Reklama
4.2 C
Czech
Úterý 31. 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

Na Ukrajinu přijela Kallas a někteří ministři zahraničí, připomenou si Buču

Do Kyjeva přijela šéfka diplomacie Evropské unie Kaja Kallas a ministři zahraničí několika unijních zemí. V zemi bránící se ruské vojenské agresi si mimo jiné připomenou čtvrté výročí masakru, který spáchali Rusové v okupované Buči ležící nedaleko metropole. Diplomaty na nádraží přivítal ukrajinský ministr zahraničí Andrij Sybiha, jenž na síti X zveřejnil video, na kterém je mimo jiné vidět, jak z vlaku vystupuje Kallas.

Klimatická krize ohrožuje vlny v Salvadoru, pomoct má pojištění

Na východním pobřeží Salvadoru zkoušejí neobvyklý způsob, jak bránit místní přírodu i živobytí lidí před stále divočejším počasím. Oblast Oriente Salvaje, známá mezi surfaři kvůli vlnám Las Flores a Punta Mango, testuje první pojistku svého druhu zaměřenou přímo na surfování. Cílem je pomoci komunitě ve chvíli, kdy tropické bouře rozbijí podmínky pro surf, poškodí okolí a odradí návštěvníky.

Jsme za polovinou, tvrdí Netanjahu. Na Blízký východ dorazily americké speciální síly

Izraelský premiér Benjamin Netanjahu v pondělí prohlásil, že ve válce s Íránem bylo dosaženo více než poloviny cílů. Americký prezident Donald Trump zopakoval, že USA vedou rozhovory s „úplně jinými lidmi“, zatímco na Blízký východ dorazily stovky příslušníků speciálních sil, námořní pěchoty a výsadkářů.

ANALÝZA: Invaze na Charg by byla geopolitickým hazardem

Americko-izraelská válka s Íránem trvá více než měsíc a riziko pozemních operací roste. Na stole jsou „nájezdy“ speciálních jednotek, ale také invaze na pevninu, konkrétně na ostrov Charg. Jak moc by bylo dobytí ropného srdce islámské republiky riskantní a vyplatilo by se vůbec?

Sparta poprvé zvládla sedmý zápas a postupuje do semifinále

Hokejisté Sparty Praha konečně prolomili dlouholeté trápení. V rozhodujícím sedmém utkání play off vyhráli na ledě Plzně 1:0 a poprvé v historii extraligy tak zvládli sedmý duel série. Postup do semifinále zařídil jediný gól Filipa Chlapíka, který se prosadil na začátku druhé třetiny.

Írán zasáhl ropný tanker u Dubaje

Útok na obří ropný tanker u pobřeží Dubaje dál vyostřil konflikt mezi Íránem, Spojenými státy a Izraelem. Vedle dalších raketových a dronových útoků znovu rozhýbal ceny ropy i pohonných hmot a přidal Donaldu Trumpovi další problém před listopadovými volbami do Kongresu.

Babiš jednal s distributory paliv, další schůzka bude brzy

Jednání vlády se zástupci největších distributorů pohonných hmot zatím nepřineslo konkrétní dohodu. Po pondělní schůzce ve Strakově akademii ale platí, že se obě strany znovu sejdou za dva až tři dny. Ve hře dál zůstává hlavně možnost zastropování marží u velkých hráčů na trhu.

Krejčí vede tým do klíčového zápasu

Ladislav Krejčí se vrací na Letnou v jiné roli. Tentokrát jako kapitán reprezentace, která bojuje o mistrovství světa. Před zápasem s Dánskem ale nezaujal jen fotbalem, ale i lidským gestem na tiskové konferenci.

Rusko vyhostilo britského diplomata, viní jej ze špionáže

Rusko nařídilo britskému diplomatovi opustit zemi kvůli podezření ze špionáže. Jde o další krok v sérii vzájemných vyhoštění mezi Moskvou a Londýnem, která odráží dlouhodobě napjaté vztahy obou zemí.

Mladý Schwarzenegger vyhrál svou první soutěž v kulturistice

Nejmladší syn Arnolda Schwarzeneggera se vydává po stopách svého otce. Joseph Baena při své první účasti na soutěži NPC Natural Colorado State obsadil první místo hned v několika kategoriích.

Španělsko uzavřelo svůj vzdušný prostor pro americká letadla zapojená do války v Íránu

Španělsko zakázalo americkým letounům zapojeným do útoků na Írán využívat svůj vzdušný prostor i vojenské základny. Podle tamní vlády jde o snahu zabránit eskalaci konfliktu a neúčastnit se války, kterou země považuje za nezákonnou.

U Trumpova sídla na Floridě zasahovaly stíhačky

Americké stíhačky v neděli vzlétly k zásahu poté, co civilní letoun narušil zakázaný vzdušný prostor poblíž sídla Donalda Trumpa Mar-a-Lago na Floridě. Incident se odehrál v době, kdy se prezident nacházel ve svém golfovém klubu ve West Palm Beach.

Zloději ukradli přes 400 tisíc tyčinek KitKat

Z Evropy zmizela zásilka zhruba 12 tun čokolád KitKat, která mířila z Itálie do Polska. Podle Nestlé šlo o 413 793 kusů a spolu s nákladem se ztratil i celý vůz. Firma uvedla, že zásilka je stále nezvěstná.

Americké emise za tři dekády stály svět 230 bilionů korun, vypočítala studie

Spojené státy za poslední tři desetiletí způsobily světu ekonomické škody v hodnotě zhruba 10 bilionů dolarů (230 bilionů korun). Vyplývá to z nové studie, která se snaží vyčíslit dopady klimatické změny na globální ekonomiku. Paradoxní přitom je, že přibližně čtvrtina těchto ztrát dopadla přímo na samotné USA.

Novým vrchním velitelem barmské armády se po 15 letech stal Ye Win U

Ye Win U se dnes stal novým vrchním velitelem barmské armády a faktickým vůdcem vládnoucí junty. Jeho předchůdce Min Aun Hlain, který vedl armádu 15 let, byl nominován jako kandidát pro prezidentskou volbu, napsala agentura Reuters s odvoláním na média vlastněná armádou. V Barmě je od převratu v roce 2021 občanská válka.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama