Reklama
6.6 C
Czech
Středa 11. 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

U amerického konzulátu v Torontu se střílelo, incident se obešel bez zranění

Kanadská policie vyšetřuje střelbu u amerického konzulátu v Torontu. Na místě byly nalezeny důkazy o výstřelu, přičemž nebyla hlášena žádná zranění. K incidentu došlo v úterý v brzkých ranních hodinách, policie zatím neidentifikovala žádného podezřelého.

Ruské dronové útoky na Charkov a Dnipro zranily přes 20 lidí

Rusko v noci na dnešek podniklo další sérii dronových útoků na Ukrajinu. V Charkově a Dnipru při nich utrpělo zranění více než 20 lidí, uvedly místní úřady. Naopak Moskva tradičně bez podrobností informuje o likvidaci útočících ukrajinských dronů.

Sestra Kim Čong-una kritizovala USA a Jižní Koreu za společné vojenské cvičení

Sestra severokorejského vůdce Kim Jo-čong v dnešním prohlášení kritizovala USA a Jižní Koreu za uspořádání společného vojenského cvičení a varovala, že jakékoli ohrožení bezpečnosti KLDR bude mít vážné následky. Informovaly o tom agentury AP a Reuters. Spojenci zahájili jedenáctidenní cvičení Freedom Shield (Štít svobody) v pondělí.

Írán je podle ministra zahraničí připraven pokračovat v raketových úderech

Írán je připraven pokračovat v raketových úderech, dokud to bude nutné. V rozhovoru s americkou veřejnoprávní stanicí PBS to prohlásil íránský ministr zahraničí Abbás Arakčí. Poznamenal rovněž, že po amerických a izraelských útocích na jeho zemi neočekává žádná další jednání o íránském jaderném programu.

Ukrajina téměř zcela vytlačila Rusy z Dněpropetrovské oblasti, tvrdí generál

Ukrajina během své nedávné protiofenzivy téměř zcela vytlačila ruská vojska z Dněpropetrovské oblasti. Zbývá osvobodit tři vesnice, uvedl v rozhovoru se serverem RBK-Ukrajina ukrajinský generál Oleksandr Komarenko. Tvrzení nelze ve válečných podmínkách bezprostředně ověřit z nezávislých zdrojů.

Trump poslal ceny ropy dolů, trhy však reagují předčasně

Ceny ropy klesají po několika vyjádřeních amerického prezidenta Donalda Trumpa o tom, že válka s Íránem se chýlí ke konci. Trhy nicméně začaly pracovat s koncem konfliktu ještě dříve, než k němu došlo, varoval expert. Americký dolar po Trumpových komentářích oslabil a akcie posílily.

Izrael čeká dlouhou ofenzivu v Libanonu

Izrael počítá s tím, že boj proti Hizballáhu v Libanonu potrvá déle než současná válka s Íránem, napsaly Financial Times. Operace může pokračovat i po případném příměří s Teheránem a podle izraelských plánů má oslabit hnutí natolik, aby sever země přestal žít ve stínu další evakuace.

Válka s Íránem brzy skončí, ujistil Trump

Americký prezident Donald Trump v pondělí ujistil republikány, že válka s Íránem nepotrvá dlouho. Konflikt nicméně podle něj skončí až ve chvíli, kdy USA splní všechny své válečné cíle. Írán reagoval s tím, že válka skončí, až to dovolí.

Íránská televize označila nového vůdce Modžtabu Chameneího za zraněného ve válce

Moderátoři íránské státní televize při nedělním oznámení jména nového nejvyššího duchovního Modžtaby Chameneího uvedli, že byl zraněn v "ramadánové válce", což je označení, které íránská média používají pro současný konflikt s USA a Izraelem. Analytik ale později v živém vysílání naznačil, že nyní 56letý Chameneí mohl být zraněn v irácko-íránské válce v 80. letech. Jak byl nový vůdce zraněn, tak z vysílání íránské televize není jasné, napsala agentura AP.

KOMENTÁŘ: Trump zlehčuje ropný šok. Uklidní svět uvolnění komoditních rezerv?

Pokračující válka na Blízkém východě vyhnala ceny ropy v jednu chvíli až na cenu 116 dolarů za barel. Napětí na trhu má ulevit plán států skupiny G7 na uvolnění ropných rezerv. O jaké množství černého zlata jde? A jak situaci komentuje prezident Donald Trump?

Výbuch v Lutychu poškodil synagogu. Antisemitský útok, míní belgická vláda

Belgické úřady vyšetřují pondělní výbuch před synagogou v Lutychu na východě země. Exploze poškodila budovu i okolní objekty, incident se obešel bez zranění. Podle představitelů státu šlo o cílený antisemitský čin.

Šéf rakouské veřejnoprávní ORF odstoupil z funkce kvůli obvinění z obtěžování

Šéf veřejnoprávní rakouské rozhlasové a televizní stanice ORF Roland Weissmann dnes z funkce s okamžitou platností odstoupil. Informovala o tom agentura APA s odvoláním na vedení rady této stanice. Weissmanna jedna ze zaměstnankyň obvinila ze sexuálního obtěžování, ten to ale popírá. Jeho právní zástupce oznámil právní kroky.

Trump naznačil, že o konci války s Íránem rozhodnou Spojené státy

Americký prezident Donald Trump v telefonickém rozhovoru s izraelským serverem The Times of Israel (ToI) naznačil, že o konci bojů s Íránem rozhodnou Spojené státy. Zároveň si šéf Bílého domu nemyslí, že bude nutné, aby Izrael ve válce pokračoval bez účasti USA.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama