Reklama
4.2 C
Czech
Sobota 28. 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

Konec války s Íránem je otázka týdnů, nikoliv měsíců, řekl Rubio

Konec války s Íránem je otázkou týdnů, nikoliv měsíců, prohlásil dnes americký ministr zahraničí Marco Rubio po schůzce se svými kolegy ze zemí skupiny G7 ve Francii. USA podle něj nemusejí zahájit pozemní invazi do Íránu, aby dosáhly svých cílů. Írán možná chystá zavést mýtný systém v Hormuzském průlivu, řekl šéf americké diplomacie s tím, že Washington by v takovém případě po ukončení bojů usiloval o mezinárodní spolupráci s cílem tomu zabránit.

Bobři po staletích znovu probouzejí anglickou krajinu

Bobři, kteří se před rokem vrátili do volné přírody v anglickém Dorsetu, začínají měnit místní krajinu. Podle National Trustu pomáhají oživit prostředí, vytvářejí nové podmínky pro další druhy a letos v létě by se u nich mohla objevit i mláďata.

Evropa chce konec íránské války, Rubio na schůzce G7 vysvětluje strategii USA

O potřebě rychlého ukončení íránské války se dnes pokoušejí přesvědčit amerického ministra zahraničí Marka Rubia jeho kolegové z evropských zemí skupiny G7. Britská ministryně Yvette Cooperová před začátkem jednání uvedla, že chce hovořit také o roli, kterou v pomoci Íránu hraje Rusko. Šéf německé diplomacie Johann Wadephul prohlásil, že íránská válka nesmí ovlivnit podporu Ukrajiny. Rubio přiletěl do Francie s obtížným cílem vysvětlit spojencům americkou strategii v Íránu, proti níž má většina zemí námitky, napsala agentura AP.

Podpis prezidenta Trumpa bude na dolarových bankovkách. Poprvé v historii USA

Americké dolarové bankovky by brzy mohly nést podpis prezidenta Donalda Trumpa. Oznámilo to ve čtvrtek ministerstvo financí USA s tím, že jde o součást oslav 250. výročí založení Spojených států. Zároveň se jedná o další krok, kterým chce prezident zanechat viditelnou stopu ve fungování federální vlády.

Putin si mne ruce. Ruská ropa překonává světové ceny

Moskva těží z jednoho z největších ropných šoků v historii. Ruská ropa se nyní prodává nad světovými cenami, protože odběratelé černého zlata hledají alternativy. Ceny ropy klesly poté, co americký prezident Donald Trump oznámil, že Írán povolil deseti tankerům proplout Hormuzským průlivem.

Rusko podniklo nejdříve raketový a pak dronový útok na Charkov

Ruská armáda v noci na dnešek podnikla nejdříve raketový a potom dronový útok na Charkov. Informoval o tom Ihor Terechov, starosta druhého největšího města na Ukrajině. V Rusku drony útočily ve Vologodské oblasti.

Pokud jednání s Íránem selžou. Trump zvažuje nasazení dalších 10 000 vojáků

Administrativa amerického prezidenta Donalda Trumpa zvažuje vyslání dalších tisíců vojáků na Blízký východ. S odvoláním na zdroje obeznámené se situací o tom informoval list The Wall Street Journal (WSJ), podle nichž se šéf Bílého domu jistí pro případné selhání diplomacie. Není jasné, kde budou tyto síly umístěny.

Velryba, která uvázla na severu Německa, se uvolnila z mělčiny

Velryba, která začátkem týdne uvázla na mělčině u města Timmendorfer Strand, se v noci na dnešek dokázala uvolnit. Podařilo se jí dostat se do hlubšího koryta, které pro ni vyhloubil vodní bagr. Podle agentury DPA o tom informoval biolog Robert Marc Lehmann, který k mladému keporkakovi ve čtvrtek doplaval a snažil se ho ke korytu navést. Kytovec, jehož osud vyvolal v Německu obrovský zájem, ale ještě vyhráno nemá. Nyní záleží na tom, zda zvíře měřící 12 až 15 metrů zůstane na otevřeném moři a vpluje do Severního moře a pak do Atlantského oceánu, který je jeho domovem.

Zelenskyj se v saúdskoarabské Džiddě setkal s korunním princem bin Salmánem

Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj se při své návštěvě Saúdské Arábie, kterou zahájil ve čtvrtek, setkal s korunním princem Muhammadem bin Salmánem. Oba státníci na schůzce v rudomořském přístavním městě Džidda jednali o eskalaci konfliktu v blízkovýchodním regionu a o "ukrajinské krizi", uvedla v noci na dnešek podle Reuters saúdskoarabská státní tisková agentura.

Soudila se s otcem o to, aby mohla podstoupit eutanazii. Soud španělské dívce vyhověl

Případ mladé ženy z Barcelony vyvolal silnou celospolečenskou debatu o právu na důstojnou smrt. Dlouhý soudní spor s vlastním otcem ukázal, jak složité může být uplatnění eutanazie v praxi, i když ji zákon umožňuje.

Húsíové varovali, že jsou připraveni vstoupit do války v regionu

Vůdce jemenských húsíjských povstalců Abdul Malik Húsí varoval, že jeho hnutí je připraveno zapojit se do nynější regionální války, píše agentura AFP. Íránem podporovaní Húsíové, kteří ovládají severní část Jemenu, v průběhu poslední války v Pásmu Gazy pravidelně útočili pomocí dronů a střel na obchodní plavidla v Rudém moři, čímž se snažili destabilizovat globální obchod.

Válka v Íránu urychluje posun k obnovitelným zdrojům

Válka v Íránu otřásla globální energetikou. Výpadky dodávek přes Hormuz a růst cen ukázaly, jak křehký je svět závislý na ropě a plynu. Státy teď hledají jistotu jinde. Stále častěji ji vidí v domácích obnovitelných zdrojích.

Trump odložil útoky na íránské elektrárny o dalších deset dní

Americký prezident Donald Trump dnes na sociální síti Truth Social napsal, že na žádost íránské vlády odkládá útoky na íránské elektrárny o dalších deset dní do pondělí 6. dubna do 20:00 (úterý 7. dubna 2:00 SELČ). Jednání s Teheránem podle něj pokračují a vyvíjejí se velmi dobře navzdory zprávám v médiích, které označil za nepravdivé.

Paul McCartney vydává nové album inspirované vzpomínkami na Liverpool

Paul McCartney se po několika letech vrací s novou deskou. Legendární hudebník vydává album, které se vrací hluboko do jeho minulosti a připomíná dobu, kdy se začala psát historie Beatles.

Pumpy v Německu budou smět zdražit jen jednou denně

Německý Spolkový sněm schválil první balík opatření proti prudkému růstu cen benzinu a nafty. Čerpací stanice budou smět ceny zvyšovat jen jednou denně v poledne, zlevňovat ale mohou dál kdykoli. Vláda zároveň připouští, že jeden zásah nejspíš stačit nebude.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama