Reklama
7.3 C
Czech
Sobota 28. 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

Rubio obvinil Zelenského ze lži, naznačil, že USA může pomoc Ukrajině přesměrovat na Írán

Americký ministr zahraničí Marco Rubio obvinil ukrajinského prezidenta Volodymyra Zelenského ze lži ohledně požadavků Spojených států. Zároveň připustil, že by USA mohly přesměrovat část zbraní původně určených pro Ukrajinu na jiné priority, například na konflikt s Íránem.

Správu železnic čeká velká reorganizace

Správa železnic od dubna spustí rozsáhlé organizační změny, které zasáhnou asi třetinu zaměstnanců. Ve hře je zhruba pět tisíc lidí. Ve většině případů ale nemá jít o propouštění, spíš o přesuny pod jiné útvary a výraznější centralizaci řízení.

Trump si opět stěžoval na neochotu spojenců v NATO pomoci USA s Íránem

Americký prezident Donald Trump podle tiskových agentur prohlásil, že Spojené státy by v případě potřeby nemusely přijít Severoatlantické alianci na pomoc vzhledem k tomu, že NATO neposkytlo USA materiální podporu během nynější války proti Íránu. Trumpovo prohlášení opět vyvolalo otazníky ohledně postoje amerického prezidenta k ustanovením o vzájemné obraně, které jsou středobodem transatlantické aliance, poznamenala agentura Reuters.

Jemenští Húsíové poprvé od začátku války v Íránu vypálili raketu na Izrael

Jemenští povstalci Húsíové, kteří jsou spojenci Íránu, poprvé od začátku nynější války na Blízkém východě vypálili raketu na Izrael. O útoku z Jemenu dnes časně ráno informoval Izrael a o něco později se k němu Húsíové přihlásili. Uvedla to agentura Reuters, podle níž se tak zvyšuje pravděpodobnost, že konflikt přeroste do ještě širší regionální konfrontace.

Íránský útok na Abú Zábí si vyžádal pět zraněných, v Ománu jednoho

Nejméně pět lidí utrpělo zranění při požárech v průmyslové zóně v Abú Zabí ve Spojených arabských emirátech. Příčinou požárů byly střely a drony vypálené z Íránu. S odvoláním na místní úřady to dnes uvedla agentura AFP. Jednoho zraněného podle agentury Reuters hlásí také vláda Ománu, v Kuvajtu pak drony útočily na mezinárodní letiště.

Íránský úder na americkou základnu poničil letouny a zranil vojáky

Íránský úder na americkou základnu Princ Sultán v Saúdské Arábii dnes poničil několik tankovacích letounů a zranil deset amerických vojáků. Píše to deník The Wall Street Journal s odkazem na nejmenované americké a saúdskoarabské zdroje.

Saúdská Arábie posílá rekordní objemy ropy přes Rudé moře

Saúdská Arábie zrychluje vývoz ropy přes přístav Janbú u Rudého moře a obchází tím Hormuzský průliv, který zůstává kvůli útokům a napětí v regionu prakticky mimo běžný provoz. Trh zatím první šok ustál, jenže zásoba volných barelů i dalších pojistek se rychle tenčí.

Izraelské údery zasáhly v Iránu jaderné zařízení a reaktor ve výstavbě

Údery Spojených států a Izraele zasáhly v Íránu některá jaderná zařízení včetně těžkovodního reaktoru v elektrárně Arák, napsaly dnes agentury s odvoláním na íránská média. K úderu na reaktor, který je podle předchozích informací Mezinárodní agentury pro atomovou energii (MAAE) ve výstavbě, se přihlásil Izrael, píší média. Izraelským úderům zařízení čelilo i v loňské červnové válce. Podle médií nynější útoky nikoho nezranily ani nezpůsobily únik radiace.

Bank of America zaplatí obětem Jeffreyho Epsteina 72,5 milionu dolarů

Bank of America se dohodla na vyplacení 72,5 milionu dolarů obětem Jeffreyho Epsteina. Peníze mají uzavřít hromadnou žalobu, podle níž banka přehlížela varovné signály a svými službami pomáhala fungování Epsteinovy sítě sexuálního zneužívání. Dohodu ještě musí schválit soud v New Yorku.

Rusko a Ukrajina se v noci napadly drony, jsou mrtví a ranění

Nejméně jednu oběť a 11 raněných včetně dítěte si vyžádal rozsáhlý nálet ruských dronů na přístavní město Oděsu na jihu Ukrajiny, oznámil náčelník městské vojenské správy Serhij Lysak. V ruské Jaroslavské oblasti při náletu ukrajinských dronů zahynulo dítě, jeho rodiče utrpěli těžká zranění a zraněna byla i sousedka, informoval gubernátor Michail Jevrajev.

Konec války s Íránem je otázka týdnů, nikoliv měsíců, řekl Rubio

Konec války s Íránem je otázkou týdnů, nikoliv měsíců, prohlásil dnes americký ministr zahraničí Marco Rubio po schůzce se svými kolegy ze zemí skupiny G7 ve Francii. USA podle něj nemusejí zahájit pozemní invazi do Íránu, aby dosáhly svých cílů. Írán možná chystá zavést mýtný systém v Hormuzském průlivu, řekl šéf americké diplomacie s tím, že Washington by v takovém případě po ukončení bojů usiloval o mezinárodní spolupráci s cílem tomu zabránit.

Bobři po staletích znovu probouzejí anglickou krajinu

Bobři, kteří se před rokem vrátili do volné přírody v anglickém Dorsetu, začínají měnit místní krajinu. Podle National Trustu pomáhají oživit prostředí, vytvářejí nové podmínky pro další druhy a letos v létě by se u nich mohla objevit i mláďata.

Evropa chce konec íránské války, Rubio na schůzce G7 vysvětluje strategii USA

O potřebě rychlého ukončení íránské války se dnes pokoušejí přesvědčit amerického ministra zahraničí Marka Rubia jeho kolegové z evropských zemí skupiny G7. Britská ministryně Yvette Cooperová před začátkem jednání uvedla, že chce hovořit také o roli, kterou v pomoci Íránu hraje Rusko. Šéf německé diplomacie Johann Wadephul prohlásil, že íránská válka nesmí ovlivnit podporu Ukrajiny. Rubio přiletěl do Francie s obtížným cílem vysvětlit spojencům americkou strategii v Íránu, proti níž má většina zemí námitky, napsala agentura AP.

Podpis prezidenta Trumpa bude na dolarových bankovkách. Poprvé v historii USA

Americké dolarové bankovky by brzy mohly nést podpis prezidenta Donalda Trumpa. Oznámilo to ve čtvrtek ministerstvo financí USA s tím, že jde o součást oslav 250. výročí založení Spojených států. Zároveň se jedná o další krok, kterým chce prezident zanechat viditelnou stopu ve fungování federální vlády.

Putin si mne ruce. Ruská ropa překonává světové ceny

Moskva těží z jednoho z největších ropných šoků v historii. Ruská ropa se nyní prodává nad světovými cenami, protože odběratelé černého zlata hledají alternativy. Ceny ropy klesly poté, co americký prezident Donald Trump oznámil, že Írán povolil deseti tankerům proplout Hormuzským průlivem.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama