-5.5 C
Czech
Neděle 11. 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

Po bouři Goretti ve Francii zůstává téměř 100.000 domácností bez elektřiny

Po bouři Goretti ve Francii stále zůstává téměř 100.000 domácností bez elektřiny, především v Normandii a Bretani, napsal dnes server listu Le Monde. V Německu se podle agentury DPA postupně do normálu vrací provoz na železnici.

V Kyjevě nefungují dodávky vody a tepla, elektrická soustava byla odstavena

V Kyjevě dnes dočasně nefungovaly dodávky vody a tepla. Důvodem bylo odstavení zdejší elektrické soustavy kvůli nutným opravám po rozsáhlých ruských útocích, které ji v noci na pátek vážně poškodily. Uvedla to agentura Reuters s odvoláním na kyjevské úřady. Rozsáhlé výpadky hlásí také ruská Belgorodská oblast, kde je podle zdejšího gubernátora po ukrajinském útoku bez elektřiny a topení přes 550.000 lidí.

Na Filipínách se zřítila hora odpadu desítky lidí se pohřešují

Na filipínském ostrově Cebu se po zřícení obří hromady odpadu rozjela záchranná akce, která se protahuje do dalších dnů. V zařízení na třídění a zpracování odpadu v oblasti Binaliw zasypal sesuv několik nízkých budov a uvěznil desítky lidí, hlavně zaměstnance skládky.

Výpadek proudu v Berlíně po sabotážním útoku. Starosta šel hrát tenis

Berlín ochromil rozsáhlý výpadek proudu způsobený sabotáží. Zatímco desítky tisíc lidí zůstaly bez elektřiny v mrazu, vyšlo najevo, že primátor Kai Wegner v klíčových hodinách odešel si zahrát tenis. Aféra rychle přerostla v politickou krizi, která ohrožuje jeho setrvání ve funkci.

Ukrajina po útocích na Kyjev svolala mimořádné jednání OSN

Kvůli nejnovějším masivním ruským leteckým útokům na Kyjev, které město částečně připravily o vytápění, se v pondělí mimořádně sejde Rada bezpečnosti OSN. Zasedání má otevřít téma útoků na civilní infrastrukturu v době, kdy na Ukrajině pokračuje válka už téměř čtyři roky.

FBI a Trump nám nedovolí vyšetřovat zastřelení občanky v Minneapolis, tvrdí Minnesota

Úřady státu Minnesota tvrdí, že FBI jim zablokoval přístup k vyšetřování zastřelení Renee Nicole Good (37), kterou ve středu usmrtil agent americké imigrační a celní služby (ICE). Případ vyvolal v Minneapolis rozsáhlé protesty a vyostřil napětí mezi federální vládou a místními představiteli.

Trump: Je na čínském prezidentovi, co Čína udělá na Tchaj-wanu

Americký prezident Donald Trump uvedl, že je na čínském prezidentovi Si Ťin-pchingovi, co Čína udělá na Tchaj-wanu. Zároveň ale naznačil, že nechce, aby Čína nad Tchaj-wanem převzala kontrolu. Šéf Bílého domu to uvedl ve středečním rozhovoru s deníkem The New York Times (NYT). Nahrávku rozhovoru NYT zveřejnil ve čtvrtek. Tchajwanská otázka je výhradně věcí Číny a nikdo zvenčí se do ní vměšovat nebude, reagovalo podle agentury Reuters čínské ministerstvo zahraničí.

Macinka přijel na návštěvu Ukrajiny, setká se s ukrajinským protějškem

Český ministr zahraničí Petr Macinka přijel dnes ráno na návštěvu Ukrajiny. V Kyjevě se má setkat se svým ukrajinským protějškem Andrijem Sybihou. Na cestě ho doprovází mimo jiné poslanec a čestný prezident Motoristů Filip Turek. ČTK to sdělil mluvčí Černínského paláce Daniel Drake.

Nejvyšší soud dnes může zveřejnit rozhodnutí o Trumpových clech

Nejvyšší soud v pátek může rozhodnout o legitimnosti cel amerického prezidenta Donalda Trumpa, upozornil server CNBC. V případě neúspěchu by šlo o komplikaci pro jeho administrativu, neznamenalo by to však konec tarifů. Existuje více způsobů, jak může daně na zahraniční dovoz uvalovat.

Íránská televize obvinila USA a Izrael z podněcování protestů

Íránská státní televize dnes prolomila mlčení o demonstracích, které přes noc zachvátily zemi. Tvrdí, že násilnosti a požáry rozpoutali "terorističtí agenti" Spojených států a Izraele. Krátká reportáž o protestech byla nenápadně zařazena do ranního vysílání státní televize v 8:00 hodin místního času (6:00 SEČ) a představuje první oficiální vyjádření k nejnovějším demonstracím, píše agentura AP.

Trump naznačil, že nechá vypršet americko-ruskou smlouvu Nový START

Americký prezident Donald Trump naznačil, že nechá vypršet smlouvu Nový START mezi USA a Ruskem, jejíž platnost končí letos 5. února. Uvedl to v rozsáhlém rozhovoru pro list The New York Times (NYT). Zastánci kontroly zbraní se obávají, že dvě největší jaderné velmoci světa začnou po vypršení platnosti smlouvy rozmísťovat strategické hlavice nad rámec stanovených limitů, což urychlí erozi globálního režimu kontroly zbraní.

Ruský dronový útok na Kyjev podle ukrajinských úřadů zabil nejméně čtyři lidi

Ruský dronový útok na Kyjev v noci na dnešek zabil nejméně čtyři lidi a dalších nejméně 19 lidí zranil. Způsobil také rozsáhlé škody na domech a infrastruktuře. S odkazem na ukrajinské úřady o tom informuje agentura Reuters.

Nejprve střílet, až pak se ptát. Dánsko by v případě invaze kladlo okamžitý odpor

Dánská armáda má povinnost v případě jakékoli invaze zahájit palbu bez rozkazů, vysvětlilo dánské ministerstvo obrany. Pokud by se cizí jednotky pokusily dobýt Grónsko, dánské síly by se řídily směrnicí vzniklou po konci druhé světové války, která je, jak vláda potvrdila, stále v platnosti.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama