2.3 C
Czech
Pondělí 2. 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

Údery na Teherán pokračovaly i večer, podle svědků zasáhly i nemocnici

Výbuchy v Teheránu dnes pokračují i po setmění, píší agentury AP a AFP. Státní televize uvedla, že jeden úder zasáhl její sídlo a podle íránských státních médií přestala vysílat. Další média tvrdí, že večerní údery zasáhly v Teheránu i jednu nemocnici, což agentuře Reuters potvrdili i svědci. Izraelská armáda uvedla, že její síly dnes ničily vojenské objekty, například velitelská stanoviště.

Trump souhlasí s jednáním s íránskými představiteli, kteří přežili údery

Americký prezident Donald Trump souhlasí s jednáním s íránskými představiteli, kteří přežili americké a izraelské údery z posledních dvou dnů. Podle agentury Reuters to Trump řekl v rozhovoru, který zveřejnil časopis The Atlantic. V jiném rozhovoru Trump řekl, že americké a izraelské údery zabily 48 vysokých íránských představitelů. Mezi nimi je podle předchozích informací i íránský vůdce Alí Chameneí, což přiznal i samotný Írán.

Íránský režim potvrdil smrt Chameneího a podle některých se blíží svému konci

Íránský teokratický režim dnes potvrdil smrt nejvyššího duchovního vůdce ajatolláha Alího Chameneího a podle některých západních představitelů se režim blíží svému konci. Teherán i další části více než 90milionové blízkovýchodní země nadále čelí úderům Spojených států a Izraele, v reakci na něž Írán útočí na Izrael a další země regionu. Jen v Izraeli si dnes tyto útoky vyžádaly devět mrtvých a desítky zraněných, od sobotního začátku úderů zemřeli také tři američtí vojáci. ČR je připravena vyslat okamžitě repatriační lety do Egypta pro Čechy, kteří jsou v Izraeli.

Útok USA a Izraele v Íránu zabil 43 členů bezpečnostních sil

Vzdušný úder USA a Izraele na budovu pohraniční stráže na západě Íránu dnes zabil 43 členů bezpečnostních složek a desítky lidí zranil. Informovala o tom agentura AFP s odvoláním na íránskou agenturu Mehr.

Íránský raketový útok v izraelském městě Bejt Šemeš zabil devět lidí

Nejméně devět lidí dnes zahynulo poté, co íránská raketa zasáhla synagogu a kryt v izraelském městě Bejt Šemeš, které leží západně od Jeruzaléma. Zraněných je několik desítek, píší izraelská média. Izraelská armáda zahájila vyšetřování, proč se jí raketu nepodařilo sestřelit.

Ukrajina a Rusko informují o obětech po vzájemných útocích

Čtyři lidé přišli dnes o život při ruském ostřelování Chersonu na jihovýchodě Ukrajiny, další člověk byl zabit a čtyři zraněni při ruských útocích na sousední Dněpropetrovskou oblast, informovaly ukrajinské úřady. Rusové podle místních úřadů zaútočili také na Oděsu na jihu země a na Charkov na východě Ukrajiny. V Brjanské oblasti na západě Ruska ukrajinský dron při útoku na osobní auto zabil ženu, oznámil gubernátor Alexandr Bogomaz.

Rusko v únoru vypálilo proti Ukrajině nejvíce střel od začátku roku 2023

Rusko letos v únoru vypálilo proti Ukrajině více raket a střel než v kterémkoli jiném měsíci přinejmenším od začátku roku 2023, a to zejména při nočních útocích na energetickou síť, uvedla dnes agentura AFP s odvoláním na vlastní analýzu údajů, které každý den zveřejňuje ukrajinské letectvo.

Nejméně devět lidí bylo zabito v Pákistánu, když dav vpadl na konzulát USA

Devět lidí bylo dnes zabito v Pákistánu, když stovky lidí napadly americký konzulát v přístavním městě Karáčí. Nejméně 25 dalších osob utrpělo zranění při prudkých střetech s bezpečnostními silami; někteří jsou v kritickém stavu a počet obětí může ještě stoupnout. Dav rozlítily zprávy o smrti íránského nejvyššího duchovního vůdce ajatolláha Alího Chameneího. Informovala o tom agentura AP.

Belgie zadržela tanker z ruské stínové flotily, chystá se jej zabavit

Belgické speciální síly zadržely v Severním moři tanker z tzv. ruské stínové flotily obcházející sankce. Po připlutí do přístavu Brusel loď zabaví, uvedla dnes agentura AFP s odvoláním na členy belgické vlády. Belgický zásah ocenil ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj.

Salač po děsivé nehodě v Thajsku dojel devatenáctý

Úvod závodu Moto2 ve Velké ceně Thajska poznamenala vážná havárie Davida Alonsa. Kolumbijec spadl přímo pod motocykl Filipa Salače a následně ho trefil ještě stroj Australana Senny Agiuse. Závod se několikrát zastavil červenými vlajkami a po restartu český jezdec dojel devatenáctý, vyhrál Manuel González.

Írán pokračuje v útocích na cíle v Izraeli a státech Perského zálivu

Írán dnes pokračuje v raketových útocích na cíle v Izraeli a státech Perského zálivu. Výbuchy se ozývají v Dubaji, Dauhá a Manámě, informovala agentura AP a zpravodajský server Al-Džazíra. Už dříve agentury informovaly, že se dnes poprvé stal terčem íránských dronů Omán.

Akcie Netflixu po ústupu z boje o Warner Bros. posílily

Bitva o Warner Bros. Discovery směřuje k vítězství Paramount Skydance poté, co Netflix odmítl dál přihazovat. Zatímco na trhu se řeší hlavně, kdo převezme jednu z největších hollywoodských značek, v zákulisí se rozplétají i důvody, proč se Netflix z rozjeté dražby stáhl.

Írán hlásí 108 mrtvých po zásahu dívčí školy v Minábu

V Minábu na jihu Íránu zemřelo podle íránských úřadů nejméně 108 lidí po zásahu dívčí školy. Incident přišel během vln úderů na íránské cíle, které vedou Spojené státy a Izrael, a Teherán zároveň hlásí stovky dalších obětí napříč zemí.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama