Reklama
15.5 C
Czech
Pátek 13. 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

Trumpova administrativa zvažuje oslabení ochrany kriticky ohrožené velryby

Americká vláda zvažuje změnu pravidla, které nutí lodě zpomalit v oblastech výskytu severoatlantské pravé velryby. Ochranáři varují, že by to mohlo ohrozit jeden z posledních zbytků tohoto druhu.

Při pádu tankovacího letounu v Iráku zahynuli čtyři američtí vojáci, další dva se pohřešují

Čtyři ze šesti členů posádky amerického tankovacího letounu KC-135 zahynuli při čtvrteční havárii stroje na západě Iráku. Pátrání po zbývajících dvou pokračuje, přičemž okolnosti incidentu vyšetřuje americká armáda. Letadlo bylo nasazeno v operacích Spojených států proti Íránu, které začaly 28. února.

Íránské revoluční gardy hrozí, že tvrdě zakročí proti případným demonstrantům

Íránské revoluční gardy dnes varovaly, že reakce na případné protivládní protesty bude tvrdší než v lednu, kdy byly zabity tisíce lidí, píše agentura AFP. Prohlášení přichází v době pokračujících americko-izraelských úderů na Írán, na které Teherán reaguje útoky na Izrael a na americké základny na Blízkém východě. Podle organizace NetBlocks, která monitoruje kybernetickou bezpečnost a přístup k internetu, je v Íránu internet zablokovaný už 14 dní.

Teroristický režim v Íránu naprosto ničíme, napsal na síti Trump

Spojené státy naprosto ničí teroristický režim v Íránu - vojensky, ekonomicky i jinak. Na své síti Truth Social tak zrekapituloval dosavadní vývoj americko-izraelské války proti islámské republice americký prezident Donald Trump. Ve svém příspěvku v noci na dnešek uvedl, že je mu "ctí zabíjet vyšinuté šmejdy", tedy vysoké představitele íránského teokratického režimu, a postěžoval si přitom na obraz války v části amerických médií.

Bessent: Dočasně rušíme sankce na ruskou ropu

Administrativa amerického prezidenta Donalda Trumpa ve čtvrtek dočasně zrušila sankce uvalené na ruskou ropu naloženou na tankerech na moři ve snaze stabilizovat světové trhy s energií, uvedl americký ministr financí Scott Bessent. Rusko z toho podle něj finančně těžit nebude. Ceny ropy mírně klesly.

Ruský dron zasáhl budovu knihovny v Černihivské oblasti

Rusko v noci na dnešek zaútočilo na centrum města Novhorod-Siverskyj v ukrajinské Černihivské oblasti a zasáhlo budovu knihovny. S odvoláním na místní vojenskou správu to napsal server Ukrajinska pravda. Cílem ruského útoku se znovu stala přístavní infrastruktura na jihu Ukrajiny. Ukrajinské drony útočily ve městě Něvinnomyssk ve Stavropolském kraji na jihu Ruska, vyplývá z hlášení úřadů.

Kuba nečekaně oznámila propuštění 51 vězňů

Kubánská vláda ve čtvrtek oznámila propuštění 51 vězňů. Jde o nečekaný krok, který přišel v době, kdy na latinskoamerickou zemi vyvíjí tlak americký prezident Donald Trump. Začátkem roku tam zakázal vyvážet ropu pod hrozbou sankcí.

Chilský architekt Smiljan Radić získal Pritzkerovu cenu za architekturu

Jedno z nejprestižnějších ocenění ve světě architektury letos putuje do Chile. Pritzkerovu cenu získal architekt Smiljan Radić, jehož práce spojuje experiment, cit pro krajinu i neobvyklé materiály. Jeho stavby často působí křehce, ale zároveň vytvářejí silné a nezapomenutelné prostory.

Synagogu v Michiganu napadl střelec, média informovala o jeho smrti

Muž vyzbrojený puškou dnes ve West Bloomfieldu v americkém státě Michigan najel vozem do budovy synagogy, příslušníci bezpečnostních sborů ho následně zastřelili. Napsala to agentura AP. Ta předtím informovala o přestřelce s policií a o tom, že žádné oběti nejsou hlášeny.

Saudi Aramco jedná o nákupu ukrajinských dronů

Saúdský ropný gigant Saudi Aramco jedná nejméně se dvěma ukrajinskými firmami o nákupu záchytných dronů, které by mohly chránit jeho ropná pole před íránskými útoky. Firma se snaží tyto systémy zajistit co nejrychleji.

Schillerová odmítá snížení daní na paliva

Růst cen pohonných hmot po útoku Spojených států a Izraele na Írán znovu otevřel debatu o tom, jestli má stát zasáhnout přes daně. Zatímco v roce 2022 hnutí ANO tlačilo na jejich snížení, teď jeho ministři podobný krok odmítají.

Izrael silně bombarduje centrum Bejrútu, zabil podle agentur ředitele fakulty

Izraelská armáda intenzivně bombarduje centrum Bejrútu, píše agentura Reuters. Dva údery zasáhly budovu v hustě obydlené čtvrti Bášúra, která leží nedaleko od populárních čtvrtí Ašrafíja a Hamra. Izraelský úder na libanonskou veřejnou univerzitu zabil ředitele přírodovědecké fakulty v Bejrútu Husejna Bazího a jeho asistenta, píše libanonský deník Naharnet. Izraelská armáda dnes podle libanonského deníku L'Orient-Le Jour (OLJ) varovala, že provede rozsáhlé údery proti militantnímu hnutí Hizballáh po celém Bejrútu.

Barbra Streisand získá v Cannes Zlatou palmu za celoživotní přínos kinematografii

Barbra Streisand patří mezi nejvýraznější osobnosti světové kultury posledních desetiletí. Legendární zpěvačka, herečka a režisérka nyní získá další významné ocenění. Festival v Cannes jí letos udělí čestnou Zlatou palmu za celoživotní přínos filmu a umění.

Soud poslal do vězení 19 lidí za teroristický útok na předměstí Moskvy. Většina dostala doživotí

Ruský vojenský soud odsoudil devatenáct lidí v souvislosti s teroristickým útokem na koncertní sál Crocus City Hall nedaleko Moskvy. Při střelbě a následném požáru v březnu 2024 zahynulo 149 lidí a více než 500 dalších utrpělo zranění. Podle ruských úřadů šlo o nejkrvavější masovou střelbu v zemi za posledních dvacet let.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama