0.5 C
Czech
Pondělí 22. prosince 2025
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

Spojené státy u pobřeží Venezuely zasahují proti dalšímu tankeru

Spojené státy dnes v mezinárodních vodách u pobřeží Venezuely zasahují proti dalšímu tankeru, píší agentury Bloomberg a Reuters. V sobotu se americké ozbrojené síly jednoho tankeru zmocnily, což venezuelská vláda odsoudila jako únos a pirátství.

Francouzský prezident Macron oznámil zahájení výstavby nové letadlové lodi

Francie se rozhodla zahájit výstavbu nové letadlové lodi. Na setkání s francouzskými vojáky na základně ve Spojených arabských emirátech (SAE) to dnes oznámil francouzský prezident Emmanuel Macron. Nové plavidlo nahradí stávající letadlovou loď Charles de Gaulle. Macron představil některé podrobnosti o plánu na novou letadlovou loď už před pěti lety. Mimo jiné tehdy uvedl, že nové plavidlo bude mít stejně jako loď Charles de Gaulle jaderný pohon.

Rychlík v Indii zabil sedm slonů, když přecházeli přes koleje

Vysokorychlostní osobní vlak v Indii narazil do rozsáhlého stáda slonů přecházejících přes koleje. Následkem srážky zahynulo sedm dospělých slonů a jedno slůně bylo zraněno. Neštěstí se odehrálo ve státě Ásám na severovýchodě země, který je známý vysokou koncentrací volně žijících slonů.

Rusové vyvezli do Ruska 50 Ukrajinců ze vsi v Sumské oblasti, tvrdí Ukrajinci

Ruští vojáci vstoupili do příhraniční vesnice v ukrajinské Sumské oblasti a na území Ruska odtamtud odvezli asi 50 civilistů. Podle serveru Suspilne to uvedla starostka obce Hrabovske Larysa Kremeznová. Rusko se k těmto obviněním bezprostředně nevyjádřilo, jednotlivá tvrzení znepřátelených stran ve válečných podmínkách nelze bezprostředně a nezávisle ověřit. Hrabovske leží těsně u hranice s ruskou Belgorodskou oblastí.

Putin je připraven jednat s Macronem o válce na Ukrajině, uvedl mluvčí Kremlu

Ruský prezident Vladimir Putin je připraven jednat s prezidentem Francie Emmanuelem Macronem, pokud k tomu bude oboustranná vůle. Podle textu, který dnes zveřejnila ruská agentura RIA Novosti, to uvedl mluvčí Kremlu Dmitrij Peskov. Elysejský palác toto oznámení přivítal, informuje agentura AFP.

Austrálie uctila památku 15 obětí střelby na pláži Bondi Beach z minulé neděle

Australané drželi den smutku a rozjímání, aby uctili památku 15 obětí střelby proti židovské komunitě, která se stala před týdnem na pláži Bondi Beach v Sydney. Po celé zemi se dnes držela minuta ticha, kdy se kvůli pietě zastavilo i televizní a rozhlasové vysílání. Země se zároveň chystá prověřit pravomoci policie, uvedla agentura Reuters.

FBI podle nových spisů ignorovala varování před Epsteinem už v roce 1996

Nově zveřejněné dokumenty k případu Jeffrey Epstein znovu otevírají otázku, proč úřady nezakročily dřív. Mezi materiály se objevila zpráva z roku 1996, v níž Maria Farmer popsala Epsteinův zájem o fotografie nezletilých dívek a tvrdila, že jí zmizely intimní snímky jejích sester. Z dostupných informací nevyplývá, že by FBI tehdy rozjela vyšetřování.

Kreml: Změny, které v návrzích USA k Ukrajině učinili Evropané, mír nepřiblížily

Změny, které v amerických návrzích ohledně ukončení války na Ukrajině učinili Evropané a Kyjev, šanci na mír nezlepšily. Řekl to zahraničněpolitický poradce ruského prezidenta Vladimira Putina Jurij Ušakov, informuje dnes agentura Interfax. Přímá třístranná jednání mezi Rusy, Ukrajinci a Američany se podle Ušakova zatím neuskuteční.

Noční útok v taverně u Johannesburgu má nejméně devět obětí

V jihoafrickém městečku Bekkersdal, západně od Johannesburgu, v noci někdo spustil palbu na hosty v licencované taverně. Na místě zemřelo nejméně devět lidí a další utrpěli zranění. Policie po útočnících pátrá a zatím neví, co je k útoku vedlo.

Turecko našlo na svém území další dron, tentokrát neznámého původu

V Turecku byl dnes asi tři hodiny cesty od Istanbulu nalezen dron neznámého původu, informuje agentura AFP. Jde o druhý ohlášený dron za posledních 24 hodin. V pátek turecké úřady oznámily, že na severozápadě země byl objeven havarovaný bezpilotní letoun pravděpodobně ruské výroby.

Nově zveřejněné spisy o Epsteinovi zmiňují Trumpa, Clintona nebo Jacksona

V první várce dokumentů týkajících se odsouzeného sexuálního delikventa Jeffreyho Epsteina, které v pátek zveřejnilo americké ministerstvo spravedlnosti, figuruje podle BBC několik známých osobností. Kromě amerického prezidenta Donalda Trumpa, jednoho z jeho předchůdců Billa Clintona a bratra britského krále Karla III. Andrewa Mountbattena Windsora zahrnuje seznam i zpěváka kapely Rolling Stones Micka Jaggera a popovou ikonu Michaela Jacksona.

Ester Ledecká byla šestá ve sjezdu ve Val d’Isère

Ester Ledecká zajela ve Val d’Isère šesté místo a zapsala nejlepší výsledek sezony ve sjezdu Světového poháru. Od třetí příčky ji dělilo jen jedenáct setin. Vítězství brala Rakušanka Cornelia Hütter.

Švédsko odmítlo vyšetřovat udělení Nobelovy ceny Machado, jak žádal Assange

Švédská policie v pátek oznámila, že nezahájí vyšetřování zhruba třiceti osob spojených s Nobelovou nadací, na které tento týden podal trestní oznámení zakladatel portálu WikiLeaks Julian Assange. Podle něj se dopustili zpronevěry a napomáhání k válečným zločinům, když udělili Nobelovu cenu za mír lídryni venezuelské opozice Maríi Corině Machado. Informovala o tom agentura AFP.

Rusko v noci proti Ukrajině odpálilo tři rakety, uvedlo ukrajinské letectvo

Rusko v noci na dnešek proti Ukrajině odpálilo tři balistické rakety Iskander-M, informovalo letectvo napadené země ve svém pravidelném hlášení. Podle ukrajinských záchranářů ruská armáda podnikla rozsáhlý dronový útok na Mykolajiv na jihu země a šéf Mykolajivské oblasti Vitalij Kim uvedl, že část tohoto regionu je bez dodávek proudu.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama