Reklama
19.8 C
Czech
Neděle 5. dubna 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

Obrana bude stát víc. Česko řeší, kde na to vezme

Česká debata o výdajích na obranu už dávno není jen bezpečnostní téma. Stále víc jde i o rozpočet, priority státu a o to, co všechno lze ještě schovat pod kolonku obrana. Právě to je teď podstatou sporu mezi vládou a prezidentem Petrem Pavlem.

Údery od noci hlásí Kuvajt, SAE a Bahrajn, zasažena ropná zařízení

Údery Íránu hlásí od dnešního brzkého rána Kuvajt, Spojené arabské emiráty či Bahrajn. Uvádějí to agentury Reuters či AFP. Zasažena byly ropné a petrochemické areály, zařízení na odsolování vody či vládní budova. Nejsou hlášení ranění, hmotné škody jsou v některých případech značné.

Britská marmeláda bude muset kvůli dohodě s EU o potravinách upravit název

Marmeláda je už dlouho ikonickým britským pokladem. Recepty některých rodin se předávají z generace na generaci. Již brzy by se ale mohla na pultech britských obchodů mírně změnit její etiketa. Podle nové potravinářské dohody s EU bude muset být klasická marmeláda prodávána jako "citrusová marmeláda", upozornil server televize BBC.

Rusové informují o ukrajinských útocích na ropná zařízení v Baltu i jinde

Trosky sestřeleného nepřátelského dronu poškodily jeden z úseků ropovodu u ruského přístavu Primorsk, oznámil dnes gubernátor Leningradské oblasti Alexandr Drozděnko. Ukrajina, která se už pátým rokem brání ruské invazi, podle médií v nedávné době několikrát útočila na ruské přístavy Usť-Luga a Primorsk v Baltském moři, které jsou důležité pro vývoz ruské ropy.

Trump dal Íránu další ultimátum, bez dohody prý přijde peklo

Írán má již jen 48 hodin na uzavření dohody nebo uvolnění Hormuzského průlivu, jinak se na něj snese peklo. Uvedl to ve svém příspěvku na sociální síti Truth Social americký prezident Donald Trump.

USA v Íránu zachránily letce ze sestřeleného letounu F-15

Zvláštní americké jednotky v Íránu zachránily pohřešovaného letce ze sestřeleného amerického letounu F-15. Podle agentury Reuters to uvedly americké úřady. Později zprávu potvrdil na sociál síti Truth Social i americký prezident Donald Trump. Íránské revoluční gardy tvrdí, že zničily americký letoun, který se záchranné akce účastnil. Americká média píší o ztrátě dvou dopravních letounů, které uvázly v Íránu.

Izrael útočil v Libanonu, kde zničil další most přes řeku Lítání

Izraelská armáda v noci na dnešek zahájila další vlnu vzdušných úderů na Libanon. Z bejrútského jižního předměstí Dahíja byly hlášeny nejméně dvě exploze, píše agentura AFP. Izraelské letectvo útočilo také v údolí Bikáa na jihovýchodě Libanonu. Izraelská armáda dnes odpoledne také vyzvala k evakuaci více částí města Súr (či také Tyr) na jihu Libanonu. Izrael uvedl, že útočí proti cílům spojeným s militantním hnutím Hizballáh.

Posádka mise Artemis II překonala polovinu trasy mezi Zemí a Měsícem

Posádka lodi Orion překonala polovinu trasy mezi Zemí a Měsícem. S odvoláním na americký Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA) to dnes ráno napsala agentura AFP. Čtyři astronauti mise Artemis II budou první posádkou, která proletí kolem Měsíce od roku 1972. NASA mezitím zveřejnil první snímky Země, které pořídili členové této výpravy.

Papež na Velký pátek nesl kříž u Kolosea, mluvil se Zelenským a Herzogem

Papež Lev XIV. na Velký pátek absolvoval u Kolosea obvyklou křížovou cestu. Na rozdíl od svých předchůdců nesl hlavní symbol křesťanství po celou cestu, uvedly agentury. Doprovázející texty připomněly utrpení ve světě i odpovědnost lidí vůči svým bližním a před bohem. Papež dnes jednal také s ukrajinským prezidentem Volodymyrem Zelenským a izraelskou hlavou státu Jicchakem Herzogem, uvedl Vatikán.

V Perském zálivu se zřítil druhý letoun USA, pilot byl zachráněn

V Perském zálivu se dnes zřítil druhý americký bojový letoun, jeho pilot byl zachráněn, napsal deník The New York Times (NYT) s odkazem na dva americké zdroje. Íránská státní média začala následně tvrdit, že stroj sestřelila íránská protivzdušná obrana.

Írán pokračuje v popravách lidí spojovaných s opozicí

Írán v sobotu popravil dva muže, které spojoval s opoziční organizací Lidoví modžáhedové Íránu. Tamní média uvedla, že byli odsouzeni kvůli vazbám na tuto skupinu a kvůli ozbrojeným útokům. Popravy přišly jen několik dní po dalších podobných případech.

Íránský útok na ambasádu USA byl vážnější, než se uvádělo

Íránský dronový útok na americkou ambasádu v Saúdské Arábii způsobil výrazně větší škody, než se původně uvádělo. Úder zasáhl i zabezpečené části komplexu a vyvolal rozsáhlý požár. Incident tak ukazuje, že Teherán dokáže zasáhnout i silně chráněné cíle.

Kuba kvůli tlaku Spojených států propustí přes 2000 vězňů

Kubánská vláda ve čtvrtek oznámila, že propustí 2 010 vězňů. Jde o největší podobný krok za poslední roky, který přichází v době rostoucího tlaku ze strany administrativy amerického prezidenta Donalda Trumpa.

Oběžná dráha kolem Země se zaplňuje a rizika rostou

Vesmír kolem Země se rychle mění. Z prostoru, který byl ještě donedávna téměř prázdný, se stává stále hustěji zaplněná oblast plná satelitů a další techniky. Odborníci přitom upozorňují, že tahle nová vesmírná závodní dráha není jen technická nebo geopolitická otázka. Stále víc se mluví i o dopadech na životní prostředí.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama