2.3 C
Czech
Neděle 22. 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

V Bajkalu na Sibiři se utopila skupina čínských turistů. Propadli se ledem

Sedm čínských turistů zahynulo v pátek na zamrzlém jezeře Bajkal ve východní Sibiři poté, co se dodávka s turisty propadla ledem. Neštěstí se stalo poblíž severního cípu ostrova Olchon a jde již o druhou smrtelnou nehodu v této oblíbené turistické oblasti od začátku roku.

Voborníková získala svou první olympijskou medaili

Tereza Voborníková získala bronzovou medaili v závodě žen s hromadným startem na olympijských hrách. Po chybě hned při prvním výstřelu se postupně propracovala z hloubi pole až do boje o zlato a po poslední střelbě dokonce vedla.

Ruská tajná služba FSB označila síť Telegram za bezpečnostní riziko

Ruská vnitřní tajná služba FSB označila sociální síť Telegram za bezpečnostní riziko. Ruská armáda podle ní jejím užíváním ohrožuje životy vojáků na ukrajinské frontě. S odkazem na sdělení FSB o tom dnes informuje agentura DPA. Telegram v Rusku používají miliony lidí, je považován za důležitý zdroj volného přístupu k informacím. Podle DPA tak nyní zpravodajská služba přiživuje spekulace o ukončení této služby v Rusku.

Fico pohrozil Ukrajině zastavením dodávek elektřiny, pokud neobnoví tranzit ropy

Slovenský premiér Robert Fico pohrozil Ukrajině zastavením dodávek elektřiny ze Slovenska, pokud Kyjev v pondělí neobnoví tranzit ropy na Slovensko. Plyne to z dnešního Ficova prohlášení, které má ČTK k dispozici. Dodávky ruské ropy přes Ukrajinu ropovodem Družba na Slovensko a do Maďarska jsou přerušeny po lednových útocích na ukrajinskou energetickou infrastrukturu.

V Itálii zemřel dvouletý Domenico po transplantaci poničeného srdce

V neapolské nemocnici zemřel dvouletý chlapec Domenico, jehož osud sledovala celá Itálie po transplantaci srdce, které bylo při transportu poškozeno kvůli špatnému chlazení. Informovala o tom dnes s odvoláním na nemocnici agentura DPA.

Ukrajina útočila v Udmurtsku v hloubi ruského území

Udmurtská republika na východě evropské části Ruska hlásí nejméně 11 raněných při údajném ukrajinském vzdušném útoku. Tři lidé byli převezeni do nemocnice, uvedl dnes ráno na telegramu regionální ministr zdravotnictví Sergej Bagin.

Maďarsko blokuje půjčku ve výši 90 miliard eur pro Ukrajinu kvůli poškozenému plynovodu

Maďarsko zablokovalo klíčovou půjčku Evropské unie pro Ukrajinu ve výši 90 miliard eur. Spor se točí kolem poškozeného ropovodu Družba, kterým do země proudí ruská ropa. Budapešť tvrdí, že Kyjev tok zastavil z politických důvodů před dubnovými volbami.

Britská vláda zvažuje vyřazení Andrewa z nástupnictví

Britská vláda zvažuje zákon, který by Andrewa Mountbatten-Windsora vyřadil z linie nástupnictví na trůn. Králův bratr je dál osmý v pořadí, i když přišel o tituly včetně oslovení „princ“. Debata se znovu rozjela po jeho čtvrtečním zatčení a následném propuštění s tím, že zůstává vyšetřovaný.

Trump podepsal globální desetiprocentní tarify

Donald Trump podepsal zavedení celosvětového desetiprocentního dovozního cla a oznámil další kroky, které mohou vést k dodatečným tarifům. Přichází to poté, co americký Nejvyšší soud zablokoval jeho předchozí postup u cel a prezident ostře zaútočil na část soudců.

Hrozba války mezi USA a Íránem může znovu srazit bitcoin

Možný americký úder na Írán zvyšuje nervozitu na trzích a kryptoměny z toho obvykle netěží. Analytici čekají, že při eskalaci by investoři dál omezovali riziko a tlak na bitcoin i ethereum by zesílil, zvlášť v prostředí už rozjetého medvědího trhu.

Jágr naznačil konec hráčské kariéry

Jaromír Jágr naznačil, že se už jako hráč na led nejspíš nevrátí. Fanouškům vzkázal, že by se musel stát zázrak, aby ještě nastoupil v zápase. Naposledy hrál v extralize za Kladno 21. prosince v Liberci.

V Indii upálili ženu s kojencem kvůli obvinění z čarodějnictví

Ve východoindickém státě Džárkhand zatkla policie čtyři osoby v souvislosti s brutálním útokem, při němž byla upálena žena a její desetiměsíční syn. Oběti byly místními obyvateli obviněny z čarodějnictví.

Nvidia míří s 30 miliardami do nového kola OpenAI

Nvidia se chystá investovat 30 miliard dolarů do příštího investičního kola OpenAI. Vstup má proběhnout výměnou za podíl ve firmě, bez závazku, že OpenAI bude za získané peníze kupovat čipy právě od Nvidie.

Tragédie na Grossglockneru má dohru u soudu: Horolezec dostal za smrt partnerky podmínku

Rakouský soud uznal sedmatřicetiletého amatérského horolezce vinným z usmrcení z nedbalosti. Jeho přítelkyně podlehla podchlazení zhruba 50 metrů pod vrcholem Grossglockneru, kde ji nechal samotnou a odešel hledat pomoc. Soudce zdůraznil, že jako zkušenější partner za ni nesl odpovědnost.

Andrew byl propuštěn po 11 hodinách, policie pokračuje v prohlídkách

Policie pokračuje druhým dnem v prohlídkách na Royal Lodge ve Windsoru, někdejším domově Andrewa Mountbatten-Windsora. Bývalý princ byl po zhruba 11 hodinách ve vazbě ve čtvrtek večer propuštěn s tím, že zůstává vyšetřovaný. Případ souvisí s podezřením na zneužití veřejné funkce a s prověřováním stížnosti, která se týká údajného sdílení důvěrných materiálů s Jeffrey Epsteinem.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama