-9.4 C
Czech
Středa 21. ledna 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

Černobylská jaderná elektrárna přišla o veškeré vnější napájení, uvedla MAAE

Černobylská jaderná elektrárna přišla o veškeré vnější napájení, oznámil dnes ředitel Mezinárodní agentury pro atomovou energii (MAAE) Rafael Grossi. Zmínil v této souvislosti rozsáhlou vojenskou aktivitu, která se podle něj dotkla několika ukrajinských elektrických rozvoden, jež jsou životně důležité pro jadernou bezpečnost. Rusko v noci na dnešek podniklo další rozsáhlý útok na ukrajinskou energetiku.

Lavrov: Krym je pro bezpečnost Ruska stejně důležitý jako Grónsko pro USA

Krym je pro bezpečnost Ruska stejně důležitý jako Grónsko pro USA, prohlásil dnes ruský ministr zahraničí Sergej Lavrov podle státní agentury TASS. Moskva v rozporu s mezinárodním právem anektovala ukrajinský Krym v roce 2014. Šéf ruské diplomacie na tiskové konferenci v Moskvě zároveň podle agentury Reuters řekl, že Washington ví, že Rusko nemá v plánu převzít kontrolu nad Grónskem.

Trump sliboval v USA levnější energii, realita je mix nižšího benzinu a vyšší elektřiny

Donald Trump uzavřel první rok svého druhého prezidentského období s výraznými změnami v ekonomice i energetice. Zatímco benzin v průměru zlevnil, elektřina zdražuje a slib „snížit účty na polovinu“ zůstává jen napůl splněný. Do toho se zpomalil pracovní trh, vyskočila celní zátěž a inflace se drží nad cílem Fedu.

Žraloci děsí Austrálii. Už čtvrtý útok na člověka během dvou dnů

Pobřeží australského Nového Jižního Walesu zaznamenalo během posledních 48 hodin již čtvrtý útok žraloka. Obávaný predátor tentokrát zaútočil na středním severním pobřeží státu na surfaře (39), který setkání s parybou přežil s pokousaným hrudníkem. Austrálie tak zavírá desítky pláží.

Rusko vede se Spojenými státy dialog o Balkánu, řekl Lavrov

Rusko vede se Spojenými státy dialog o Balkánu. Podle ruské státní agentury TASS to dnes uvedl šéf ruské diplomacie Sergej Lavrov. Oznámenou dohodu o prodeji ruského podílu v srbském ropném podniku NIS do maďarských rukou označil za výhodnou.

Kopřiva vyhrál pětisetovou bitvu a Macháč prošel do druhého kola Australian Open

Vít Kopřiva v Melbourne otočil tříhodinový maraton s Janem Lennardem Struffem a poprvé v kariéře postoupil do druhého kola Australian Open. Tomáš Macháč naopak zvítězil hladce nad Grigorem Dimitrovem ve třech setech. V ženské části turnaje se při návratu po dlouhé pauze prosadila i Karolína Plíšková.

Trump označil za projev slabosti plán Británie předat Mauriciu Čagoské ostrovy

Americký prezident Donald Trump na sociální síti Truth Social označil za projev totální slabosti plán Británie předat Mauriciu suverenitu nad ostrovem Diego García, který je součástí Čagoských ostrovů. Podle šéfa Bílého domu se jedná o další důvod, proč USA musejí získat Grónsko pro svou národní bezpečnost. Na ostrově Diego García se nachází vojenská základna, kterou využívají britské a americké síly. Británie loni v květnu podepsala dohodu o předání suverenity nad Čagoskými ostrovy Mauriciu, s níž USA v té době souhlasily.

Trump pohrozil Francii 200procentním clem na víno

Buď vstoupíte do Rady míru, nebo uvalím na francouzská vína a šampaňské clo ve výši 200 procent, pohrozil americký prezident Donald Trump svému protějšku Emmanuelu Macronovi. A to je krátce po oznámení desetiprocentní sazby na dovoz osmi zemí, které poslaly do Grónska vojáky.

Ukrajina podle Kyjeva potřebuje pomoc, po ruském útoku nemají tisíce domů teplo

Ukrajina potřebuje naléhavou energetickou pomoc a protivzdušnou obranu, uvedl dnes ráno ukrajinský ministr zahraničí Andrij Sybiha po dalším ruském leteckém útoku, který podle ukrajinských úřadů opět na řadě míst způsobil výpadky elektřiny a narušil dodávky tepla. Podle starosty Kyjeva Vitalije Klička je v metropoli po nočním útoku bez tepla 5635 výškových budov a část města ležící na východním břehu řeky Dněpr nemá dodávky vody.

Grónsko zůstane Grónskem, řekl Trumpův bývalý poradce

Donald Trump nepřiměje Grónsko ke změně vlastnictví. Sdělil to jeho bývalý vysoce postavený poradce Gary Cohn. Kongres podle něj počítá s tím, že „Grónsko zůstane Grónskem" a možnost vojenské intervence označil za „přehnanou". Lidé z Trumpova okolí přistupují k otázce Grónska opatrně.

Bulharský prezident Radev rezignoval. Chce se stát předsedou vlády

Bulharský prezident Rumen Radev oznámil, že odchází z funkce hlavy státu. Rezignaci chce formálně podat v úterý, jen dva měsíce před předčasnými parlamentními volbami, které mají zemi vyvést z dlouhé politické krize.

Tennessee vyhlásilo Den Dolly Parton k jejím 80. narozeninám

Americká zpěvačka Dolly Parton se dočkala pocty, která přesahuje běžné oslavy narozenin. Její domovský stát Tennessee jí věnoval vlastní sváteční den. Symbolické gesto připomíná nejen hudební kariéru jedné z největších ikon country, ale i její hluboký vliv na kulturu, vzdělávání a charitu.

Kongres zastavil škrty v klimatickém výzkumu ve Spojených státech

Americký Kongres se postavil proti plánům Bílého domu na výrazné omezení financování klimatického a meteorologického výzkumu. Rozpočtové hlasování ukázalo nečekaně silnou podporu vědě i institucím, které hrají klíčovou roli v ochraně klimatu a předpovědi extrémního počasí.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama