Reklama
6.3 C
Czech
Pondělí 23. 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

Z opravené rampy na Bajkonuru vzlétla ruská raketa s nákladní lodí k ISS

Z kosmodromu Bajkonur v Kazachstánu dnes úspěšně odstartovala ruská nosná raketa s vesmírnou nákladní lodí Progress, která se má 24. března připojit k Mezinárodní vesmírné stanici (ISS), informovala ruská vesmírná agentura Roskosmos. Šlo o první start z opravené startovací rampy číslo 31, připomněly tiskové agentury.

Kubu postihl celonárodní výpadek proudu. Už druhý tento týden

Více než deset milionů obyvatel Kuby se o víkendu ocitlo bez elektřiny, když se národní energetická síť zhroutila už podruhé během jednoho týdne. Výpadek zasáhl domácnosti i podniky po celé zemi a prohloubil už tak vážnou energetickou krizi.

Ruské úřady vypnuly mobilní internet v Petrohradu, stěžují si obyvatelé

V Petrohradu dnes prudce vzrostl počet stížností na to, že v různých čtvrtích nefunguje mobilní internet, informují média s odvoláním na specializované weby monitorující poruchy a také vypínání internetu na pokyn úřadů.

Maďarský ministr zahraničí pravidelně informoval Rusko o jednáních EU

Maďarský ministr zahraničí Péter Szijjártó o přestávkách pravidelně telefonicky informoval Rusko o průběhu vyjednávání na zasedáních členských zemí Evropské unie. S odkazem na unijního bezpečnostního úředníka o tom píše deník The Washington Post (WP). Szijjártó ruskému protějšku Sergeji Lavrovovi podle WP poskytoval aktuální informace o tom, co se projednává, a informoval ho o možných řešeních. Dlouho jsme měli podezření, reagoval na zprávu polský premiér Donald Tusk. Szijjártó později zprávu WP popřel.

První jarní květiny se objevují už během zimy

První květy jara se neřídí kalendářem. Objevují se klidně uprostřed mrazů a sněhu. Některé rostliny totiž zvládají výkyvy počasí a využívají krátké okno, kdy mají ideální podmínky.

Při havárii vojenského vrtulníku zahynulo v Kataru šest lidí, po sedmém se pátrá

Při havárii vojenského vrtulníku v katarských teritoriálních vodách v sobotu zahynulo šest lidí, tři Katařani a tři Turci. Podle katarského ministerstva obrany byla příčinou technická závada. Po jednom člověku se stále pátrá, napsaly dnes tiskové agentury a web Al-Džazíra.

Izrael udeřil na centrum Teheránu, Írán odpověděl dalšími útoky na Rijád a SAE

Izrael v noci na dnešek zahájil další vlnu vzdušných úderů v centru Teheránu proti íránskému režimu, oznámila izraelská armáda. Učinil tak několik hodin poté, co na města na jihu Izraele v blízkosti jaderného výzkumného centra dopadly dvě íránské balistické střely a zranily přes 100 lidí. Terčem útoku tří balistických střel se v noci na dnešek stala také metropolitní oblast Rijádu, uvedly saúdskoarabské úřady. Aktivaci protivzdušné obrany po íránském útoku raketami i drony ohlásily také Spojené arabské emiráty (SAE).

Trumpovo ultimátum Íránu srazilo bitcoin

Bitcoin o víkendu prudce oslabil a v neděli ráno spadl zhruba na 69 200 dolarů. Za posledních 24 hodin tak odepsal asi 2,2 procenta a za celý týden byl níž přibližně o 3,1 procenta. Trh tím prakticky smazal velkou část růstu z minulých dnů.

Menšík v Miami otočil zápas s Waltonem

Jakub Menšík vstoupil do obhajoby loňského titulu na turnaji v Miami vítězně, ale rozhodně ne bez nervů. Ve druhém kole otočil duel s Adamem Waltonem a po výsledku 3:6, 6:2 a 6:4 postoupil dál. Český tenista tak odvrátil nepříjemný start turnaje, na kterém loni senzačně triumfoval.

Itálii čeká referendum, které prověří pozici Meloni

Italskou premiérku Giorgiu Meloni čeká důležitý politický test. V neděli začíná dvoudenní referendum o justiční reformě, které už dávno nepůsobí jen jako technická úprava soudního systému. Hlasování se změnilo v širší zkoušku její síly doma i v zahraničí, a to jen rok před parlamentními volbami.

Írán chce pustit Hormuzským průlivem jen část lodí

Hormuzský průliv zůstává podle Íránu otevřený pro lodní dopravu, ne ale bez výjimky. Teherán nově tvrdí, že průjezd umožní všem plavidlům kromě těch, která spojuje se svými nepřáteli. Přichází to ve chvíli, kdy se kolem jedné z nejdůležitějších námořních tras světa dál stupňuje napětí.

USA a Izrael podle Íránu zaútočily na íránské zařízení na obohacování uranu

Izrael a Spojené státy dnes ráno provedly útok na zařízení na obohacování uranu v íránském Natanzu. K úniku radioaktivity nedošlo a obyvatelé v okolí zařízení nebyli ohroženi, napsala s odvoláním na íránskou agenturu Tasnim agentura Reuters.

Při dronovém útoku v Bagdádu byl zasažen areál diplomatické mise USA

Při dronovém útoku byl v noci na dnešek zasažen areál v blízkosti mezinárodního letiště v Bagdádu, který patří americké diplomatické misi. Podle agentury Reuters byl z místa hlášen požár. K útoku se přihlásilo proíránské šíitské uskupení Asháb al-Kahf, které popírá vazby na jiné proíránské milice v Iráku. Irácké zpravodajské služby později informovaly, že při jiném dnešním dronovém útoku byl zabit jejich důstojník.

Írán vypálil balistické střely na 4000 km vzdálenou americkou základnu

Írán vyslal dvě balistické střely na společnou americko-britskou vojenskou základnu na atolu Diego García v Indickém oceánu, napsal deník The Wall Street Journal (WSJ) s odvoláním na nejmenované americké činitele. Později informaci přinesla i polooficiální íránská agentura Mehr, podle níž jde o důkaz, že mají íránské rakety větší dostřel, než dosud soudil Západ. Ani jedna ze střel cíl, který je od íránského území vzdálen asi 4000 kilometrů, nezasáhla. Deník neupřesnil, kdy Írán útok provedl. Bílý dům ani britské ministerstvo obrany se k informaci podle agentury Reuters prozatím nevyjádřily.

Ukrajina na Rusko vyslala 283 dronů, ukrajinská Černihivská oblast je bez proudu

Ukrajina v noci na dnešek vyslala na Rusko 283 bezpilotních letounů, což je jeden z nejvyšších počtů od začátku konfliktu. S odvoláním na ruské ministerstvo obrany to napsala agentura AFP. Ruské drony naopak zabily nejméně dva lidi ve městě Záporoží na jihovýchodě Ukrajiny a většinu Černihivské oblasti na severu země připravily o elektřinu, dodaly agentury Reuters a AP. Ukrajina se od února 2022 brání ruské vojenské invazi a podniká odvetné údery.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama