Reklama
6.3 C
Czech
Neděle 29. 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

Sobotních shromáždění proti Trumpovi se podle hnutí zúčastnilo osm milionů lidí

Sobotních shromáždění ve Spojených státech na protest proti politice amerického prezidenta Donalda Trumpa se zúčastnilo nejméně osm milionů lidí. Podle organizujícího hnutí No Kings (Žádní králové) jde o rekordní účast, napsala dnes agentura AFP. Dvě předchozí vlny protestů měly 12 milionů účastníků. V Los Angeles byli podle agentury Reuters zadrženi dva výtržníci kvůli napadení příslušníků bezpečnostních složek.

Pentagon se připravuje na několik týdnů trvající pozemní operaci, Írán je připraven

Íránské ozbrojené síly jsou připraveny na pozemní operaci Spojených států a jejich spojence v regionu potrestají, uvedl dnes podle agentury Reuters předseda íránského parlamentu Mohammad Bágher Ghálíbáf. O tom, že Pentagon se připravuje na několik týdnů trvající pozemní operaci v Íránu, informoval v sobotu deník The Washington Post (WP) s odvoláním na americké představitele. Nešlo by však o plnohodnotnou invazi, nýbrž o nájezdy speciálních jednotek a pěchoty. Pentagon se k tomu dosud nevyjádřil. USA, které s Izraelem od konce února podnikají vzdušné údery proti Íránu, mezitím posilují svou pozici na Blízkém východě.

Coinbase zkouší dostat krypto na trh s bydlením

Kryptoměny se znovu dostávají blíž k běžnému životu. Americká burza Coinbase se spojila se společností Better Home & Finance a chce lidem umožnit, aby použili bitcoin nebo USDC ze svého účtu jako zástavu pro půjčku na akontaci při koupi domu. Nešlo by tedy o samotnou hypotéku, ale o samostatný úvěr vedle ní.

KLDR provedla test motoru pro raketu schopnou zasáhnout území Spojených států

Severokorejský vůdce Kim Čong-un se zúčastnil zkoušky motoru na tuhé palivo s vysokým tahem, kterou označil za krok posilující strategické vojenské schopnosti země. Dnes to napsala agentura AP s tím, že Kim je podle všeho odhodlán rozšířit a modernizovat arzenál raket schopných zasáhnout americkou pevninu. Severokorejská tisková agentura KCNA neinformovala, kdy a kde přesně se test uskutečnil.

Ruské útoky na Ukrajině zabily několik lidí, Ukrajina opět zasáhla ruský přístav

Nejméně tři lidé zemřeli a dalších sedm dnes utrpělo zranění při ruském bombardování východoukrajinského Kramatorsku, oznámil šéf vojenské správy Doněcké oblasti Vadym Filaškin. Už ráno ukrajinské úřady v různých částech země informovaly o zraněných v důsledku nočních ruských útoků. Ruská armáda k nim kromě stovek dronů použila i hypersonickou balistickou raketu Kinžal. Gubernátor ruské Leningradské oblasti Alexandr Drozděnko uvedl, že ukrajinské drony zasáhly významný přístav Usť-Luga, což později potvrdila ukrajinská tajná služba SBU.

Plyn domácnostem zdraží, podle expertů o deset až dvacet procent

Ceny plynu v Česku rostou. Domácnosti mají v příštích měsících počítat s tím, že si za energie připlatí. Největší nárůst se očekává právě u plynu.

Řidič v Derby najel do chodců

V anglickém Derby najel v sobotu večer řidič autem do několika chodců. Někteří utrpěli vážná zranění a skončili v nemocnici. Policie podezřelého muže krátce po incidentu zadržela, motiv zatím neoznámila.

Antonelli slaví další výhru, Bearman havaroval

Velká cena Japonska nabídla dva silné okamžiky. Andrea Kimi Antonelli v Suzuce znovu vyhrál a v 19 letech se posunul do čela šampionátu formule 1, zatímco Oliver Bearman po nejtvrdší havárii dosavadního průběhu sezony odkulhal do lékařského centra.

Šéfové ropných firem varují před dopady války s Íránem

Válka s Íránem začíná podle šéfů ropných firem tvrdě doléhat na dodávky energií a trhy její vážnost stále podceňují. Největší obavy míří na ropu, zkapalněný zemní plyn i další vývoj v Hormuzském průlivu, jehož omezený provoz zvyšuje nervozitu po celém světě.

Teherán čelil masivní vlně bombardování

Teherán zažil jednu z nejtěžších vln bombardování od začátku války. Útoky zasáhly obytné čtvrti i univerzitu, do regionu mezitím dorazili američtí mariňáci a konflikt se dál rozšiřuje za hranice Íránu i Izraele. Do bojů se nově zapojili také hútíové z Jemenu a napětí dál roste kolem Hormuzského průlivu.

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.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama