Reklama
12.6 C
Czech
Čtvrtek 2. 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

Macron tepe Trumpa za výroky o NATO

Francouzský prezident Emmanuel Macron ostře zkritizoval Donalda Trumpa kvůli jeho výrokům o NATO i kvůli tlaku na vojenské otevření Hormuzského průlivu. Během návštěvy Soulu řekl, že americký prezident svou rétorikou oslabuje důvěru v alianci a vytváří každodenní pochybnosti o závazku Spojených států vůči spojencům.

Rok po Trumpových clech se slibovaný obrat nedostavil

Rok po zavedení rozsáhlých cel na dovoz do Spojených států je jasné, že sliby o rychlém oživení americké ekonomiky se nenaplnily. Donald Trump loni 2. dubna oznámil dvojciferná cla na téměř veškerý dovoz a tvrdil, že do země se vrátí továrny, pracovní místa i levnější ceny. Po roce ale zůstává obraz mnohem složitější. Část cel mezitím zrušil Nejvyšší soud a americká vláda teď musí vracet velkou část už vybraných peněz.

Klimatičtí vědci z USA prchají do Norska. Láká je výzkum v Arktidě

Politika administrativy amerického prezidenta Donalda Trumpa zaměřená proti klimatické vědě spustila exodus vědců. Někteří se přesunuli do Norska, kde se podílejí na výzkumu v Arktidě.

Ruský činitel informoval o ukrajinském útoku na rafinérie v Ufě

Několik ukrajinských dronů mířících k ropným rafinériím sestřelila protivzdušná obrana u ruského města Ufa, přičemž trosky jednoho ze strojů spadly v průmyslové zóně, kde vypukl požár. Na platformě Telegram to dnes oznámil šéf autonomní republiky Baškortostán Radij Chabirov. Podle telegramového kanálu Astra vypukl požár v tamní rafinerii koncernu Bašněfť. Ukrajina informuje o obětech ruských útoků.

Posádka mise Artemis II po startu úspěšně opravila toaletu kosmické lodi Orion

Posádka mise Artemis II po startu úspěšně opravila toaletu kosmické lodi Orion v úzké spolupráci s řídícím střediskem v Houstonu, informoval americký Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA). Posádka nedlouho po startu hlásila blikající kontrolku poruchy toalety, načež týmy řídícího střediska vyhodnotily příslušná data, spolu s astronauty provedly diagnostiku a problém společně postupně vyřešili.

Trump se v projevu snažil přesvědčit Američany o smyslu války s Íránem

Americký prezident Donald Trump v prvním televizním projevu od začátku války s Íránem ponechal nezodpovězené klíčové otázky, včetně toho, kam válka směřuje a jak ji Spojené státy ukončí, píše web stanice BBC. Prezident v projevu nic významného neoznámil, napsal deník The New York Times (NYT). Šéf Bílého domu se snažil přesvědčit Američany o smyslu války, shodují se média. Konflikt totiž v době rostoucích cen ropy a obav o další dopady na ekonomiku podle průzkumů ztrácí podporu.

Ještě týdny války. Trump trhy neuklidnil, ropa zdražuje

Ceny ropy po krátkodobém poklesu opět rostou. Trhy totiž očekávaly oznámení amerického prezidenta Donalda Trumpa o brzkém ukončení války, místo toho dostaly ujištění o tvrdých úderech v následujících dvou až třech týdnech. Podle některých odborníků konflikt směřuje k další eskalaci, jiní v tom naopak vidí optimističtější časové ohraničení úderů.

Pošleme Írán do doby kamenné. Ale už jsme vyhráli, řekl Trump

Americký prezident Donald Trump v projevu k národu v noci na čtvrtek zopakoval svá předchozí tvrzení, že válka bude pokračovat ještě dva až tři týdny, přičemž Írán již nepředstavuje hrozbu. Podle něj se podařilo zničit i jeho jaderný program tak, aby nemohl vyvinout jaderné zbraně. Hormuzský průliv prý USA nepotřebují.

Na Krymu havarovalo ruské vojenské letadlo, zahynuly desítky lidí

Na ukrajinském poloostrově Krym, který Rusko nelegálně anektovalo v roce 2014, havarovalo ruské vojenské letadlo. Podle ruského ministerstva obrany při nehodě zahynulo všech 29 lidí na palubě.

Trumpova výjimka může ohrozit jednu z nejvzácnějších velryb světa

V Mexickém zálivu žije jen nepatrná populace velryby Riceovy, kterou vědci řadí k nejohroženějším kytovcům planety. Teď se její situace dál komplikuje. Výbor americké vlády totiž udělil výjimku, která může usnadnit pokračování ropných a plynových aktivit v oblasti, kde tento druh žije celý svůj život.

Japonská vláda zvýšila některé daně, aby financovala navýšení výdajů na obranu

Japonsko ode dneška zvýšilo daň z tabáku a z příjmů právnických osob, aby financovalo navýšení výdajů na obranu. Vláda chce příští rok také zvýšit daně z příjmů fyzických osob, od čehož si slibuje dodatečný roční příjem 1,3 bilionu jenů (přes 173 miliard Kč), napsala agentura Kjódó.

Trump zvažuje stažení USA z NATO kvůli nezapojení spojenců do války s Íránem

Americký prezident Donald Trump řekl britskému deníku The Daily Telegraph, že silně zvažuje stažení Spojených států z NATO poté, co se spojenci nepřidali k jeho válce s Íránem. Šéf Bílého domu transatlantickou alianci označil za nefunkční, stejně ji podle něj vnímá i ruský prezident Vladimir Putin.

Ruský dronový útok poničil průmyslový areál v západoukrajinském Lucku

Ruský útok v noci na dnešek poškodil průmyslovou oblast v západoukrajinském městě Luck, kde vyhořel terminál soukromé poštovní společnosti Nova pošta a sklad potravin. Informoval o tom portál Ukrajinska pravda s odvoláním na starostu města Ihora Poliščuka. Ten na síti Telegram napsal, že zranění nejsou hlášeni. Ukrajinské letectvo dnes ráno mezitím oznámilo, že Ukrajina v noci čelila útoku 339 ruských dronů, z nichž 298 se podařilo sestřelit, případně jinak neutralizovat.

Ceny ropy jdou dolů. Očekává se Trumpův projev k národu

Ceny ropy klesly pod 100 dolarů za barel po signálech, že se válka možná chýlí ke konci. Americký prezident Donald Trump prohlásil, že konflikt skončí do dvou až tří týdnů bez nutnosti vyjednat dohodu. Jeho íránský protějšek Masúd Pezeškján vyjádřil ochotu ukončit konflikt, ale pouze za předpokladu bezpečnostních záruk.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama