Reklama
0.6 C
Czech
Pátek 20. 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

Ruské útoky si vyžádaly životy čtyř lidí, uvedly ukrajinské úřady

Rusko při dnešních útocích na ukrajinskou Sumskou oblast zabilo tři lidi, z toho dva bratry, uvedla agentura AFP s odvoláním na ukrajinské úřady. Ve městě Vilňansk ruský útok na infrastrukturu připravil o život 78letého muže, oznámil šéf Záporožské oblasti Ivan Fedorov. V noci ruské drony podle ukrajinských činitelů zasáhly obytné domy v Oděse, kde tři lidé utrpěli zranění, a ve středu večer ruský bezpilotní letoun ve Lvově zaútočil na sídlo tajné služby SBU. Ze Sevastopolu na Ruskem okupovaném Krymu je po ukrajinském dronovém útoku hlášen jeden mrtvý.

Trump oznámil, že neplánuje vyslat do Íránu americké jednotky

Americký prezident Donald Trump dnes v Oválné pracovně uvedl, že íránské vedení bylo zničeno a tamní vojáci dezertují. Před novináři také řekl, že neplánuje vyslat americké jednotky do země, na kterou americké a izraelské síly ze vzduchu útočí od 28. února.

Kryptofirmy v Emirátech zatím fungují navzdory válce s Íránem

Válka mezi USA, Izraelem a Íránem zatím podle Reuters výrazně nenarušila fungování kryptofirem ve Spojených arabských emirátech. Zatímco energetika a doprava v regionu čelí problémům, kryptosektor těží z toho, že většina jeho byznysu funguje online a na dálku.

Útok na plynové pole v Íránu zvýšil napětí na Blízkém východě

Izraelský úder na íránské plynové pole South Pars dál zvyšuje napětí na Blízkém východě a prohlubuje obavy o dodávky energií. Jde o další posun ve válce, která už zasáhla i klíčovou infrastrukturu v Perském zálivu a dál tlačí vzhůru ceny ropy a plynu.

Přechod Rafah z Gazy do Egypta byl znovu otevřen, přešel omezený počet osob

Hraniční přechod z Pásma Gazy do Egypta kontrolovaný Izraelem byl dnes poprvé od začátku izraelsko-americké války proti Íránu znovu otevřen, píše agentura AFP s odvoláním na egyptskou televizní stanici Al-Káhira. Počet lidí, kteří mohou přes přechod přecházet, je nicméně pro oba směry omezen na několik desítek denně, píše AFP s odvoláním na činitele egyptské pohraniční policie.

Babiš v Bruselu znovu tlačí na změnu emisních povolenek

Premiér Andrej Babiš na summitu Evropské unie v Bruselu znovu otevřel téma emisních povolenek. Tvrdí, že současný systém EU ETS zvyšuje tlak na český průmysl i ceny energií, a Česko proto chce jeho rychlou revizi. Do debaty navíc vstupují i rostoucí obavy z drahých energií v době dalšího napětí na Blízkém východě.

Nebezpečná eskalace: Ceny ropy a plynu dál kvůli válce s Íránem rostou

Ceny ropy a plynu ve čtvrtek výrazně vzrostly poté, co útoky na klíčovou energetickou infrastrukturu na Blízkém východě prohloubily obavy z globálního nedostatku surovin, píše server CNBC. Trhy reagují na rychlou eskalaci konfliktu, která začíná zasahovat samotné jádro světových dodávek.

Babiš se obává růstu cen plynu, útok Izraele označil za nepochopitelný

Premiér Andrej Babiš (ANO) se obává, že v důsledku středečního útoku Izraele na íránskou infrastrukturu pro těžbu výrazně stoupne cena plynu. Útok Izraele označil za nepochopitelný. Řekl to dnes novinářům před odletem na summit EU v Bruselu.

Saúdská Arábie si vyhrazuje právo vojensky zasáhnout proti Íránu

Veškerá důvěra mezi Rijádem a Teheránem byla otřesena a Saúdská Arábie si vyhrazuje právo vojensky zasáhnout proti Íránu, prohlásil v noci na dnešek podle agentury Reuters saúdský ministr zahraničí princ Fajsal bin Farhán. Uvedl to poté, co Írán ve středu zaútočil balistickými střelami na Rijád, zatímco v saúdskoarabské metropoli jednali ministři zahraničí muslimských zemí.

FBI vyšetřuje bývalého šéfa protiteroristického střediska USA

Federální úřad pro vyšetřování (FBI) vyšetřuje již bývalého ředitele Národního protiteroristického centra (NCTC) Joea Kenta kvůli údajnému úniku informací. Dlouholetý spojenec prezidenta Donalda Trumpa rezignoval na svou pozici kvůli nesouhlasu s válkou s Íránem.

„Není to naše válka.“ Evropa řekla Trumpovi ne

Evropské státy se odmítají připojit k americko-izraelské operaci proti Íránu. Zpochybňují její smysl a kritizují, že USA údery předem se spojenci nekonzultovaly. Přednost by podle nich mělo mít diplomatické řešení. Spor dál zatěžuje vztahy s Washingtonem i jednotu NATO.

Austrálie ve zprávě o biodiverzitě vynechala podporu fosilních paliv

Austrálie ve své první zprávě o plnění globálních cílů ochrany přírody vynechala klíčové číslo. Nezahrnula finanční podporu fosilních paliv. Právě ty přitom patří mezi hlavní faktory poškozující životní prostředí.

Lisa Kudrow se po 10 letech vrací v seriálu The Comeback

Lisa Kudrow se vrací do role Valerie Cherish, herečky, která se snaží znovu prosadit v neúprosném světě showbyznysu. Nová série přichází po dlouhé pauze a přináší téma, které dnes rezonuje celým Hollywoodem. Zároveň ale uzavírá příběh, který si fanoušci drželi při životě celé roky.

Letadlová loď USA zapojená do války proti Íránu kvůli opravám zakotví na Krétě

Americká letadlová loď USS Gerald Ford zapojená do války s Íránem zamíří z Blízkého východu ke Krétě, kde zakotví kvůli potřebným opravám, píší média. V prádelně válečné lodi minulý týden vypukl požár, jehož uhašení trvalo 30 hodin a při němž podle amerického námořnictva utrpěli zranění dva námořníci. Desítky dalších musely být ošetřeny kvůli vdechnutí kouře, napsal deník The New York Times (NYT) s odvoláním na americké činitele.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama