-2.4 C
Czech
Čtvrtek 19. 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

Plastové lahve z Kanady ze 60. let vyplavilo moře na skotské Orkneje

Na pláži Howar Sands na skotském souostroví Orkneje se objevily plastové lahve ze 60. a 70. let. Podle všeho pocházejí z kanadského Newfoundlandu a Labradoru. Dobrovolníci je našli při pravidelném úklidu pobřeží.

Princ William otevřeně promluvil o duševním zdraví a mužských emocích

Princ William překvapil posluchače britského rádia upřímným rozhovorem o vlastním duševním zdraví. Otevřeně mluvil o emocích, mužských vzorech i o tom, proč je důležité naučit se porozumět sám sobě. Téma, které bývá často tabu, posunul do hlavního vysílacího času.

Lavina u jezera Tahoe zabila osm lyžařů

Po úterním pádu laviny nedaleko jezera Tahoe v severní Kalifornii zemřelo osm lyžařů a po jednom se dál pátrá. Záchranáři už dříve v horské divočině vytáhli šest dalších lidí, kteří lavinu přežili, ale zůstali uvěznění pod sněhem a ledem.

V souvislosti s vraždou aktivisty Deranqueho francouzská policie zadržela už 11 lidí

Francouzská policie pokračuje ve vyšetřování brutální vraždy 23letého studentského aktivisty Quentina Deranqueho. Úřady nyní zadržely další dvě osoby, čímž se celkový počet podezřelých zvýšil na jedenáct. Jedním ze zadržených je i asistent francouzského poslance. Podle vyšetřovatelů za útokem pravděpodobně stojí radikální levice.

Bitcoin se drží u 68 tisíc dolarů a trh zklidňuje deriváty

Bitcoin se ve středu drží poblíž hranice 68 tisíc dolarů a po bouřlivějším začátku měsíce se obchoduje v poměrně úzkém pásmu. Od 6. února se největší kryptoměna pohybuje zhruba mezi 65 100 a 72 000 dolary, přičemž po výprodeji z 5. února postupně klesla i krátkodobá volatilita.

Japonský parlament potvrdil ve funkci premiérku Takaiči, vláda je beze změn

Dolní komora japonského parlamentu dnes podle očekávání zvolila premiérkou dosavadní šéfku vlády Sanae Takaiči, jejíž Liberálnědemokratická strana (LDP) získala v nedávných předčasných volbách dvoutřetinovou většinu. Staronová premiérka následně beze změn uvedla do funkce svůj dřívější kabinet, napsala agentura Kjódó.

Írán a Rusko provedou společné vojenské cvičení v Ománském moři

Írán a Rusko uskuteční ve čtvrtek společné vojenské cvičení v Ománském moři a severní části Indického oceánu, píše agentura Fars. Cílem cvičení je podle íránského námořnictva koordinace společných opatření pro boj proti aktivitám ohrožujícím námořní bezpečnost. Oznámené cvičení následuje krátce po dvoudenním cvičení íránských revolučních gard v Hormuzském průlivu začátkem tohoto týdne.

USA zabily 11 lidí při třech dalších leteckých úderech v Karibiku a Pacifiku

Americká armáda zabila 11 lidí při dalších třech leteckých úderech na lodě v Karibiku a východním Tichém oceánu, jejichž posádky podle ní pašovaly drogy. Velitelství americké armády SOUTHCOM, které má na starosti veškeré operace v Karibiku a Střední a Jižní Americe, pondělní útoky oznámilo v úterý na sociální síti X. Podle agentury AP tak vzrostl počet obětí amerických úderů v Karibiku a Tichém oceánu na nejméně 145.

Slovensko vyhlásilo stav ropné nouze

Slovenská vláda sahá do nouzových zásob ropy, aby udržela plynulé zásobování trhu po výpadku dodávek přes Ukrajinu. Rafinerie Slovnaft má získat čas na přechod na alternativní trasu a návrat k plnému provozu.

Nikdo neví, kde jsou. Z detenčních táborů v Sýrii uprchli zahraniční členové IS

Svržení režimu Bašára Asada a ofenziva proti kurdským milicím v Sýrii vedly k chaosu, během něhož uprchly tisíce lidí z detenčních táborů pro členy Islámského státu (IS) a jejich příbuzné. Byli mezi nimi i členové radikálního hnutí ze zahraničí. Nikdo neví, kde se nacházejí. Okno k útěku se otevřelo během přesunu vězňů ze Sýrie do Iráku.

Rusko v noci podle Ukrajiny zaútočilo 126 drony a balistickou raketou

Rusko v noci na dnešek zaútočilo na Ukrajinu 126 drony a jednou balistickou raketou Iskander-M. Na síti Telegram to oznámilo ukrajinské letectvo s tím, že stovku dronů se podařilo obraně zneškodnit. Šéf vojenské správy Záporožské oblasti Ivan Fedorov v noci oznámil, že ruský večerní úder na město Záporoží si vyžádal nejméně jednoho mrtvého a šest zraněných. Ukrajina od února 2022 vzdoruje ruské invazi.

KOMENTÁŘ: Něco mezi investicí a hazardem. Na této platformě se tipují i výsledky války

Z USA se do světa šíří fenomén takzvaných predikčních trhů, na kterých se investoři snaží odhadovat průběh nejrůznějších událostí. Tipují se ceny komodit, termíny konce válečných konfliktů a sportovní výsledky. A lidé mají podezření, že některé tipy jsou až podezřele přesné.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama