Reklama
1.6 C
Czech
Neděle 22. března 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

USA a Izrael podle Íránu zaútočily na íránské zařízení na obohacování uranu

Izrael a Spojené státy dnes ráno provedly útok na zařízení na obohacování uranu v íránském Natanzu. K úniku radioaktivity nedošlo a obyvatelé v okolí zařízení nebyli ohroženi, napsala s odvoláním na íránskou agenturu Tasnim agentura Reuters.

Při dronovém útoku v Bagdádu byl zasažen areál diplomatické mise USA

Při dronovém útoku byl v noci na dnešek zasažen areál v blízkosti mezinárodního letiště v Bagdádu, který patří americké diplomatické misi. Podle agentury Reuters byl z místa hlášen požár. K útoku se přihlásilo proíránské šíitské uskupení Asháb al-Kahf, které popírá vazby na jiné proíránské milice v Iráku. Irácké zpravodajské služby později informovaly, že při jiném dnešním dronovém útoku byl zabit jejich důstojník.

Írán vypálil balistické střely na 4000 km vzdálenou americkou základnu

Írán vyslal dvě balistické střely na společnou americko-britskou vojenskou základnu na atolu Diego García v Indickém oceánu, napsal deník The Wall Street Journal (WSJ) s odvoláním na nejmenované americké činitele. Později informaci přinesla i polooficiální íránská agentura Mehr, podle níž jde o důkaz, že mají íránské rakety větší dostřel, než dosud soudil Západ. Ani jedna ze střel cíl, který je od íránského území vzdálen asi 4000 kilometrů, nezasáhla. Deník neupřesnil, kdy Írán útok provedl. Bílý dům ani britské ministerstvo obrany se k informaci podle agentury Reuters prozatím nevyjádřily.

Ukrajina na Rusko vyslala 283 dronů, ukrajinská Černihivská oblast je bez proudu

Ukrajina v noci na dnešek vyslala na Rusko 283 bezpilotních letounů, což je jeden z nejvyšších počtů od začátku konfliktu. S odvoláním na ruské ministerstvo obrany to napsala agentura AFP. Ruské drony naopak zabily nejméně dva lidi ve městě Záporoží na jihovýchodě Ukrajiny a většinu Černihivské oblasti na severu země připravily o elektřinu, dodaly agentury Reuters a AP. Ukrajina se od února 2022 brání ruské vojenské invazi a podniká odvetné údery.

Porota uznala Muska vinným z klamání investorů Twitteru

Elon Musk u federálního soudu v San Franciscu prohrál spor s bývalými investory Twitteru. Porota rozhodla, že během převzetí sociální sítě v roce 2022 zveřejňoval zavádějící výroky, které poškodily akcionáře a srazily cenu akcií.

Muchová v Miami vydřela postup do třetího kola

Karolína Muchová zvládla na turnaji v Miami těžký zápas s Camilou Osorio a po obratu postoupila do třetího kola. Česká tenistka porazila Kolumbijku 4:6, 6:2 a 7:5. V den, který se pro české hráčky nevyvíjel dobře, odvrátila nepříjemný scénář a zůstala ve hře spolu s Marií Bouzkovou.

Česko podpořilo prohlášení k bezpečnosti v Hormuzském průlivu

Česká republika se připojila ke společnému prohlášení států, které chtějí podpořit bezpečnou plavbu Hormuzským průlivem. Skupina zemí zároveň vyzvala Írán, aby přestal s útoky na obchodní lodě, civilní infrastrukturu i s dalšími kroky, které provoz v této klíčové námořní trase blokují.

Tenerife vyhlásilo kvůli bouři Therese stav nouze

Tenerife zasáhla bouře Therese, která na Kanárské ostrovy přinesla silný vítr, vydatný déšť i sněžení ve vyšších polohách. Úřady vyhlásily stav nouze, uzavřely některé silnice a zrušily část veřejných akcí.

Zlato i stříbro dál kolísají

Ceny zlata a stříbra v pátek výrazně kolísaly a oba kovy míří k citelné týdenní ztrátě. Investoři sledují hlavně další vývoj války s Íránem, pohyb cen ropy a obavy z vyšší inflace i delšího období vyšších úrokových sazeb.

Vlna veder na západě USA by bez lidského přičinění nebyla možná

Vlna extrémních veder, která v těchto dnech zasáhla západ Spojených států, není jen dalším výkyvem počasí. Podle vědců by byla bez klimatické změny způsobené člověkem prakticky nemožná. Teploty v některých oblastech vystoupaly až o 17 stupňů Celsia nad dlouhodobý průměr a lámou rekordy napříč desítkami měst od Kalifornie po Missouri.

Po požáru v jihokorejské továrně je zraněno 55 lidí, dalších 14 je pohřešováno

Při požáru ve dvou budovách továrny na automobilové díly v jihokorejském městě Tedžon bylo dnes zraněno nejméně 55 lidí, z toho 24 vážně. Do akce bylo nasazeno přes 500 hasičů a členů záchranných složek, vozidla s vodními děly nebo hasičští roboti. Po 14 osobách se stále pátrá, napsaly tiskové agentury.

Izrael v odvetě za útoky na drúzy zaútočil na velitelské centrum na jihu Sýrie

Izraelská armáda v noci na dnešek zaútočila na velitelské centrum a sklady zbraní ve vojenských areálech na jihu Sýrie. Učinila tak v reakci na útoky na menšinu drúzů ve městě Suvajda, napsala agentura Reuters. Jde o první izraelský úder na Sýrii za současné války proti Íránu, kterou Izrael a Spojené státy zahájily 28. února, uvedla agentura AP.

Rafinerii v Kuvajtu opět zasáhly drony, íránské útoky hlásí i další země Zálivu

V kuvajtské rafinerii Míná al-Ahmadí dnes ráno znovu vypukl požár po dronových útocích. Oznámila to podle tiskových agentur státní ropná společnost KPC. Oběti hlášeny nejsou. Odvetným útokům Íránu v bezmála třítýdenní americko-izraelské válce proti islámské republice dnes ráno čelily také další arabské země Perského zálivu jako Saúdská Arábie, Spojené arabské emiráty či Bahrajn, napsala agentura AP.

Bitcoin překonal 71 000 dolarů, směr trhů dál určuje ropa

Bitcoin v pátek posílil a krátce překonal hranici 71 tisíc dolarů, když se kryptotrh zotavil z předchozí volatility spojené s prudkým růstem cen ropy a napětím na Blízkém východě. Aktuální vývoj přitom podtrhuje rostoucí citlivost digitálních aktiv na makroekonomické faktory, zejména energetické trhy.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama