4 C
Czech
Neděle 1. 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

Írán vrací úder. Po útoku USA a Izraele hlásí zásah americké základny v Bahrajnu

Írán podle svých ozbrojených sil v sobotu udeřil na americkou námořní základnu v Bahrajnu a vypálil rakety na několik zemí Perského zálivu v odvetě za útoky Spojených států a Izraele. Kuvajt, Katar, Spojené arabské emiráty a Jordánsko, ve kterých jsou přítomny americké vojenské síly, ve svém vzdušném prostoru íránské rakety sestřelily, v Abú Dhabí zemřel jeden člověk.

Ukrajina a Rusko informují o obětech po útocích, na jihu Ruska hořela rafinérie

Čtyři civilisté byli zabiti a čtyři zraněni při ruských útocích na Sumskou oblast na severovýchodě Ukrajiny, oznámil dnes náčelník vojenské správy Oleh Hryhorov. Ruské bomby zabily 86letou ženu v Záporožské oblasti na jihovýchodě Ukrajiny, informoval šéf oblasti Ivan Fedorov. Ukrajinské drony způsobily požár v rafinérii u obce Novominská na jihu Ruska a v Kurské oblasti na západě Ruska zabily dva lidi a sedm dalších zranily, tvrdí ruské úřady.

KOMENTÁŘ: Putin válkou podkopal budoucnost Ruska

24. února 2022 se zdála invaze na Ukrajinu těžko představitelná, a to i přes nahromaděná ruská vojska u jejích hranic. Ruský prezident Vladimir Putin má při pohledu do historie zálibu v napadání menších a zdánlivě slabších zemí, útok na druhou největší evropskou zemi však pro diktátora představoval potenciálně katastrofickou vyhlídku. Ještě tentýž den začaly na Kyjev padat rakety.

Moskva vyzvala USA a Izrael, aby okamžitě ukončily útoky na Írán

Spojené státy a Izrael uvrhávají Blízký východ do propasti nekontrolované eskalace, varovala dnes ruská diplomacie v reakci na americko-izraelskou vojenskou operaci proti Teheránu. Vyzvala USA a Izrael, aby okamžitě útoky na Írán ukončily. Ruský prezident Vladimir Putin o útocích na Írán jednal s prostřednictvím videokonference se členy ruské bezpečnostní rady, informovaly ruské agentury s odvoláním na mluvčího Kremlu Dmitrije Peskova.

Írán oznámil nejméně 51 mrtvých po izraelském úderu na dívčí školu

Počet obětí po izraelském úderu na dívčí školu v okrese Mínáb na jihu Íránu vzrostl na 40, píše Reuters. Teherán zároveň rozšiřuje diplomatický tlak na státy v regionu a chce, aby USA a Izrael nemohly využívat jejich území k dalším útokům.

Epsteinovy zločiny? Nic jsem neviděl, nic jsem nedělal, hájí se Bill Clinton

Bývalý americký prezident Bill Clinton vypovídal před komisí Kongresu v souvislosti s vyšetřováním zesnulého finančníka a sexuálního delikventa Jeffreyho Epsteina. Během celodenního uzavřeného slyšení v New Yorku odmítl jakékoli pochybení a prohlásil, že o Epsteinových zločinech nevěděl.

Izrael a USA zaútočily na Írán

Spojené státy a Izrael v sobotu zahájily rozsáhlé údery na cíle v Íránu. Podle dostupných informací jde o několikadenní operaci, přičemž Teherán chystá odvetu. Útoky dále snižují šance na diplomatické řešení sporu o íránský jaderný program.

Waitrose přestane prodávat makrelu kvůli nadměrnému rybolovu

Britský řetězec Waitrose jako první supermarket v zemi stáhne z prodeje makrelu. Reaguje na varování vědců a ochranářů, že populace v severovýchodním Atlantiku míří do nebezpečné zóny. Prodej skončí na jaře. Zákazníkům místo ní nabídne jiné druhy ryb.

Logan Paul skočil do Elimination Chamber, v UFC se uvolnil pás pro Procházku

Jey Uso skončil po útoku na začátku SmackDownu v nemocnici a přišel o místo v mužském Elimination Chamberu. WWE tak na poslední chvíli přepsala obsazení zápasu, když si spot vybojoval Logan Paul. V UFC se mezitím uvolnil titul v polotěžké váze, Alex Pereira ho opustil a o pás si to rozdají Jiří Procházka a Carlos Ulberg.

NASA změnila plán návratu astronautů na Měsíc, před přistáním přidal novou misi

Americký Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA) změnil plán programu Artemis, jehož cílem je návrat astronautů na Měsíc. Přistání na Měsíci, které je nyní plánované na rok 2028, se uskuteční až v misi Artemis IV. Dosud se přitom počítalo, že to bude již v rámci mise Artemis III, oznámil dnes NASA podle agentury Reuters. Třetí mise programu Artemis tak bude zcela novým zkušebním letem. Změna přichází poté, co se připravovaná mise Artemis II potýká s technickými problémy, což vedlo k opakovaným odkladům startu.

Epstein se den před zatčením chystal koupit palác v Maroku za miliony dolarů

Den před svým zatčením v červenci 2019 se americký finančník Jeffrey Epstein pokusil převést téměř 15 milionů dolarů na koupi luxusního paláce v Maroku. Vyplývá to z dokumentů, které minulý měsíc zveřejnilo americké ministerstvo spravedlnosti.

Ministerstvo financí odvolalo šéfa MERO Jaroslava Pantůčka

Ministerstvo financí odvolalo předsedu představenstva a generálního ředitele státního provozovatele ropovodů MERO Jaroslava Pantůčka. Odvolání je účinné ke konci února a ministerstvo mu důvody nesdělilo.

Prezident Zelenskyj pozval slovenského premiéra Fica na návštěvu Ukrajiny

Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj pozval slovenského premiéra Roberta Fica na Ukrajinu k projednání všech existujících otázek mezi oběma zeměmi. Oznámila to ukrajinská prezidentská kancelář po dnešním telefonátu mezi oběma představiteli.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama