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

Doporučujeme

Plán útoku na základnu využívanou USA téměř jistě řídil Írán, řekl Burnham

Plánovaný zářijový útok na britskou leteckou základnu Fairford využívanou Spojenými státy téměř určitě řídily íránské revoluční gardy, prohlásil dnes podle agentur britský premiér Andy Burnham. Britská diplomacie si dnes kvůli tomu předvolala íránského velvyslance v zemi.

AI podléhá méně bezpečnostním pravidlům než mléko, tvrdí prezident Microsoftu

Umělá inteligence podle prezidenta Microsoftu Brada Smithe podléhá slabší bezpečnostní kontrole než běžné domácí spotřebiče nebo potraviny. Vyzval proto k zavedení celosvětových pravidel, nezávislému posuzování nových systémů a vytvoření mechanismů, které umožní zastavit AI, pokud se vymkne kontrole.

Trump se obrací na ruskou naftu, experti však výrazný pokles cen neočekávají

Americký prezident Donald Trump chce před listopadovými volbami do Kongresu snížit rekordní ceny motorové nafty. Dohodl proto s Ruskem obnovení dodávek paliva na světové trhy a oznámil také energetické příměří mezi Moskvou a Kyjevem. Ekonomové však pochybují, že jeho kroky přinesou řidičům výraznou úlevu.

Tygr rozsápal muže v britském národním parku. Svědci popisují děsivé chvíle

Návštěva zoologického parku Yorkshire Wildlife Park nedaleko britského Doncasteru skončila tragédií. Muž, který se za dosud nevyjasněných okolností dostal do výběhu tygrů, byl jednou ze šelem napaden a na místě zemřel. Policie nyní vyšetřuje okolnosti neštěstí.

KOMENTÁŘ: Akciím už se daří čtyři roky v kuse. Mají se investoři bát blízkého pádu?

V pondělí 12. října 2026 uplynuly čtyři roky od začátku takzvaného býčího trhu na amerických akciích. Třebaže historické statistiky ukazují, že by se období růstu a lámání rekordů mělo chýlit ke konci, na trzích tomu nic nenasvědčuje. Jak dlouho vůbec takový tradiční býčí trh trvá?

Nobelovu cenu za ekonomii získali ekonomové Robert Hall a Michael Woodford

Letošní Nobelovu cenu za ekonomii získali američtí vědci Robert E. Hall a Michael Woodford za výzkum mikroekonomických základů makroekonomické stabilizace. Dnes to oznámila Švédská královská akademie věd. Po týdnu tak skončilo vyhlašování letošních nositelů tohoto prestižního ocenění, kdy byli postupně zveřejňováni laureáti cen za lékařství, fyziku, chemii, literaturu a mír.

Klimatické změny ohrožují přirozené prostředí vorvaňů

Vorvani v jihozápadní části Indického oceánu mohou do konce století přijít o značnou část svého přirozeného prostředí. Rostoucí teploty mění podmínky v oceánu a ovlivňují oblasti, kde tito mořští savci nacházejí potravu. Nový výzkum zároveň odhalil místa, která by pro ně mohla zůstat důležitá i v budoucnu.

Ovce jako nástroj zastrašování. Izraelští osadníci útočí na Palestince a vyhánějí je z domovů

Násilí izraelských osadníků na okupovaném Západním břehu Jordánu stále častěji zasahuje palestinské pastevce a zemědělce. Podle Organizace spojených národů (OSN) letos došlo k více než 1600 incidentům. Rozšiřování osadnických farem připravuje místní rodiny o pastviny, stáda i domovy.

Moskva i Kyjev hlásí desítky sestřelených dronů, kterými v noci útočil nepřítel

Ruské ministerstvo obrany dnes ráno oznámilo noční sestřelení 151 ukrajinských dronů nad deseti ruskými regiony, anektovaným poloostrovem Krym a nad Černým mořem. O škodách nebo obětech se nezmiňuje. Ukrajinské letectvo uvedlo, že Moskva v noci na dnešek na Ukrajinu vyslala 121 útočných dronů, z nichž 89 se podle předběžných údajů podařilo zneškodnit. Varovalo, že nálety pokračují.

Severní Korea opět provokuje. Odpálila několik balistických střel

Severní Korea v pondělí odpálila několik balistických raket, přičemž nejméně dvě z nich dopadly do Japonského moře mimo výlučnou ekonomickou zónu Japonska. Japonsko, USA i Jižní Korea úzce spolupracují na analýze startu a trajektorie letu. Pchjongjang totiž začátkem října uvedl, že otestoval nový typ balistické střely schopné měnit dráhu letu.

Trumpova dohoda s Ruskem o dodávkách nafty vyvolala odpor i mezi republikány

Americký prezident Donald Trump čelí rostoucí kritice kvůli dohodě s Ruskem o dodávkách nafty. Proti jeho rozhodnutí se postavili nejen demokraté, ale také někteří republikáni. Podle nich dohoda porušuje americké zákony a pomáhá financovat ruskou válku na Ukrajině. Trump naopak tvrdí, že chce především snížit ceny pohonných hmot.

Húsíové znovu zaútočili na letiště v Rijádu. Během dvou dnů zemřelo 14 lidí

Mezinárodní letiště v saúdskoarabském Rijádu se během víkendu stalo terčem dvou smrtících útoků jemenských Húsíů. Při sobotním úderu zahynulo 13 lidí a více než 300 dalších utrpělo zranění. V neděli následoval další zásah, který si vyžádal jednu oběť a 11 zraněných. Húsíové varovali, že budou v útocích pokračovat, a vyzvali letecké společnosti i cestující, aby se vyhýbali saúdskoarabským letištím.

Akcie mobilních operátorů se propadly. Za výprodejem stojí plány SpaceX

Společnost SpaceX Elona Muska oznámila další významný krok k vytvoření vlastní mobilní sítě ve Spojených státech. Od investiční firmy Grain Management kupuje licence k využívání rádiových frekvencí, které mají umožnit kombinovat satelitní a pozemní mobilní připojení. Investoři na zprávu reagovali prudkým výprodejem akcií tradičních operátorů. Verizon, AT&T a T-Mobile přišly během jediného dne dohromady o přibližně 62 miliard dolarů tržní hodnoty.

Mezi Ukrajinou a Ruskem podle Trumpa začíná platit energetické příměří

Ve válce, kterou Rusko vede proti Ukrajině, podle amerického prezidenta Donalda Trumpa s okamžitou platností začíná energetické příměří. Obě strany s ním souhlasily, tvrdí na své sociální síti Truth Social, kde také vyzývá, aby toto příměří nikdo neporušil. Trump žádné bližší podrobnosti neuvedl, a není tak zřejmé, co přesně má být součástí příměří. Brzy po jeho dnešním oznámení ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj informoval o ruských útocích na energetická zařízení v Kyjevě a v Charkovské oblasti.

Projektily zasáhly v Hormuzském průlivu nejméně dva tankery za 24 hodin

Nejméně dva tankery v Hormuzském průlivu za posledních 24 hodin zasáhly neznámé projektily. Obě posádky jsou v bezpečí, informovala podle agentury Reuters britská agentura pro námořní bezpečnost UKMTO.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama