Reklama
6.1 C
Czech
Úterý 7. dubna 2026
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

Reklama

Doporučujeme

Osm týmů, čtyři příběhy. Liga mistrů vstupuje do čtvrtfinále

Osm týmů zůstává ve hře o trofej. Čtvrtfinále Ligy mistrů nabízí tradiční giganty, ofenzivní přestřelky i nejisté formy. Každý duel má vlastní příběh a žádný favorit nemá nic jisté.

Útok na kryptoměnový projekt ukazuje novou taktiku hackerů

Kryptoměnový projekt Drift přišel o 270 milionů dolarů po útoku, který neproběhl klasickým způsobem přes chybu v kódu. Útočníci místo toho několik měsíců budovali důvěru a pronikli přímo do fungování projektu.

Írán po letech propustil Francouze Kohler a Parise

Francouzští občané Cécile Kohler a Jacques Paris, které íránský režim zadržoval tři a půl roku, byli propuštěni a jsou na cestě do Francie, uvedl dnes francouzský prezident Emmanuel Macron na síti X. Podle zdrojů blízkých francouzskému ministru zahraničí oba opustili Írán dnes ráno a nyní se s diplomatickým doprovodem nacházejí na území Ázerbájdžánu, píše agentura AFP. Macron zároveň poděkoval Ománu za pomoc se zprostředkováním jejich propuštění.

Viceprezident USA J. D. Vance dorazil do Maďarska podpořit Orbána

Americký viceprezident J. D. Vance dorazil do Budapešti, aby podpořil maďarského premiéra Viktora Orbána před parlamentními volbami, které se konají v neděli 12. dubna.

Trump hrozí Íránu zničením jeho civilizace, pokud neuzavře dohodu

Americký prezident Donald Trump dnes na své sociální síti pohrozil zničením celé jedné civilizace, pokud Írán nepřistoupí na dohodu. S odkazem na své dřívější ultimátum napsal, že se dnes večer (v noci na středu SELČ) ukáže. Podle šéfa Bílého domu totiž nastal jeden z nejvýznamnějších okamžiků v dějinách světa. Na konci příspěvku hrozícím Íránu zničením Trump napsal: "Bůh žehnej skvělému íránskému lidu".

Šéfka tchajwanské opozice zahájila cestu do Číny

Šéfka tchajwanské opozice Čcheng Li-wen míří do Pekingu na jednání s čínským prezidentem Si Ťin-pchingem. Setkání přichází v době rostoucího napětí mezi oběma stranami a může zásadně ovlivnit domácí politiku na Tchaj-wanu i další směřování vztahů s Čínou.

Při srážce rychlovlaku TGV s kamionem zemřel strojvůdce, řidič je ve vazbě

Při srážce rychlovlaku TGV s kamionem na přejezdu na severu Francie zemřel dnes ráno strojvůdce a na dvě desítky lidí utrpěly zranění. Informovala o tom agentura AFP s odvoláním na místní prefekturu a železniční společnost SNCF. Podle prefektury jsou dva zranění v kritickém stavu, dalších 14 lidí má zranění neohrožující život. Policie vzala do vazby řidiče kamionu, kterého vyšetřuje pro podezření z neúmyslného zabití. Šéf železniční společnosti SNCF Jean Castex na tiskové konferenci řekl, že signalizace na přejezdu fungovala normálně.

Střelba u izraelského konzulátu v Istanbulu: Jeden útočník je po smrti, další dva zranění

Jeden z útočníků byl zabit a další dva utrpěli zranění při úterní přestřelce s policií před budovou izraelského konzulátu v Istanbulu. Incident si vyžádal také lehká zranění dvou policistů, přičemž v době útoku se na konzulátu nenacházel žádný diplomatický personál.

Íránský ostrov Charg podle médií zasáhly údery a výbuchy

Íránský strategický ostrov Charg zasáhly údery a výbuchy. Podle agentury Reuters to dnes uvedly íránská agentura Mehr a americký server Axios. Podle serveru ostrov, který je zásadní pro námořní přepravu íránské ropy, zasáhly americké údery a jejich cílem byla vojenská infrastruktura.

Připravte se na invazi jedovatých hadů, varuje studie

Globální oteplování mění chování zvířat. Jedovaté hady vyhání z přirozených stanovišť směrem k hustě osídleným oblastem. Zvýší se tak zdravotní riziko pro miliony lidí. Problém je to také v Austrálii, která je domovem těch nejnebezpečnějších hadů.

Povodně v Angole si podle nové bilance vyžádaly více než 30 obětí

Více než 30 obětí už si vyžádaly povodně, které po přívalových deštích v posledních dnech postihly Angolu. Vyplývá to z nové bilance, kterou dnes zveřejnila angolská státní televize TPA. V neděli média informovala o 15 mrtvých, píše agentura AFP.

Rusko i Ukrajina hlásí mrtvé a zraněné po dronových útocích

Rusko i Ukrajina hlásí mrtvé a raněné po vzájemných nočních a ranních dronových útocích. Ukrajinské drony zabily tři lidi včetně dítěte ve Vladimirské oblasti poblíž Moskvy, informovala dnes místní správa. Čtyři mrtvé hlásí úřady ukrajinské Dněpropetrovské oblasti, z toho tři oběti při útoku ruského dronu na městský autobus v Nikopolu. Tři zranění jsou i v Záporožské oblasti.

Írán a Izrael pokračují ve vzájemných úderech, Teherán odmítl požadavky USA

Írán a Izrael dnes pokračovaly ve vzájemných útocích poté, co Teherán odmítl znovuotevřít Hormuzský průliv. Izraelská armáda přitom varovala obyvatele Íránu, že jejich přítomnost ve vlacích a v blízkosti železničních tratí ohrožuje jejich životy, napsala agentura Reuters. Podle agentury AP mezitím někteří íránští činitelé vyzvali mladé lidi, aby vytvořili lidské řetězy kolem elektráren a chránili je tak svým tělem. Íránský prezident Masúd Pezeškján uvedl, že položit život za vlast je připraveno 14 milionů Íránců.

Firma z Wall Street poslala do Hormuzského průlivu analytika. Co zjistil?

Obchodníci monitorují situaci v Hormuzském průlivu analýzou satelitních snímků. Společnost Citrini Research však zvolila odlišný přístup. Na ománský ostrov Musandam poslala vlastního analytika, který sleduje aktivitu lodí v průlivu na vlastní oči. Jeho zjištění zpochybňují obecný narativ trhů o faktické blokádě trasy klíčové pro přepravu ropy. I přesto je doprava v průlivu hluboko pod hodnotami před válkou.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama