Reklama
4 C
Czech
Čtvrtek 26. 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

Pumpy v Německu budou smět zdražit jen jednou denně

Německý Spolkový sněm schválil první balík opatření proti prudkému růstu cen benzinu a nafty. Čerpací stanice budou smět ceny zvyšovat jen jednou denně v poledne, zlevňovat ale mohou dál kdykoli. Vláda zároveň připouští, že jeden zásah nejspíš stačit nebude.

Izrael uvedl, že zabil šéfa námořnictva íránských revolučních gard

Izraelský ministr obrany Jisrael Kac dnes uvedl, že izraelská armáda "eliminovala" velitele námořnictva íránských revolučních gard Alírezu Tangsírího. Izraelský premiér Benjamin Netanjahu vzápětí uvedl, že Tangsírí měl na rukou krev a pohrozil dalšími útoky. Izraelská armáda sdělila, že spolu s Tangsírím byli zabiti další členové vedení revolučních gard, včetně šéfa zpravodajských služeb námořnictva Benháma Razajího.

Klíčové zbraně včetně těch amerických stále putují na Ukrajinu

Dohodnuté spojenecké dodávky zásadních zbraní pro Ukrajinu pokračují, včetně amerických zbraní, bez ohledu na íránskou válku. Řekl to dnes generální tajemník Severoatlantické aliance Mark Rutte. Reagoval tím na informace listu The Washington Post, podle něhož Spojené státy uvažují, že některé zbraně určené pro Ukrajinu, která se brání ruské agresi, pošlou místo toho na Blízký východ.

Pákistán obnovil vojenské operace proti Afghánistánu, oznámil Islámábád

Pákistán obnovil vojenské operace proti Afghánistánu, oznámil dnes podle agentury Reuters mluvčí pákistánského ministerstva zahraničí. Boje, které si vyžádaly stovky obětí, v minulém týdnu Islámábád dočasně přerušil kvůli islámskému svátku íd al-fitr.

Izrael prý na žádost Pákistánu souhlasil, že nezabije šéfa íránské diplomacie

Izrael na žádost Pákistánu souhlasil, že neprovede atentát na íránského ministra zahraničí Abbáse Arakčího a předsedu parlamentu Muhammada Kalíbafa. S odkazem na pákistánský zdroj to dnes napsala agentura Reuters. USA podle deníku The Washington Post mezitím uvažují o tom, že některé zbraně určené pro Ukrajinu pošlou místo toho na Blízký východ.

Trh s ropou se ocitl v backwardaci. Co to znamená?

Ceny ropy jsou od začátku války na Blízkém východě sužovány extrémní volatilitou. Přestože po americkém oznámení obnovení diplomacie s Íránem klesly, stále se drží na zvýšených úrovních kvůli přetrvávajícím rizikům. Krátkodobé a střednědobé futures kontrakty na ropu se obchodují dráž než dlouhodobé. Trhy tak očekávají budoucí pokles cen ropy. Ceny černého zlata sice rostou, zatím však jen mírně.

Íránské vedení s USA jedná, ale bojí se to přiznat, řekl Trump

Donald Trump trvá na tom, že íránské vedení s jeho vládou jedná, ačkoliv Teherán to popírá. Trump ve středu prohlásil, že íránští činitelé to nechtějí přiznat, protože se bojí, že by je zabili "jejich vlastní lidé". Americký prezident to řekl několik hodin poté, co mluvčí Bílého domu Karoline Leavitt uvedla, že Spojené státy jsou velmi blízko dosažení svých cílů v této válce.

Není to válka. Trump pobouřil komentáři o Íránu

Americký prezident Donald Trump ve středu republikánům vysvětlil, proč se v souvislosti s Íránem vyhýbá označení „válka“. Důvodem je skutečnost, že údery neschválil Kongres. Vyvolal tím pobouření v americké společnosti. Podle některých názorů přiznal, že vojenské operace na Blízkém východě jsou ilegální.

Belgický soud řeší klimatickou žalobu farmáře proti TotalEnergies

Belgický soud uznal svou pravomoc v přelomové klimatické žalobě proti ropné společnosti TotalEnergies. Verdikt ale zatím nepadl. Soud v Tournai ho odložil na 9. září, protože chce počkat na podobné rozhodnutí ve Francii. Případ už teď poutá pozornost, protože jde o první takovou žalobu v Belgii.

Masový hrob v Keni ukrýval desítky mrtvých těl, převážně kojenců

Vyšetřovatelé ve městě Kericho v Keni exhumovali z hromadného hrobu přibližně 32 těl, z nichž většinu tvoří děti. Šokující nález nyní vyvolává řadu otázek, na které se snaží odpovědět policie i forenzní experti.

Běloruský vůdce Lukašenko při návštěvě KLDR uctil památku sovětských vojáků

Běloruský vůdce Alexandr Lukašenko při dnešní návštěvě KLDR společně se severokorejským vůdcem Kim Čong-unem uctil památku sovětských vojáků, kteří padli při osvobození Koreje od japonské okupace na konci druhé světové války. Uvedla to běloruská státní agentura Belta. Podle agentury AP běloruský ministr zahraničí Maxim Ryženkov oznámil, že oba státníci podepíší smlouvu o přátelství a spolupráci mezi zeměmi.

Bitcoin se drží nad 71 tisíci dolary

Bitcoin se po divokém týdnu znovu uklidnil a drží se nad hranicí 71 tisíc dolarů. Trhům pomohl pokles ceny ropy pod 100 dolarů za barel, který přišel po zprávách o americkém návrhu patnáctibodového plánu na ukončení konfliktu s Íránem. Na trzích tak znovu ožila chuť riskovat.

KOMENTÁŘ: Americký kreditní trh obchází strach. Ekonomice může zlomit vaz „stínové bankovnictví“

Člověk někam vloží peníze a pak je nemůže vybrat – to je tradiční noční můra investorů. Naneštěstí se teď stává realitou u některých amerických privátních kreditních fondů. Jejich zdánlivě nenápadný byznys je natolik napojený na tradiční banky a aktuální strach z AI transformace, že může v nejhorším případě odšpuntovat další globální krizi.

Dánská premiérka Frederiksen po volbách formálně podala demisi

Dánská premiérka Mette Frederiksen dnes podala demisi vlády do rukou krále Frederika X. Oznámil to královský palác. Tříčlenná vládní koalice v čele se Sociální demokracií premiérky v úterních volbách přišla o většinu v parlamentu.

Velká zelená zeď. Čína mění druhou největší poušť světa

Čína staví další velkou zeď. Nebuduje ji ale z hlíny a kamenů a nemá sloužit k obraně země před nepřáteli. Velká zelená zeď, rozsáhlý pás stromů a keřů lemující spodní část severních pouští, má jiný cíl – zastavit neustálý postup desertifikace. Tento masivní megaprojekt funguje jako vysavač oxidu uhličitého.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama