět stojí na pokraji nevratných změn.

Meghan se po osmi letech vrací k herectví

Vévodkyně ze Sussexu po několikaleté herecké pauze míří zpět na filmová plátna. Čtyřiačtyřicetiletá Meghan, známá především ze seriálu Suits, získala menší roli ve filmu Close Personal Friends.

EK bude jednat s Belgií o reparační půjčce pro Ukrajinu ve výši 140 miliard eur

Evropská komise se snaží zintenzivnit jednání s belgickou vládou o zajištění takzvané reparační půjčky ve výši 140 miliard eur pro Kyjev, čas se totiž krátí a Ukrajině na jaře dojdou peníze, napsal bruselský server Politico. Belgický premiér Bart De Wever se proto dnes schází s vysokými úředníky Evropské komise, kteří se ho budou snažit ujistit, že veškerá finanční a právní rizika spojená s použitím zmrazených ruských aktiv pro půjčku Ukrajině jsou vyřešena.

Letiště v belgickém Lutychu bylo uzavřeno kvůli dronům, podruhé v tomto týdnu

Letiště v belgickém Lutychu dnes dočasně přerušilo provoz kvůli zpozorovaným dronům. Je to už druhý podobný incident tento týden. Informovala o tom agentura Belga s odvoláním na společnost Skeyes, která zajišťuje v Belgii letový provoz.

USA zabily tři muže při úderu na další loď v Karibiku údajně pašující drogy

Americká armáda ve čtvrtek zabila tři muže při úderu na loď, která údajně pašovala drogy v mezinárodních vodách v Karibském moři. Na sociální síti to v noci na dnešek oznámil americký ministr obrany Pete Hegseth, který zabité označil za "narkoteroristy". Podle agentury AP jde již o sedmnáctý úder, který USA od září podnikly proti plavidlům u pobřeží Venezuely a poslední dobou také ve východní oblasti Tichého oceánu. Počet obětí podle AP čtvrtečním útokem stoupl nejméně na 69.

Policie v německém Hanau zadržela Rumuna podezřelého z pomalování aut krví

Německá policie dnes zadržela 31letého Rumuna, kterého podezřívá, že pomaloval téměř 50 aut, několik poštovních schránek a několik domů v hesenském městě Hanau lidskou krví. Na mnoha místech přitom nakreslil hákové kříže. Policie o tom informovala v tiskové zprávě.

Nancy Pelosi oznámila svůj odchod z politiky. Příští rok už kandidovat nebude

Nancy Pelosi, první a dosud jediná žena v čele Sněmovny reprezentantů USA a jedna z nejvýraznějších postav Demokratické strany, odchází do politického důchodu. Oznámila, že po téměř čtyřech desetiletích v Kongresu už nebude znovu kandidovat.

Královna deblu Siniaková slaví pátý titul světové jedničky

Kateřina Siniaková potvrdila pozici světové jedničky. Po dvou výhrách na Turnaji mistryň v Rijádu má jisté semifinále i trofej pro nejlepší deblistku sezony. WTA jí k tomu uspořádala slavnostní ceremoniál. „Tohle je pro mě úžasné. Jsem moc šťastná, že jsem to znovu dokázala,“ řekla česká hráčka.

Varování před COP30: Chudší země stále nemají dostatečný přístup k ochraně v oblasti klimatu

Do brazilského města Belém se sjíždějí světoví lídři, aby se zúčastnili klimatické konference COP30. Jedním z hlavních témat bude opět financování boje proti klimatické krizi. Problémem je zejména obtížný přístup rozvojových států k prostředkům.

Trump v nejistotě. Soudci jsou skeptičtí ohledně legitimity cel

Ve středu začal Nejvyšší soud projednávat jeden z největších právních sporů administrativy prezidenta Donalda Trumpa. Soudci se snaží vyložit znění zákona z roku 1977 o mezinárodních mimořádných ekonomických pravomocích (IEEPA), použitého k uvalení rozsáhlých tarifů na celý svět, a rozhodnout o jejich legitimitě.

Letiště v německém Hannoveru muselo kvůli dronu přerušit provoz

Letiště v Hannoveru na severozápadě Německa muselo ve středu pozdě večer přerušit provoz kvůli neznámému dronu. Informovala o tom dnes agentura DPA. Letiště bylo uzavřeno tři čtvrtě hodiny, na jiných místech kvůli tomu musela přistát tři letadla.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama