Reklama
12.5 C
Czech
Pátek 3. 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

Kuba kvůli tlaku Spojených států propustí přes 2000 vězňů

Kubánská vláda ve čtvrtek oznámila, že propustí 2 010 vězňů. Jde o největší podobný krok za poslední roky, který přichází v době rostoucího tlaku ze strany administrativy amerického prezidenta Donalda Trumpa.

Oběžná dráha kolem Země se zaplňuje a rizika rostou

Vesmír kolem Země se rychle mění. Z prostoru, který byl ještě donedávna téměř prázdný, se stává stále hustěji zaplněná oblast plná satelitů a další techniky. Odborníci přitom upozorňují, že tahle nová vesmírná závodní dráha není jen technická nebo geopolitická otázka. Stále víc se mluví i o dopadech na životní prostředí.

Francouzská loď proplula Hormuzským průlivem

Francouzská kontejnerová loď skupiny CMA CGM proplula Hormuzským průlivem. Jde o první plavidlo francouzského vlastníka, které tudy projelo od chvíle, kdy na konci února začala válka.

Nový americký granát zabíjí tlakovou vlnou

Americká armáda představila po téměř šedesáti letech nový smrtící ruční granát. Nová zbraň s označením M111 má být určená hlavně pro boj ve městech a uzavřených prostorech, kde má oproti dosud používaným granátům snížit riziko vedlejších škod.

Prezidenti Francie a Koreje chtějí spolupracovat na otevření Hormuzského průlivu

Francouzský prezident Emmanuel Macron se dnes v Soulu se svým jihokorejským protějškem I Če-mjongem dohodl, že budou spolupracovat na znovuotevření Hormuzského průlivu a zmírnění světové ekonomické nejistoty způsobené válkou na Blízkém východě. Napsala to agentura AP. Válku zahájily 28. února Izrael a USA údery na Írán, který mimo jiné blokuje tuto vodní cestu.

Tesle se hromadí neprodané elektromobily

Tesla má za sebou kvartál, který na první pohled nevypadá špatně, ale při bližším pohledu odhaluje nový problém. Automobilka v prvních třech měsících roku vyrobila výrazně víc aut, než kolik jich dokázala dodat zákazníkům. Na skladech a odstavných plochách jí tak zůstalo přes 50 tisíc neprodaných elektromobilů, nejvíc v historii firmy.

Situace na frontě je pro Ukrajinu nejlepší za deset měsíců, řekl Zelenskyj

Situace na frontě ve válce s Ruskem je pro Ukrajinu nejlepší za deset měsíců. Dnes to podle agentury Reuters řekl ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Ukrajinské síly podle něho minulý měsíc zmařily ruskou ofenzívu.

Írán zasáhl ropnou rafinérii v Kuvajtu, v plynárenském zařízení v Emirátech hoří

Íránské bezpilotní letouny dnes zaútočily na kuvajtskou ropnou rafinérii Mína al-Ahmadí, kde vypuklo několik požárů. Íránský útok v zemi také poškodil část elektrárny a odsolovacího zařízení, zatímco plynárenské zařízení ve Spojených arabských emirátech (SAE) muselo kvůli dopadům trosek pozastavit provoz, napsaly tiskové agentury a média.

Rusko bombardovalo sever Ukrajiny, zemřel jeden člověk

Jeden člověk zemřel a další tři dnes ráno utrpěli zranění při ruském bombardování města Šostka v severoukrajinské Sumské oblasti. Informoval o tom šéf regionální vojenské správy Oleh Hryhorov. Útoky, které ruské síly v noci podnikly na Charkov, zranily pět lidí, napsala Ukrajinska pravda s odvoláním na policii. Mluvčí ukrajinského letectva podle agentury Reuters varoval, že Rusko od čtvrtka proti Ukrajině vede rozsáhlý útok a že ve vzdušném prostoru je stále velký počet nepřátelských dronů.

Írán tvrdí, že sestřelil americkou stíhačku F-35 a že pilot je asi mrtvý

Írán tvrdí, že jeho protivzdušná obrana v centrální části země sestřelila americký bojový letoun F-35 a že pilot pravděpodobně nepřežil, napsaly tiskové agentury s odvoláním na íránská média. Web The Times of Israel (ToI) napsal, že se ale zřejmě jednalo o americký stíhací letoun F-15E, nikoli F-35. Po zásahu íránskou palbou musel před dvěma týdny nouzově přistát jiný bojový letoun F-35. USA spolu s Izraelem rozpoutaly na konci února válku proti Íránu, který provádí odvetné údery.

Otevře se Hormuzský průliv? Írán a Omán připravují protokol

Írán a Omán chystají protokol o monitorování a tranzitu lodí Hormuzským průlivem. Americké akcie tak vzrostly a ceny ropy klesly. Tato informace totiž dává naději na znovuzpřístupnění klíčové exportní trasy pro ropu bez nutnosti použít sílu.

Ochromený Írán? Zpravodajci zpochybňují Trumpovy výroky

Zhruba polovina odpalovacích zařízení Íránu zůstala neporušena. V jeho arzenálu se stále nachází tisíce dronů a dostatek raket k rozpoutání chaosu na Blízkém východě. S takovým hodnocením přišly americké zpravodajské služby. Odporují tak tvrzením prezidenta Donalda Trumpa, podle nichž byla schopnost Íránu odpalovat rakety a drony dramaticky omezena.

Trump odvolal ministryni spravedlnosti Bondi, nahradí ji Blanche

Americký prezident Donald Trump odvolal ministryni spravedlnosti Pam Bondi. Oznámil to na své sociální síti. Úřadujícím ministrem spravedlnosti se podle Trumpa stane dosavadní náměstek Todd Blanche. Podle agentury Reuters šéfovi Bílého domu vadilo, jak Bondi postupovala v kauze zveřejňování složek týkající se zesnulého sexuálního delikventa Jeffreyho Epsteina. Trump byl údajně také stále více frustrován tím, že Bondi nejednala dostatečně rychle při stíhání kritiků a protivníků, proti nimž chtěl prezident vznést trestní obvinění.

John Travolta debutuje jako režisér na festivalu v Cannes

John Travolta se po letech vrací na filmový festival v Cannes. Tentokrát ale v nové roli. Poprvé představí vlastní film, který vychází z jeho osobního příběhu i dlouhodobé vášně pro létání.

Francouzská policie podle Le Parisien zadržela europoslankyni Hassan

Francouzská policie zadržela francouzsko-palestinskou levicovou europoslankyni Rimu Hassan kvůli údajnému schvalování terorismu. Dnes o tom s odvoláním na své zdroje informoval list Le Parisien, podle kterého se případ týká příspěvku na síti X, kde Hassan odkazovala na jistého propalestinského japonského radikála. Podle zdrojů agentury AFP policie v tašce zadržené europoslankyně našla malé množství syntetických drog.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama