-3.9 C
Czech
Sobota 24. ledna 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

Babiš má spor kolem L-159 za umělý, prezident Pavel už podle něho vede kampaň

Premiér Andrej Babiš (ANO) pokládá rozmíšky kolem možnosti poskytnout čtveřici bojových letounů L-159 Ukrajině za umělý problém. Na dnešním sněmu hnutí ANO v Praze ministerský předseda řekl, že nechce dávat energii na spory. Prezident Petr Pavel, který tento týden ohlásil ambici prezidentský mandát obhajovat, už podle Babiše vede volební kampaň. Reakci Pavla ČTK zjišťuje.

Ruské drony zaútočily na Kyjev a Charkov, jeden mrtvý a nejméně 15 zraněných

Ruské drony dnes brzy ráno zasáhly několik částí ukrajinské metropole Kyjev. V pohotovosti byla protivzdušná obrana. Dronový útok hlásilo i druhé největší ukrajinské město Charkov. Při obou útocích bylo zraněno nejméně 15 lidí a v Kyjevě jeden člověk zahynul. Uvedla to agentura Reuters s odvoláním na představitele obou měst.

Záplavy v Mosambiku přivedly krokodýly blíž k lidem, varují úřady

Poté, co vydatné deště a povodně postihly Mosambik a další státy jižní Afriky, varují úřady v zaplavených městech a obcích před výskytem krokodýlů. Při záplavách v zemi zahynulo nejméně 13 lidí, tři z nich podle agentury AP usmrtili právě tito plazi.

Soud propustil na kauci majitele baru, v němž ve Švýcarsku na Nový rok hořelo

Soud ve švýcarském kantonu Valais dnes po složení kauce nařídil propuštění Jacquesa Morettiho, který spoluvlastní bar v lyžařském středisku Crans-Montana, v němž v noci na Nový rok vypukl požár a připravil o život 40 lidí. Informují o tom agentury. Moretti spolu s manželkou Jessicou Moretti, která je zároveň spolumajitelkou baru, čelí podezření ze zabití z nedbalosti.

Google a Epic Games mají tajnou dohodu za 800 milionů dolarů

Google a Epic Games uzavřely novou dohodu kolem Androidu, Fortnite a Unreal Engine, přičemž značná část podmínek má zůstat neveřejná. Partnerství se objevilo při soudním jednání v San Francisku, kde se řešilo urovnání dlouhého antimonopolního sporu mezi oběma firmami. Federální soudce James Donato během slyšení naznačil, že spolupráce může zahrnovat společný vývoj a marketingové závazky a že Epic má pomáhat s propagací Androidu, zatímco Google má nově využívat klíčovou technologii Epicu.

Jednání s USA o Grónsku brzy začnou, oznámil dánský ministr zahraničí Rasmussen

Jednání o Grónsku se Spojenými státy brzy začnou. Dnes to podle agentury AFP oznámil dánský ministr zahraničí Lars Løkke Rasmussen. Americký prezident Donald Trump v posledních dnech opakovaně hovořil o nezbytnosti získat Grónsko pro bezpečnost USA, ve středu se ale s generálním tajemníkem Severoatlantické aliance Markem Ruttem dohodl na rámci dohody o budoucnosti tohoto arktického ostrova a posílení bezpečnosti v celé arktické oblasti.

Španělsko se nepřipojí k Radě míru Donalda Trumpa, uvedl premiér Sánchez

Španělsko se nepřipojí k Radě míru amerického prezidenta Donalda Trumpa, informovala agentura Reuters. Podle španělského premiéra Pedra Sáncheze iniciativa není v souladu se závazkem Španělska k mezinárodnímu právu, OSN a multilateralismu. Rada míru má být podle Trumpových představ mezinárodní organizací, která pomůže zprostředkovat a monitorovat příměří, organizovat bezpečnostní opatření a koordinovat obnovu v místech zpustošených válkou.

Cena zlata trhá rekordy, překonala hranici 4900 dolarů za unci

Cena zlata ve čtvrtek poprvé překonala hranici 4900 dolarů za unci (101 200 korun), napsal server Mint. K zájmu investorů o zlato přispívá geopolitické napětí, oslabení amerického dolaru a letošní očekávané snížení úrokových sazeb Federálním rezervním systémem (Fed). Americká ekonomika zůstává na trajektorii silného růstu.

Na jednání s Ruskem a USA v Abú Zabí se bude mluvit o území, řekl Zelenskyj

Na jednání se zástupci Spojených států a Ruska v Abú Zabí se bude mluvit o územních otázkách. Dnes to podle agentur řekl ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Hotová je podle něj také dohoda se Spojenými státy o bezpečnostních zárukách pro Ukrajinu.

Vojáci NATO v Afghánistánu se vyhýbali boji, blouznil Trump

Americký prezident Donald Trump ve čtvrtek v rozhovoru s televizí Fox News prohlásil, že jednotky Severoatlantické aliance (NATO) v Afghánistánu se držely za frontovou linií, a nezúčastnily se tedy bojů. Opět zpochybnil efektivitu aliance a to, zda by přišla Spojeným státům v případě nouze na pomoc. Vyvolal tím ostré reakce.

Ukrajinské drony zasáhly sklad paliv v hloubi Ruska

Ukrajinské drony během noci zasáhly sklad pohonných hmot ve městě Penza, ležícím asi 700 kilometrů východně od Moskvy. Ve skladu vypukl požár, ale nálet se podle předběžných údajů obešel bez mrtvých a raněných, informoval gubernátor Penzenské oblasti Oleg Melničenko. Ukrajinský Kryvyj Rih ve čtvrtek zažil nejdelší útok od začátku ruské invaze na Ukrajinu, trval skoro celý den.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama