Reklama
11.2 C
Czech
Středa 18. 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

Izrael zasáhl centrum Bejrútu bez výzvy k evakuaci, úřady hlásí 12 mrtvých

Izrael dnes provedl několik úderů napříč Libanonem, včetně Bejrútu, východního údolí Bikáa a jižní části země. Útoky si vyžádaly přes deset obětí a desítky zraněných, píší agentury Reuters a AFP. Izraelské síly dnes ráno zasáhly hustě obydlenou čtvrť Zukák El-Blat v centru Bejrútu bez předchozí výzvy k evakuaci tamních obyvatel, uvedla agentura NNA. Podle aktualizované bilance libanonského ministerstva zdravotnictví vzrostl počet obětí dnešních izraelských útoků na centrální čtvrti Bejrútu z původních šesti na nejméně 12, zatímco počet zraněných stoupl z 24 na 41.

Fed ve středu oznámí rozhodnutí o sazbách. Snížení se neočekává

Očekává se, že Federální rezervní systém (Fed) ve středu oznámí, že ponechá úrokové sazby na současné úrovni. Kvůli válce s Íránem amerického prezidenta Donalda Trumpa čelí obtížné situaci. Hrozí nárůst inflace, která se již nyní pohybuje nad dvouprocentním cílem, a současně zpomaluje trh práce.

Čističky odpadních vod zvládnou i zbytky jídla a uleví skládkám

Každý den končí tuny jídla v odpadcích. Zmizí v pytlích a končí na skládkách, kde už jen škodí. Přitom by mohly dál sloužit. Výzkum z Georgia Institute of Technology ukazuje, že řešení už existuje a není daleko.

Šéf protiteroristického střediska USA rezignoval. Nesouhlasil s válkou s Íránem

Šéf amerického Národního protiteroristického střediska (NCTC) Joe Kent rezignoval na svou funkci. Důvodem je nesouhlas s údery na Írán, který podle něj nepředstavoval žádnou hrozbu. Americký prezident Donald Trump reagoval slovy, že Kent byl milý, ale slabý chlap.

Trump tlačí na spojence kvůli Hormuzskému průlivu, ti ale couvají

Bílý dům se snaží rychle získat veřejnou podporu spojenců pro ochranu Hormuzského průlivu, klíčové trasy pro světový obchod s ropou. Washington tlačí hlavně na to, aby se státy přihlásily alespoň politicky, protože nervozita na trzích roste a ceny energií jsou citlivé na každý další vývoj.

Rulík končí u reprezentace a míří do Kladna

Radim Rulík po květnovém mistrovství světa skončí u české hokejové reprezentace a od příští sezony převezme extraligové Kladno. Spekulace z posledních dnů tak dostaly definitivní podobu. Rytíři získají trenéra, který se po práci u národního týmu vrací ke každodennímu klubovému režimu.

Američanku Kouri Richins, která napsala knihu o truchlení po manželovi, uznala porota vinnou z vraždy

Bizarní případ Kouri Richins, autorky úspěšné dětské knihy o truchlení po manželovi, skončil verdiktem poroty v Utahu, která Kouri uznala vinnou z vraždy. Žena v roce 2022 otrávila svého muže Erica fentanylem přimíchaným do nápoje.

Při íránském útoku zahynul v Abú Zabí civilista, přístav ve Fudžajře uzavřen

Při dopadu úlomků zneškodněné íránské balistické střely dnes zahynul v Abú Zabí civilista s pákistánským občanstvím, uvedly podle agentury AFP emirátské úřady. Kvůli íránským útokům SAE znovu pozastavila provoz v ropném přístavu Fudžajra. Íránským úderům dnes ráno čelila protivzdušná obrana také v Kataru a Saúdské Arábii. V Kuvajtu byli v důsledku vzdušného útoku zraněni dva zdravotníci. Podle předsedy íránského parlamentu americká vojenská přítomnost regionu bezpečnost nepřinese, tu musí zajistit tamní státy. Teherán v odvetě za izraelské a americké údery již třetím týdnem útočí na státy Perského zálivu, kde se nacházejí vojenské objekty Spojených států.

Válka s Íránem dopadá na světovou ekonomiku

Válka s Íránem přestává být jen bezpečnostní krizí na Blízkém východě a stále víc se mění v ekonomický problém pro velkou část světa. Nejtvrději dopadá na země v Asii závislé na dovozu energií, ale tlak se začíná přelévat i do Evropy. Nejde přitom jen o dražší ropu. Státy už sahají k mimořádným opatřením, aby udržely v chodu dopravu, úřady i běžný život.

EU pomůže Ukrajině s opravou ropovodu Družba, hotova má být do měsíce a půl

Ukrajina přijala od Evropské unie nabídku pomoci a financování při obnově dodávek ruské ropy ropovodem Družba na Slovensko a do Maďarska, uvedli dnes šéf summitů EU António Costa a předsedkyně Evropské komise Ursula von der Leyenová. Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj v dopise adresovaném Evropské komisi podle agentury Reuters uvedl, že oprava ropovodu poničeného ruským útokem se chýlí ke konci a hotova má být do měsíce a půl.

Izrael zabil šéfa íránské bezpečnostní rady Larídžáního a šéfa milic basídž

Šéf íránské Nejvyšší rady národní bezpečnosti Alí Larídžání byl zabit při nočním vzdušném úderu, uvedl dnes podle agentury Reuters izraelský ministr obrany Jisrael Kac. Írán Larídžáního smrt nepotvrdil. Íránská státní média mezitím zveřejnila údajný Larídžáního vzkaz psaný rukou. O cíleném útoku na Larídžáního již ráno informovala izraelská média. Náčelník generálního štábu izraelské armády Ejal Zamir poté uvedl, že v noci bylo dosaženo významných úspěchů při likvidaci cílů.

Sebedůvěra Trumpa nezachrání. Válka v Íránu je risk

Americko-izraelská válka proti Íránu vstoupila do třetího týdne. Prezident Donald Trump působí sebejistě. V pondělí během více než hodinového projevu hovořil o Blízkém východě, rekonstrukci Kennedyho vesmírného střediska, výstavbě tanečního sálu v Bílém domě, letošním mistrovství světa ve fotbale a řadě dalších témat, jako by se nic důležitého nedělo. Válka se však neptá.

Zelenskyj: Rusko získalo za dva týdny války s Íránem 10 miliard dolarů

Rusko za dva týdny války s Íránem vydělalo 10 miliard dolarů (zhruba 240 miliard korun). Podle serveru Business Insider to řekl ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Šéf Kyjeva varoval, že čím déle bude konflikt na Blízkém východě trvat, tím více bude ruský prezident Vladimir Putin moci válku v jeho zemi protahovat.

USA a Izrael zaútočily na Írán bez varování spojenců, uvedl Costa

Spojené státy a Izrael se rozhodly zahájit útoky proti Íránu, aniž by o tom informovaly své spojence. Pro EU to přitom znamená vážné riziko pro její bezpečnost, zejména ekonomickou bezpečnost, dále riziko zvyšování mezinárodního napětí a rovněž zvýšené riziko hrozby terorismu. V rozhovoru s novináři z projektu European Newsroom (ENR) to uvedl předseda Evropské rady António Costa. ENR sdružuje tiskové agentury z celé Evropy a ČTK je jeho členem.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama