-3.8 C
Czech
Úterý 17. února 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 říká, že se do jednání s Íránem zapojí nepřímo

Donald Trump oznámil, že se bude „nepřímo“ podílet na klíčových jednáních mezi Spojenými státy a Íránem. Rozhovory o íránském jaderném programu začnou v úterý v Ženevě. Americký prezident zároveň naznačil, že Teherán tentokrát chce dohodu.

Americká armáda se připravuje na masivní úder na Írán

Americká armáda hromadí na Blízkém východě významné letecké a námořní síly. Jejich cílem je vytváření tlaku na Írán před úterními rozhovory o jaderné dohodě, zároveň však dávají administrativě Donalda Trumpa možnost úderu ve velkém rozsahu i hluboko uvnitř islámské republiky. Satelitní snímky potvrdily polohu letadlové lodě USS Abraham Lincoln.

Poušť je pro Joshua tree čím dál nehostinnější

Oteplování, sucho a rozsáhlé požáry ničí ikonické Joshua tree v Mohavské poušti. Vědci, úřady i indiánské kmeny hledají způsoby, jak strom ochránit. Ve hře jsou klimatická útočiště, genetický výzkum i přesun stromů mimo jejich přirozený areál.

Ve věku 95 let zemřel Robert Duvall, nezapomenutelný Tom Hagen z filmu Kmotr

Hollywood přišel o jednu z nejvýraznějších hereckých osobností druhé poloviny 20. století. Robert Duvall, držitel Oscara a tvář filmů jako Kmotr nebo Apokalypsa, zemřel ve věku 95 let. Za sebou zanechal desítky rolí, které definovaly americkou kinematografii.

Karibské korálové útesy nestíhají růst a mohou zmizet

Karibské korálové útesy se rychle blíží bodu zlomu. Nová vědecká data ukazují, že přestávají růst tempem, které by stačilo držet krok se stoupající hladinou moře. Pokud se oteplení planety nezastaví pod hranicí 2 °C, většina útesů do konce století přestane růst a začne se rozpadat. Důsledky pocítí miliony lidí.

Harry Styles bude kurátorem londýnského Meltdown Festivalu

Harry Styles si přidává další roli. Popová hvězda převezme post kurátora prestižního londýnského festivalu Meltdown a zároveň na něm vystoupí. Akce se letos koná při významném výročí Southbank Centre a slibuje kombinaci velkých jmen i nových talentů.

KOMENTÁŘ: Zapomeňte na časový test. V Nizozemsku budou investice danit každý rok

Nizozemským parlamentem se protahuje zákon o dani z nerealizovaných zisků, který by způsobil, že tamní investoři budou danit své pozice i přesto, že vůbec nic neprodali. Kontroverzní myšlenka napadá samotnou podstatu investování, kdy má člověk sklízet ovoce za svou mnohaletou trpělivost.

Obama uvedl, že neviděl důkazy o kontaktu mimozemšťanů se Zemí

Bývalý americký prezident Barack Obama uvedl, že sám neviděl žádné důkazy o tom, že by mimozemšťané navázali kontakt se Zemí. Upřesňující prohlášení zveřejnil na sociální síti Instagram několik hodin poté, co vyvolal rozruch výrokem o tom, že mimozemšťané existují. Obama to řekl v rozhovoru s podcasterem Brianem Tylerem Cohenem zveřejněném v sobotu.

Budapešť požádala Chorvatsko, aby umožnilo přepravu ruské ropy do Maďarska

Budapešť požádala Chorvatsko, aby umožnilo přepravu ruské ropy přes jadranský ropovod do Maďarska. Klíčová trasa pro dodávky suroviny přes Ukrajinu totiž zůstává zablokovaná. Maďarský ministr zahraničí Péter Szijjártó v neděli uvedl, že chorvatské vládě žádost zaslal společně se slovenskou ministryní hospodářství Denisou Sakovou. Informovala o tom agentura Bloomberg.

Zapomeňte na staré kariérní rady. V éře AI poroste význam literatury, tvrdí šéfka Anthropic

Prezidentka a spoluzakladatelka americké společnosti Anthropic Daniela Amodei v rozhovoru pro televizi ABC uvedla, že humanitární obory budou v době nástupu umělé inteligence (AI) mnohem důležitější než předtím. Lidský faktor podle ní zůstane klíčový. Sama si ho cení.

AfD čelí kritice kvůli termínu konání sjezdu – přesně sto let po sjezdu NSDAP

Strana Alternativa pro Německo (AfD) čelí ostré kritice kvůli výběru termínu konání svého sjezdu. V durynské metropoli Erfurtu by se měli delegáti strany, kterou úřady označily za prokazatelně pravicově extremistickou, sejít 4. a 5. července. Je to přesně 100 let po říšském sjezdu Národně socialistické německé dělnické strany (NSDAP), který se odehrál v nedalekém Výmaru. Kritika zazněla od politiků i historiků, AfD ji odmítá.

Kim Čong-un otevřel bytovou čtvrť pro rodiny vojáků KLDR padlých v cizině

Severokorejský vůdce Kim Čong-un otevřel v Pchjongjangu novou bytovou čtvrť pro rodiny vojáků, kteří padli při vojenských operacích v zahraničí. V noci na dnešek o tom informovala agentura Reuters.

Zelenskyj pod tlakem, Galuščenko se pokusil uprchnout z Ukrajiny

Bývalý ukrajinský ministr energetiky German Galuščenko byl v neděli na žádost Národního protikorupčního úřadu Ukrajiny (NABU) a Speciální protikorupční prokuratury (SAPO) zadržen během pokusu o útěk z Ukrajiny. Galuščenko je podezřelý ze zapojení do korupčního skandálu, který loni otřásl vládou Volodymyra Zelenského.

Ruská Brjanská oblast zažila největší dronový ukrajinský útok, uvedl gubernátor

Ukrajinská armáda na západoruskou Brjanskou oblast v neděli podnikla nejrozsáhlejší dronový útok, jaký některý z ruských regionů zažil během jediného dne od začátku ruské invaze do sousední země v únoru 2022. Gubernátor Alexandr Bogomaz to dnes ráno napsal na telegramu. Několik obcí a část města Brjansk po nedělních útocích zůstalo několik hodin bez elektřiny a tepla. Rusko podle ukrajinského letectva k nočnímu útoku použilo kromě desítek dronů hypersonické protilodní střely.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama