-10.1 C
Czech
Čtvrtek 22. ledna 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

Trumpova cla zastavila schvalování dohody EU s USA

Evropský parlament pozastavil práce na schvalování obchodní dohody mezi Evropskou unií a Spojenými státy, kterou obě strany uzavřely loni v létě. Krok přišel po víkendové hrozbě Donalda Trumpa, že uvalí cla na evropské země, pokud nepřistoupí na americkou kontrolu nad Grónskem.

Taylor Swift byla uvedena do Síně slávy skladatelů

Taylor Swift dosáhla dalšího významného milníku své kariéry. Byla uvedena do Síně slávy skladatelů a zapsala se do historie jako nejmladší žena, které se této pocty dostalo. Ocenění potvrzuje její výjimečné postavení mezi autory písní napříč generacemi.

KOMENTÁŘ: Prodávejte Ameriku. Novému trendu na investičních trzích se v USA smějí

Kvůli další eskalaci vztahů na ose mezi USA a Evropou, kterou způsobilo především nárokování Grónska ze strany Donalda Trumpa, se na investiční trhy vrací antiamerický sentiment. Ten radí prodat vše, co je navázané na USA. Tamní ministr financí se ale těmto snahám vysmál.

Je Grónsko pro Evropu budíčkem? Ursula von der Leyen volá po nezávislosti

Nastal čas chopit se této příležitosti a vybudovat novou nezávislou Evropu. S takovými slovy vystoupila na výročním zasedání Světového ekonomického fóra ve švýcarském Davosu předsedkyně Evropské komise (EK) Ursula von der Leyen.

Tučňáci posunuli své období pro páření. Hrozí kolaps

Globální oteplování mění chování mnoha druhů živočichů i rostlin. Nová desetiletá studie vedená organizací Penguin Watch na Oxfordské univerzitě a Oxford Brookes University teď odhalila dramatické změny v chování tučňáků v Antarktidě. Zvířata posunují své období pro rozmnožování.

Trump: Sami zjistíte, jak daleko jsem schopen ohledně Grónska zajít

Americký prezident Donald Trump odpověděl na otázku novinářů v zasedací místnosti Bílého domu před odletem do švýcarského Davosu, jak daleko je ochoten v otázce Grónska zajít, se slovy: „Dozvíte se to". Znovu tak vyvolal nejistotu mezi evropskými lídry, kteří varují před vojenskými akcemi na autonomním území Dánska, člena Severoatlantické aliance (NATO).

Dáváme přednost respektu před šikanou, vzkázal Macron Trumpovi

Emmanuel Macron vystoupil v Davosu a poslal Evropě i USA jasný vzkaz. Evropa podle něj nesmí sedět se založenýma rukama, když jí někdo tlačí ke zdi. A má použít všechny nástroje, které má, aby ochránila své zájmy.

Netanjahu se připojí k Trumpově Radě míru, oznámil úřad izraelského premiéra

Izraelský premiér Benjamin Netanjahu přijal pozvání amerického prezidenta Donalda Trumpa a připojí se k jeho Radě míru. Oznámil to Netanjahuův úřad, napsal dnes deník Haarec. Trumpovo pozvání přidat se k této jeho iniciativě zatím přijalo jen málo zemí z celkem asi pěti desítek, které oslovil. Nově také Ázerbájdžán oznámil, že se k Trumpově iniciativě připojí, napsala dnes agentura Reuters. Podle ní v úterý slíbila účast v radě i Arménie.

Trumpovo letadlo mířící do Švýcarska se vrátilo do USA kvůli technické závadě

Letadlo s americkým prezidentem Donaldem Trumpem mířící do Švýcarska se kvůli závadě vrátilo zpět do Spojených států. Příčinou je problém s elektřinou, prezident po návratu nastoupí do náhradního letadla, informoval Bílý dům podle agentur AP a Reuters. Mluvčí Karoline Leavittová uvedla, že stroj se vrátil preventivně z důvodů opatrnosti.

Černobylská jaderná elektrárna přišla o veškeré vnější napájení, uvedla MAAE

Černobylská jaderná elektrárna přišla o veškeré vnější napájení, oznámil dnes ředitel Mezinárodní agentury pro atomovou energii (MAAE) Rafael Grossi. Zmínil v této souvislosti rozsáhlou vojenskou aktivitu, která se podle něj dotkla několika ukrajinských elektrických rozvoden, jež jsou životně důležité pro jadernou bezpečnost. Rusko v noci na dnešek podniklo další rozsáhlý útok na ukrajinskou energetiku.

Lavrov: Krym je pro bezpečnost Ruska stejně důležitý jako Grónsko pro USA

Krym je pro bezpečnost Ruska stejně důležitý jako Grónsko pro USA, prohlásil dnes ruský ministr zahraničí Sergej Lavrov podle státní agentury TASS. Moskva v rozporu s mezinárodním právem anektovala ukrajinský Krym v roce 2014. Šéf ruské diplomacie na tiskové konferenci v Moskvě zároveň podle agentury Reuters řekl, že Washington ví, že Rusko nemá v plánu převzít kontrolu nad Grónskem.

Trump sliboval v USA levnější energii, realita je mix nižšího benzinu a vyšší elektřiny

Donald Trump uzavřel první rok svého druhého prezidentského období s výraznými změnami v ekonomice i energetice. Zatímco benzin v průměru zlevnil, elektřina zdražuje a slib „snížit účty na polovinu“ zůstává jen napůl splněný. Do toho se zpomalil pracovní trh, vyskočila celní zátěž a inflace se drží nad cílem Fedu.

Žraloci děsí Austrálii. Už čtvrtý útok na člověka během dvou dnů

Pobřeží australského Nového Jižního Walesu zaznamenalo během posledních 48 hodin již čtvrtý útok žraloka. Obávaný predátor tentokrát zaútočil na středním severním pobřeží státu na surfaře (39), který setkání s parybou přežil s pokousaným hrudníkem. Austrálie tak zavírá desítky pláží.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama