Reklama
8.1 C
Czech
Pondělí 6. dubna 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

Trump neschválil Pákistánem předložený návrh příměří s Íránem

Americký prezident Donald Trump neschválil Pákistánem předložený návrh příměří s Íránem a hodlá ve válce pokračovat, píše agentura AFP s odvoláním na nejmenovaného činitele z Bílého domu. Teherán již dnes dříve bez dalších podrobností sdělil, že odpověď na předložený návrh připravil. Mluvčí íránské armády posléze podle AFP uvedl, že armáda bude v boji pokračovat tak dlouho, jak to političtí představitelé země budou považovat za vhodné.

Bangladéš čelí smrtící epidemii spalniček. Vláda sáhla k nouzovému očkování

Bangladéš zahájil mimořádnou očkovací kampaň poté, co se zemí začala rychle šířit epidemie spalniček. Ta si podle odhadů vyžádala už přibližně 130 obětí, převážně mezi dětmi, přičemž může jít o nejsmrtelnější vlnu této nemoci v novodobé historii země.

KOMENTÁŘ: Ropný šok není katastrofou pro každou aerolinku. Která na burze boduje?

Cena ropy se kvůli válce v Íránu stále drží nahoře a s tím podražují i letecká paliva. Aerolinky tak postupně přenášejí zdražení na zákazníka. Navzdory okolnostem ale některé letecké společnosti na burze bodují. O jaké firmy jde?

Íránská střela v izraelské Haifě zasáhla obytný dům, zemřeli čtyři lidé

Nedělní zásah obytného domu v izraelském městě Haifa íránskou střelou si vyžádal čtyři mrtvé. Dnes o tom informovaly izraelského úřady, které tak upřesnily původní noční bilanci se dvěma mrtvými a dvěma pohřešovanými. Při útoku také čtyři lidé utrpěli zranění. Vyšetřování izraelské armády podle listu The Times of Israel (ToI) ukázalo, že obrana nemohla střelu sestřelit, protože se ve vzduchu rozpadla, čímž změnila svou trajektorii.

Paříž vyměnila auta za kola a proměnila ulice

V posledních letech Paříž výrazně snížila počet automobilů a vytvořila více prostoru pro cyklisty, chodce a zeleň. Město vybudovalo stovky kilometrů cyklostezek, zavedlo opatření ke zklidnění dopravy v okolí škol a proměnilo veřejné prostory, které dříve zabíraly automobily.

V luhanském dole po útoku uvízli horníci, Novorossijsk hlásí deset zraněných

V podzemí uhelného dolu v Ruskem okupované Luhanské oblasti uvízlo po ukrajinském útoku 41 horníků. Dnes to oznámil Moskvou dosazený šéf okupační správy tohoto ukrajinského regionu Leonid Pasečnik. Nejméně osm zraněných si podle ruské státní agentury TASS vyžádal útok ukrajinských dronů na přístav Novorossijsk, kterým Rusko vyváží svou ropu.

Artemis II večer překoná rekord Apolla 13

Mise Artemis II má v pondělí večer posunout hranice pilotované kosmonautiky. Loď Orion s čtyřčlennou posádkou má překonat 56 let starý rekord mise Apollo 13 a stát se nejvzdálenějším pilotovaným objektem v historii.

Syn Audrey Hepburn popsal její život mimo filmové plátno

Audrey Hepburn je dodnes spojovaná hlavně s filmem, módou a hollywoodskou elegancí. Její syn Sean Hepburn Ferrer ale v nové biografii ukazuje i méně známou stránku jejího života. Místo lesku premiér se soustředí na rodinu, válku, vztahy i práci pro Unicef.

Revoluční gardy oznámily smrt šéfa své tajné služby, k útoku se přihlásil Izrael

Íránské revoluční gardy oznámily, že dnes po úderu nepřítele zemřel velitel jejich zpravodajské služby Madžíd Chádemí. Informovala o tom agentura AFP s odvoláním na prohlášení gard. K útoku se podle agentury AP přihlásil Izrael. Jeho ministr obrany Jisrael Kac uvedl, že Izrael dopadne íránské vůdce "jednoho po druhém".

Kvantové počítače by mohly prolomit ochranu bitcoinu

Představa, že by kvantový počítač dokázal prolomit bitcoin během několika minut, vyvolala na trhu pozornost i obavy. Nejde ale o okamžitou hrozbu, spíš o scénář, který ukazuje, jak by se bezpečnost kryptoměn mohla změnit v budoucnu.

Pákistán údajně předložil Íránu a USA návrh na okamžité příměří

Pákistán předložil Spojeným státům a Íránu návrh na okamžité příměří včetně otevření Hormuzského průlivu klíčového pro dopravu ropy, poté by následovala jednání o trvalé dohodě. S odvoláním na své zdroje o tom informovala agentura Reuters, podle které by plán na ukončení bojů mohl vstoupit v platnost ještě dnes. Reuters dále uvedl, že náčelník pákistánských ozbrojených sil Asim Munír byl po celou noc ve spojení s americkým viceprezidentem J.D. Vancem, zmocněnce amerického prezidenta Donalda Trumpa Stevem Witkoffem a íránským ministrem zahraničí Abbásem Arakčím.

Zlato oslabilo pod tlakem silného dolaru a napětí kolem Íránu

Napětí kolem Íránu dál drží finanční trhy v pohybu. Zatímco ropa zůstává vysoko kvůli obavám o dodávky, zlato na začátku týdne spíš zlevnilo. Investoři totiž vedle války sledují i silná data z amerického trhu práce, která posílila dolar a snížila naděje na brzké snižování úrokových sazeb v USA.

Jako na houpačce. Ceny ropy jsou extrémně volatilní

Ceny ropy jsou extrémně nestabilní. Po vulgárních výhrůžkách amerického prezidenta Donalda Trumpa směrem k Íránu prudce vzrostly a následně klesly. Jak je stabilizovat? Na to odpověděl Marko Papic, hlavní stratég investiční výzkumné společnosti BCA Research. Členské země OPEC+ zvýší v rámci stabilizace produkci ropy.

Írán ho hledal marně. Záchrana amerického letce je pro Teherán tvrdou lekcí, říká generál

Írán nedokázal včas najít pohřešovaného amerického letce. Úspěšná americká záchranná mise pro něj byla tvrdou ranou. V pořadu Face the Nation to řekl generál ve výslužbě Frank McKenzie, bývalý velitel amerického centrálního velitelství CENTCOM. Sestřelený Američan přežil ukrytý v horské štěrbině.

Paříž omezila auta a vsadila na kola a zeleň

Paříž během poslední dekády výrazně změnila svou podobu. Ulice, kde dřív dominovala auta, dnes patří chodcům a cyklistům. Město omezilo dopravu, rozšířilo zeleň a snížilo znečištění. Proměna se stala symbolem ekologického přístupu k životu ve velkoměstě.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama