-3.9 C
Czech
Středa 7. ledna 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

Nick Reiner má stanout před soudem kvůli vraždě rodičů

Nick Reiner má ve středu stanout před soudem v Los Angeles kvůli obvinění, že v prosinci ubodal své rodiče, filmaře Roba Reinera a Michele Singer Reiner. Je mu 32 let a čelí dvěma bodům obžaloby z vraždy prvního stupně.

Inflace v eurozóně zpomalila na dvě procenta. Nejistota trvá

Inflace v eurozóně dosáhla v prosinci dvou procent, ukázaly údaje zveřejněné statistickým úřadem Eurostat. Jedná se o analytiky očekávaný výsledek a cíl Evropské centrální banky (ECB), který potvrzuje slova evropských představitelů, že cenové tlaky ustupují.

Írán varoval USA a Izrael, že je připraven podniknout silnou odvetu

Írán považuje prohlášení Spojených států a Izraele ohledně protestů v Íránu za hrozbu a varoval, že případný zásah do dění v zemi nenechá bez odezvy. Informovala o tom dnes agentura AFP s odvoláním na šéfa íránské armády Amíra Hatamího. Íránská reakce přichází několik dnů poté, co americký prezident Donald Trump pohrozil, že Spojené státy tvrdě zasáhnou, pokud Írán bude zabíjet demonstranty v ulicích.

Ukrajina a Rusko hlásí po jedné oběti po nepřátelských útocích

Po ukrajinském dronovém útoku na ropný sklad ve Starooskolském okrese ruské Belgorodské oblasti začalo hořet několik nádrží, ale nikdo nebyl zraněn, uvedl dnes gubernátor regionu Vjačeslav Gladkov. O ukrajinském útoku na ropný sklad v Belgorodské oblasti píše bez podrobností i agentura Reuters s odvoláním na velitele dronových jednotek. Gladkov později uvedl, že jednoho člověka zabil výbuch nepřátelského dronu v obci Gruzskoje. Rusové podle serveru Ukrajinska pravda naopak zabili jednoho člověka v jihoukrajinském městě Cherson.

KOMENTÁŘ: Trumpův obří transfer ropy z Venezuely? Američanům by zdroje vydržely jen dva dny

Americký prezident Donald Trump v noci na středu oznámil, že dohlédne na přepravu 30 až 50 milionů barelů ropy z Venezuely do USA a jejich prodej. Z transferu prý budou profitovat obě země. Jenže i kdyby se černé zlato neprodávalo a využili ho jen Američané, při aktuální spotřebě by jim vydrželo dva až tři dny.

Jih Austrálie svírá nejhorší vlna veder od Black Summer, roste riziko požárů

Jih a jihovýchod Austrálie se potýkají s extrémním počasím. Teploty šplhají nad 40 °C a úřady varují před požáry i přetíženou energetickou sítí. Meteorologové situaci přirovnávají k podmínkám, které země zažila během Black Summer.

Jemenská prezidentská rada obvinila vůdce separatistů z vlastizrady

Čtyři lidé dnes zahynuli při vzdušných úderech koalice vedené Saúdskou Arábií na provincii Dálí, která je baštou vůdce jihojemenských separatistů Ajdarúse Zubajdího, píše agentura AFP. Toho současně jemenská prezidentská rada vyloučila ze svých řad a obvinila z vlastizrady, které se měl dopustit úsilím o odtržení několika provincií od Jemenu.

Petro řekl, že Trump má senilní mozek. Obvinění z narkoterormismu odmítá

Kolumbijský prezident Gustavo Petro řekl, že Donald Trump má „senilní mozek“ a lidi označuje za „narkoteroristy“, protože mu nechtějí vydat ropu nebo uhlí. Trump zase Petra obvinil z provozování „továren na kokain". Trump po sobotním útoku na Venezuelu pohrozil i dalším zemím, předseda Sněmovny Mike Johnson odmítl možnost násilné anexe Grónska.

Venezuela předá USA až 50 milionů barelů ropy, uvedl Trump

Venezuela předá 30 až 50 milionů barelů sankcionované ropy Spojeným státům, které ji prodají za tržní cenu. Na své sociální síti Truth Social to v úterý oznámil americký prezident Donald Trump s tím, že na využití získaných peněz dohlédne on sám. Chce se ujistit, že z nich bude mít užitek lid obou zemí, tedy Venezuely i Spojených států.

Morgan Stanley žádá o krypto ETF navázané na bitcoin a solanu

Morgan Stanley poslala americké komisi SEC žádosti o spuštění dvou fondů typu ETF, které mají sledovat cenu bitcoinu a solany. Pro velkou banku je to dosud nejviditelnější krok směrem k veřejně obchodovaným krypto produktům.

USA diskutují o možnostech získání Grónska, včetně použití vojenské síly, uvádí Bílý dům

Bílý dům potvrdil, že Donald Trump znovu otevírá plán na získání Grónska. Ve hře má být i použití americké armády. Evropské vlády i Kanada reagují tvrdě a mluví o respektu k suverenitě. Informovala o tom agentura Reuters či server BBC.

Macron, Starmer a Zelenskyj podepsali prohlášení o zárukách pro Ukrajinu

Lídři Francie, Británie a Ukrajiny podepsali podle francouzského prezidenta Emmanuela Macrona na okraj dnešního jednání koalice ochotných v Paříži společnou deklaraci o budoucích bezpečnostních zárukách pro Ukrajinu. Informovala o tom agentura Reuters.

Babiš: Muniční iniciativa může pokračovat, když ji budou financovat jiné státy

Peníze ze státního rozpočtu česká vláda na muniční iniciativu pro Ukrajinu dávat nebude, lze v ní ale pokračovat za podmínky, že ji budou financovat jiné státy. Po dnešním jednání lídrů zemí takzvané koalice ochotných to českým novinářům v Paříži řekl premiér Andrej Babiš.

Seriál Hannah Montana slaví 20 let. Miley Cyrus připomněla svou roli ikonickým účesem

Miley Cyrus se objevila na filmovém festivalu v Palm Springs s účesem, který okamžitě připomněl éru Hannah Montana. Zpěvačka zároveň potvrdila, že na plánech k 20. výročí seriálu se pracuje. Detaily si zatím nechává pro sebe. Fanoušci tak mohou jen čekat, kdy přijde další oznámení.

Rozmach umělé inteligence přináší větší zátěž pro životní prostředí

Umělá inteligence se rychle stává běžnou součástí našeho života. Zároveň s její oblibou roste i ekologická stopa. Datová centra spotřebují stále víc energie a vody a bez jasných pravidel hrozí, že technologický boom zpomalí plnění klimatických cílů.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama