1.6 C
Czech
Sobota 7. února 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

Zemřela Jana Brejchová, jedna z největších hvězd českého filmu

Patřila k nejvýraznějším tvářím českého filmu a vysloužila si přezdívku česká Bardotka. Jana Brejchová zemřela po dlouhé nemoci ve věku 86 let. Za sebou zanechala desítky výrazných rolí, které formovaly několik filmových generací.

Počet červených veverek v Anglii zůstává kriticky nízký

Červené veverky dříve obývaly většinu Británie. Jejich počet se odhaduje na 3,4 milionu. Dnes jich je podle odhadů zhruba 287 000 v celé Velké Británii a v Anglii jen asi 38 900. Většina přežívá ve Skotsku a na izolovaných místech jako je ostrov Wight.

Blair Waldorf se vrací. Kultovní hrdinka Gossip Girl dostane vlastní příběh

Ikona Upper East Side znovu vstupuje na scénu. Blair Waldorf se po letech vrací v novém románu, který naváže na svět Gossip Girl a ukáže ji v úplně jiné životní fázi. Fanoušky čeká návrat známé energie, ambicí i společenských her, tentokrát ale s dospělejší perspektivou.

Můj přítel, bojovník a vítěz. Trump podpořil Viktora Orbána v parlamentních volbách

Americký prezident Donald Trump veřejně podpořil maďarského premiéra Viktora Orbána v době, kdy se Maďarsko připravuje na klíčové parlamentní volby, které se uskuteční 12. dubna. Orbán v nich čelí dosud nejsilnější politické výzvě a podle průzkumů mu hrozí ztráta moci, kterou drží nepřetržitě od roku 2010.

Amazon agresivně investuje do AI a investorům se to nelíbí

Společnost Amazon se připojila k ostatním amerických technologickým gigantům a oznámila masivní investice do umělé inteligence (AI). Finance nasměruje na projekty a infrastrukturu, tedy zejména datová centra. Investoři ale nereagovali nadšeně. Firma vykázala propad akcií.

Evropská komise shledala TikTok návykovým designem v rozporu s nařízením DSA

Evropská komise (EK) předběžně shledala čínskou sociální síť pro sdílení krátkých videí TikTok návykovým designem v rozporu s unijním nařízením o digitálních službách (DSA). Komise, která je exekutivním orgánem Evropské unie a má rozsáhlé pravomoci, o tom dnes informovala v tiskovém sdělení.

Technologičtí lídři sypou do infrastruktury pro AI obří peníze

Alphabet, Amazon, Meta a Microsoft letos míří k souhrnným kapitálovým výdajům kolem 650 miliard dolarů. Peníze tečou hlavně do nových datových center a infrastruktury pro umělou inteligenci od specializovaných čipů až po kabeláž a záložní generátory.

Výbuch v mešitě v Islámábádu si vyžádal nejméně 11 obětí a 20 zraněných

Při výbuchu v šíitské mešitě v době páteční modlitby v Islámábádu zemřelo několik věřících. Podle tamní policie si exploze vyžádala nejméně 11 obětí a 20 zraněných, přičemž pákistánské úřady zmiňují dokonce až více než 80 zraněných, píše agentura AFP. Podle policie se jednalo o cílený útok a vyšetřování dále pokračuje, uvádí agentura Reuters.

Američané zaútočili v Pacifiku na další loď. Dva mrtví

Americká armáda ve čtvrtek již podruhé v tomto roce zaútočila na loď údajně pašující drogy ve východním Pacifiku. Dva lidé zemřeli. Celkem bylo při úderech na plavidla podezřelá z přepravy drog zabito více než sto osob. Koncem loňského roku došlo k více než třiceti takovým zásahům.

V Moskvě kdosi postřelil zástupce šéfa vojenské rozvědky GRU

Neznámý člověk postřelil v Moskvě zástupce šéfa ruské vojenské rozvědky GRU Vladimira Alexejeva. S odvoláním na ruský vyšetřovací výbor o tom dnes ráno informuje server Meduza. Generálporučík je v nemocnici, informace o jeho zdravotním stavu nejsou k dispozici, podle některých zdrojů je v kritickém stavu, dodal web.

USA zprovoznily web TrumpRx, má lidem zajistit levné léky

Administrativa amerického prezidenta Donalda Trumpa ve čtvrtek zprovoznila webovou stránku TrumpRx.gov, na níž chce lidem zprostředkovat cenově dostupné léky. Trump dlouhodobě poukazuje na to, že ceny léčebných prostředků jsou ve Spojených státech velmi vysoké.

Norsko vyšetřuje ex-premiéra Jaglanda kvůli údajným vazbám na Epsteina

Norsko rozjelo vyšetřování bývalého premiéra Thorbjoerna Jaglanda kvůli podezření z korupce. Policie se opírá o nové dokumenty ze spisů k Jeffrey Epsteinovi. Jagland zatím nečelí obvinění a jeho právník slibuje plnou spolupráci.

USA navýšily humanitární pomoc Kubě, kterou chtějí odříznout od ropy

Spojené státy poskytnou Kubě dalších šest milionů dolarů (123 milionů korun) jako humanitární pomoc. Oznámilo to ve čtvrtek americké ministerstvo zahraničí v době, kdy se Washington snaží odříznout Kubu od dodávek ropy, napsala agentura Reuters.

Trump uvedl, že chce nahradit Nový START novou dohodou

Americký prezident Donald Trump dnes večer SEČ uvedl, že Rusko a Spojené státy by měly dojednat zcela novou dohodu o omezení jaderných arzenálů spíše než prodloužit končící smlouvu Nový START. Server Axios s odkazem na tři nejmenované zdroje o několik hodin dříve napsal, že Spojené státy a Rusko se blíží dohodě o tom, že nadále budou dodržovat omezení obsažená ve smlouvě Nový START.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama