6.6 C
Czech
Pátek 13. února 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

Šéf Microsoft AI: Kancelářské práce se zautomatizují do 18 měsíců

Většina, ne-li všechny úkoly „bílých límečků" budou automatizovány umělou inteligencí (AI) během příštího roku nebo příštího roku a půl. V rozhovoru pro deník Financial Times to řekl ředitel AI divize Microsoftu Mustafa Suleyman.

Bangladéšská BNP si připsala ve volbách drtivé vítězství

Bangladéšská nacionalistická strana (BNP) Taríka Rahmána, syna někdejší premiérky Bégam Chálidy Zijá, v pátek drtivě vyhrála v parlamentních volbách – prvních od povstání generace Z v roce 2024, které vedlo ke svržení autokratického režimu. Volby jsou také považovány za první spravedlivé po dvaceti letech. Slibují ukončení nepokojů a nestability v zemi.

Portugalsko a Španělsko sužují další silné bouře

Iberský poloostrov dál bičují silné deště a vítr. Portugalsko i Španělsko vyhlásily nejvyšší stupně varování. Bouře ničí infrastrukturu, přerušují dopravu a zavírají školy. V Portugalsku si série extrémů vyžádala nejméně 16 obětí a škody jdou do stovek milionů eur.

Rusko i Ukrajina útočily drony, hlášeny jsou oběti i zranění

Nejméně dva lidé - muž a žena - přišli o život a další téměř dvě desítky lidí utrpěly zranění při ruských útocích na města Lozova a Barvinkove v Charkovské oblasti na severovýchodě Ukrajiny, oznámila dnes ukrajinská prokuratura. Dříve místní úřady informovaly o šesti raněných při ruských útocích na Kyjev a Dnipro. Naopak ruské úřady informovaly o dvou zraněných u Tambova po ukrajinském náletu. Ukrajinské drony zaútočily také na muniční sklad u Volgogradu a na rafinerii ve městě Uchta, ležící více než 2000 kilometrů od Ukrajiny.

Rusko se chystá poslat na Kubu ropu a pohonné hmoty

Rusko se v blízké budoucnosti chystá poslat na Kubu ropu a pohonné hmoty. S odvoláním na ruské velvyslanectví na Kubě o tom píše web ruského listu Izvestija. Rusko podle něj naposledy dodalo Kubě ropu loni v únoru, kdy poslalo náklad 100.000 tun. Kuba nyní zažívá palivovou krizi, protože jí Spojené státy blokují dodávky ropy.

Dcera Kim Čong-una bude brzy jmenována jeho následnicí, míní korejská rozvědka

Dospívající dcera severokorejského vůdce Kim Čong-una bude brzy jmenována jeho následnicí a čtvrtou generací pokračující severokorejské vládnoucí dynastie. Předpokládá to jihokorejská rozvědka, která tuto informaci dnes sdělila jihokorejským poslancům, píše agentura AP.

Šéf Binance popsal krypto pád z 10. října

Kryptotrh si 10. října prošel jedním z nejtvrdších dnů posledních let. Vlna nucených likvidací zasáhla burzy napříč trhem a ve výsledku šlo zhruba o 19 miliard dolarů. Richard Teng z Binance teď tvrdí, že šlo hlavně o kombinaci makrošoků a technických výpadků, ne o problém jediné platformy.

Trump prosazuje uhlí i navzdory kritice

Americký prezident Donald Trump nařídil ministerstvu obrany uzavírat dlouhodobé smlouvy na nákup elektřiny z uhelných elektráren. Jde o další krok, kterým se Bílý dům snaží posílit poptávku po uhlí v době, kdy je v USA čím dál méně konkurenceschopné a naráží i na klimatické dopady.

Trump dává přednost jednání, použití síly vůči Íránu ale nevylučuje

Izraelský premiér Benjamin Netanjahu se ve středu setkal v Bílém domě s americkým prezidentem Donaldem Trumpem. Na schůzce se projednávalo obnovení diplomacie s Teheránem a íránský jaderný program. Trump trval na pokračování rozhovorů, odmítl však vyloučit vojenský zásah.

Helma padlých sportovců stála Ukrajince závod

Ukrajinský skeletonista Vladyslav Heraskevych přišel na zimních olympijských hrách v Itálii o čtvrteční závod poté, co odmítl nastoupit bez helmy s fotografiemi ukrajinských sportovců, kteří zemřeli během války s Ruskem.

Další jednání o ukončení války je naplánováno na příští týden

Další kolo jednání o možném ukončení rusko-ukrajinské války, které zprostředkovávají Spojené státy, je plánováno na úterý nebo středu. Agentuře Bloomberg to řekl ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Na programu je podle něj americký návrh na zřízení svobodné ekonomické zóny, coby nárazníkového území na Donbase. Podle ukrajinské hlavy státu ale tuto možnost obě válčící strany vnímají skepticky.

Sněmovna reprezentantů USA odhlasovala zrušení cel vůči Kanadě, na řadě je Senát

Americká Sněmovna reprezentantů v noci na dnešek těsnou většinou odsouhlasila rezoluci, která chce zrušit dovozní cla prezidenta Donalda Trumpa vůči Kanadě. Napsala to agentura AP, podle níž jde o vzácný, i když převážně symbolický projev nesouhlasu s agendou Bílého domu. Usnesení nyní zamíří do Senátu a po případném schválení k Trumpovi, který jej s největší pravděpodobností vetuje. Trump už v reakci republikánským zákonodárcům v obou komorách pohrozil neurčitými následky, pokud se pro návrh vysloví.

J. D. Vance vyzval americké olympioniky, aby se na hrách drželi dál od politiky

Americký viceprezident J. D. Vance během zimních olympijských her v Itálii vzkázal sportovcům z Team USA, že na olympiádě nemají útočit na vlastní vládu. Podle něj mají reprezentovat celou zemi a soustředit se na výkon, ne na politické vzkazy.

Republikáni se k Trumpovi otáčejí zády, ve Sněmovně hlasovali proti clům

V americké Sněmovně reprezentantů došlo k nečekanému zvratu. Šest republikánů se připojilo v hlasování proti clům uvalených na Kanadu k demokratům. Odráží to zděšení některých zákonodárců z Trumpovy vlastní strany nad jeho celní politikou. Hlasování pravděpodobně nebude mít žádný dopad. I kdyby podobně skončilo i v Senátu, prezident má právo ho vetovat.

Podezřelou z masové střelby na západě Kanady je místní osmnáctiletá obyvatelka

Podezřelou z masové střelby v obci Tumbler Ridge na západě Kanady je místní osmnáctiletá obyvatelka, uvedla dnes na tiskové konferenci policie. Podle ní dívka zastřelila osm lidí, včetně své matky, nevlastního bratra, učitelky, pěti studentů střední školy a pak i sebe. Původně policie mluvila o celkem deseti mrtvých. Jaký byl motiv činu, zatím není zřejmé.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama