Reklama
14.1 C
Czech
Středa 25. 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

Při útocích Izraele na jih Libanonu zemřelo dalších devět lidí

Nejméně devět lidí zahynulo v noci na dnešek při třech izraelských leteckých útocích na jihu Libanonu, informovala dnes podle AFP libanonská státní média. Izrael tam cílí na militantní proíránské hnutí Hizballáh, které rovněž vysílá rakety na sever Izraele. Při jednom z raketových útoků z Libanonu na sever Izraele zemřela v úterý večer 27letá Izraelka, napsal server The Times of Israel (ToI).

Matyáš Vojta po přestupu do Sparty mluví o splněném snu

Útočník Matyáš Vojta v rozhovoru pro Sport.cz popsal, jak prožívá přestup do Sparty, rekordní očekávání i první větší tlak od fanoušků. Dvaadvacetiletý reprezentant do 21 let bere angažmá na Letné jako splněný sen a chce důvěru splácet hlavně na hřišti.

Podezřelé sázky před Trumpovým oznámením. Na válce někdo vydělal miliony

Krátce před odložením útoků na íránskou energetickou infrastrukturu americkým prezidentem Donaldem Trumpem došlo na trhu s ropou k podezřelým sázkám na pokles cen za stovky milionů dolarů. Po oznámení skutečně klesly. Obchodníci, kteří očekávali pokles cen a prodali futures kontrakty těsně před oznámením, dosáhli obrovských zisků.

Po dronovém útoku hoří ruský přístav, v Belgorodu je 450.000 lidí bez proudu

Ukrajinské dronové útoky z noci na dnešek způsobily požár v ruském přístavu Usť-Luga v Baltském moři a připravily o dodávky elektřiny bezmála půl milionu lidí v příhraniční Belgorodské oblasti, uvedly ruské úřady. Protivzdušná obrana zničila 389 bezpilotních prostředků, uvedlo ministerstvo obrany v Moskvě. Podle ruské státní tiskové agentury TASS se jednalo o největší útok v posledním roce. Dronové údery podniklo také Rusko, v ukrajinské Černihivské oblasti je bez proudu 150.000 lidí. V Oděské oblasti zemřel člověk.

Meta dostala pokutu 375 milionů dolarů a chystá propouštění

Meta čelí v USA dalšímu tlaku. Porota v Novém Mexiku firmě uložila zaplatit 375 milionů dolarů za to, že podle žaloby nedokázala dostatečně chránit děti na svých platformách. Ve stejný den se uvnitř společnosti začaly šířit zprávy o práci z domova a očekávaném propouštění v některých týmech.

Trump mluví o mírových rozhovorech. Jednáte sami se sebou, vysmál se mu Írán

Americko-izraelská válka proti Íránu pokračuje, objevují se však zmatečné informace o jejím možném ukončení. Spojené státy podle zdrojů obeznámených se situací předaly Teheránu 15bodový mírový plán. Diskutuje se o tom, že mírové rozhovory by mohly proběhnout ve čtvrtek v Pákistánu. Americký prezident Donald Trump také řekl, že Írán souhlasil, že nikdy nebude mít jadernou zbraň. Íránská armáda se mu však vysmála s tím, že jedná sám se sebou.

Tonga vítá spolupráci s USA na průzkumu mořského dna

Nový premiér Tongy Lord Fakafānua označil dohodu se Spojenými státy o průzkumu hlubokomořských nerostů za vzrušující vývoj. Malý tichomořský stát se tak zapojuje do rostoucího zájmu o suroviny ukryté na dně oceánu. Ty mají hrát klíčovou roli v energetice i zelených technologiích.

Val Kilmer se s pomocí AI objeví ve filmu As Deep as the Grave

Val Kilmer se má znovu objevit na filmovém plátně. Tvůrci dramatu As Deep as the Grave dokončují jeho roli pomocí umělé inteligence, aby naplnili původní vizi projektu, na kterém se herec podílel ještě před svou smrtí v roce 2025.

Miley Cyrus znovu jako Hannah Montana, výročí seriálu oslaví speciál

Miley Cyrus si připomíná 20 let od premiéry seriálu Hannah Montana návratem ke své ikonické roli. Výroční speciál i slavnostní premiéra ukazují, že příběh o dvojím životě obyčejné dívky a popové hvězdy má pro fanoušky stále své místo.

Ministr zahraničí Maďarska Szijjártó přiznal, že s Ruskem o jednání EU komunikoval

Maďarský ministr zahraničí Péter Szijjártó potvrdil, že během neveřejných zasedání Evropské unie pravidelně komunikuje se svým ruským protějškem Sergejem Lavrovem. Reagoval tak na informace, podle nichž spolu oba politici hovoří i během přestávek na jednáních v Bruselu. Maďarská vláda přitom dříve podobná tvrzení odmítala jako nepravdivá.

Ruské útoky na Ukrajinu přerušily elektrické vedení mezi Moldavskem a Rumunskem

Ruské útoky na Ukrajinu přerušily klíčové elektrické vedení mezi Moldavskem a Evropou, uvedla dnes moldavská prezidentka Maia Sandu. Premiér Alexandru Munteanu vyzval občany k šetření s elektřinou. Moldavsko je závislé na dodávkách z Rumunska.

Kreml varoval před rozšířením íránské války do oblasti Kaspického moře

Rusko by vnímalo krajně negativně, pokud by se současná válka na Blízkém východě rozšířila do oblasti Kaspického moře. Podle ruské státní agentury TASS to dnes uvedl mluvčí Kremlu Dmitrij Peskov.

Letecké údery v Iráku zabily nejméně 15 bojovníků šíitských milic

Letecké údery na základnu šíitských oddílů Lidových mobilizačních sil (PMF) v provincii Anbár v západním Iráku zabily v noci na dnešek nejméně 15 bojovníků, uvedla agentura AFP. Agentura Reuters zase informovala o nejméně šesti zabitých členech kurdských oddílů pešmergů při raketovém útoku na jejich základnu severně od iráckého Irbílu. Podle kurdských bojovníků na ně zaútočil Írán.

Íránská raketa dopadla na Tel Aviv, v Libanonu pokračovaly izraelské údery

Írán v noci pokračoval v ostřelování Izraele v odvetě za pokračující americko-izraelské údery z předchozích dnů. Íránské rakety zasáhly domy v Tel Avivu a předměstí Haify, uvedla agentura AFP. Izrael naproti tomu podnikl vzdušné útoky na jižní předměstí Bejrútu i na jih Libanonu. Jeho údery zabily v sousední zemi nejméně dva lidi, píší místní média.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama