Reklama
10.4 C
Czech
Pondělí 30. 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

Zloději ukradli přes 400 tisíc tyčinek KitKat

Z Evropy zmizela zásilka zhruba 12 tun čokolád KitKat, která mířila z Itálie do Polska. Podle Nestlé šlo o 413 793 kusů a spolu s nákladem se ztratil i celý vůz. Firma uvedla, že zásilka je stále nezvěstná.

Americké emise za tři dekády stály svět 230 bilionů korun, vypočítala studie

Spojené státy za poslední tři desetiletí způsobily světu ekonomické škody v hodnotě zhruba 10 bilionů dolarů (230 bilionů korun). Vyplývá to z nové studie, která se snaží vyčíslit dopady klimatické změny na globální ekonomiku. Paradoxní přitom je, že přibližně čtvrtina těchto ztrát dopadla přímo na samotné USA.

Novým vrchním velitelem barmské armády se po 15 letech stal Ye Win U

Ye Win U se dnes stal novým vrchním velitelem barmské armády a faktickým vůdcem vládnoucí junty. Jeho předchůdce Min Aun Hlain, který vedl armádu 15 let, byl nominován jako kandidát pro prezidentskou volbu, napsala agentura Reuters s odvoláním na média vlastněná armádou. V Barmě je od převratu v roce 2021 občanská válka.

KOMENTÁŘ: Index strachu kvůli Íránu olizuje dno. Nedávná historie ukazuje, že bylo i hůř

Trhy se kvůli probíhající válce v Íránu dál halí do červených čísel, v porovnání s loňskou celní válkou, začátkem konfliktu na Ukrajině nebo covidovou pandemií však reakce zdaleka neni tak razantní. Které indikátory ukazují, že investoři doufají ve šťastný konec?

Ruský tanker je u Kuby, Trump proti tomu nemá výhrady

Ruský tanker s ropou je v kubánských vodách a během dne dopluje na ostrov. Americký prezident Donald Trump, který na ostrovní zemi zvýšil tlak, nyní podle agentury Reuters prohlásil, že nemá výhrady proti tomu, aby cizí země Kubu zásobovaly. Reuters poznamenal, že Trump tak naznačil změnu přístupu vůči Havaně.

Děkujeme, Trumpe! Američané kvůli válce s Íránem ruší dovolené v zahraničí

Plánování dovolené v zahraničí se pro Američany stává výzvou, kterou raději odkládají. Hlavním důvodem je geopolitický chaos, podceňovaný administrativou Donalda Trumpa, a s tím související dopady na ekonomiku. Největším problémem je v současnosti válka s Íránem. Zdražují pohonné hmoty, což se promítá i do cen letenek. Ohrožuje to především nízkonákladové letecké společnosti.

Jeden mrtvý a osm zraněných při dronovém útoku na ruský Taganrog

Jeden člověk zemřel a osm utrpělo zranění při náletu ukrajinských dronů na město Taganrog v jihoruské Rostovské oblasti, informoval gubernátor Jurij Sljusar na telegramu. Podle obyvatel města na březích Azovského moře šlo o největší útok na Taganrog od začátku ruské invaze na Ukrajinu. Napsal to telegramový kanál Astra. Ukrajina, která se ruské agresi brání od února 2022, hlásí ruské útoky v různých regionech.

Trump řekl Financial Times, že USA by se mohly zmocnit íránského ostrova Charg

Spojené státy by se mohly zmocnit íránského ostrova Charg. V rozhovoru s listem Financial Times (FT) zveřejněným v noci na dnešek to prohlásil americký prezident Donald Trump. Ostrov, který leží asi 25 kilometrů od íránské pevniny, slouží jako exportní terminál pro 90 procent vývozu ropy z islámské republiky.

Poleví napětí? Trump vidí dohodu s Íránem, Pákistán připravuje mírové rozhovory

Pákistán bude brzy hostit mírové rozhovory mezi USA a Íránem, uvedl tamní ministr zahraničí Išak Dar. Odehrát by se měly v nadcházejících dnech, více podrobností nicméně neposkytl. Režim v Íránu se změnil, dohodu můžeme uzavřít brzy, zopakoval americký prezident Donald Trump, který i tak zvažuje okupaci ostrova Charg.

Ve Finsku se zřítily dva drony. U jednoho už se potvrdilo, že byl ukrajinský

Na jihu Finska poblíž města Kouvola se v neděli zřítily dva neidentifikované drony. Finské ministerstvo obrany událost vyšetřuje jako možné narušení územní celistvosti státu. Později se u jednoho z bezpilotních letounů potvrdilo podezření, že šlo o ukrajinský dron.

Procházka a Ulberg si to rozdají o titul na UFC 327

Jiří Procházka se vrací do boje o titul. Na galavečeru UFC 327 v Miami se 11. dubna utká s Carlosem Ulbergem o pás v polotěžké váze. Ten zůstal volný poté, co Alex Pereira oznámil přesun do těžké divize a titul uvolnil.

Kuba dostane ruskou ropu, Trump s tím souhlasí

Americký prezident Donald Trump oznámil, že Spojené státy nebudou bránit vplutí ruského tankeru s ropou na Kubu. Ostrov se už týdny potýká s výpadky proudu, nedostatkem paliva i dalšími dopady hluboké hospodářské krize.

Sobotních shromáždění proti Trumpovi se podle hnutí zúčastnilo osm milionů lidí

Sobotních shromáždění ve Spojených státech na protest proti politice amerického prezidenta Donalda Trumpa se zúčastnilo nejméně osm milionů lidí. Podle organizujícího hnutí No Kings (Žádní králové) jde o rekordní účast, napsala dnes agentura AFP. Dvě předchozí vlny protestů měly 12 milionů účastníků. V Los Angeles byli podle agentury Reuters zadrženi dva výtržníci kvůli napadení příslušníků bezpečnostních složek.

Pentagon se připravuje na několik týdnů trvající pozemní operaci, Írán je připraven

Íránské ozbrojené síly jsou připraveny na pozemní operaci Spojených států a jejich spojence v regionu potrestají, uvedl dnes podle agentury Reuters předseda íránského parlamentu Mohammad Bágher Ghálíbáf. O tom, že Pentagon se připravuje na několik týdnů trvající pozemní operaci v Íránu, informoval v sobotu deník The Washington Post (WP) s odvoláním na americké představitele. Nešlo by však o plnohodnotnou invazi, nýbrž o nájezdy speciálních jednotek a pěchoty. Pentagon se k tomu dosud nevyjádřil. USA, které s Izraelem od konce února podnikají vzdušné údery proti Íránu, mezitím posilují svou pozici na Blízkém východě.

Coinbase zkouší dostat krypto na trh s bydlením

Kryptoměny se znovu dostávají blíž k běžnému životu. Americká burza Coinbase se spojila se společností Better Home & Finance a chce lidem umožnit, aby použili bitcoin nebo USDC ze svého účtu jako zástavu pro půjčku na akontaci při koupi domu. Nešlo by tedy o samotnou hypotéku, ale o samostatný úvěr vedle ní.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama