Reklama
-0.3 C
Czech
Čtvrtek 9. 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

George Clooney ostře kritizuje Donalda Trumpa kvůli Íránu

Hollywoodská hvězda znovu vstupuje do politiky. George Clooney se pustil do ostré kritiky Donalda Trumpa a jeho výroků o Íránu. Tentokrát ale nejde jen o osobní spor.

Král Karel a Cartier dávají šanci nové generaci hodinářů

Luxusní značka šperků a hodinek a královská nadace spojují síly. Vzniká program, který otevírá dveře do světa precizního řemesla a dává šanci těm, kteří chtějí tvořit skutečné hodinářské umění.

Medveděv se v Monte Carlu zhroutil a utrpěl nejhorší porážku kariéry

Daniil Medveděv zažil v Monte Carlu jeden z nejhorších dnů své kariéry. V utkání proti Matteo Berrettini naprosto odešel. Prohrál 0:6, 0:6 a poprvé v životě inkasoval takzvaný double bagel.

Migrující sladkovodní ryby mizí rekordním tempem

Populace migrujících sladkovodních ryb po celém světě se od roku 1970 propadly zhruba o 81 procent. Jde o jeden z nejprudších poklesů mezi obratlovci. Ryby, které jsou závislé na dlouhých a propojených říčních systémech, narážejí na stále větší množství překážek a jejich přirozené tahy se rychle rozpadají.

Řecko už příští rok zakáže sociální sítě dětem pod patnáct let

Řecko hodlá už příští rok zakázat přístup k sociálním sítím dětem mladším 15 let. Zařadilo se tak mezi rostoucí počet evropských zemí, které se snaží omezit vliv online platforem na mladistvé.

Příměří mezi USA a Íránem uvítali šéf OSN či Německo, vyzvali k trvalému míru

Generální tajemník OSN António Guterres uvítal dvoutýdenní příměří mezi USA a Íránem, uvedl podle agentury AFP jeho mluvčí. Šéf OSN zároveň vyzval všechny strany konfliktu, aby pracovaly na dosažení trvalého míru na Blízkém východě. Příměří vítá také německý kancléř Friedrich Merz, podle něhož je nyní nutné vyjednat trvalý mír.

KLDR odpálila několik balistických střel, uvedl Soul

Severní Korea dnes a v úterý odpálila několik blíže nespecifikovaných balistických střel směrem k Japonskému moři, uvedla jihokorejská armáda. O jaký typ střel šlo, nyní analyzují jihokorejské a americké zpravodajské služby. Informovaly o tom světové agentury.

Ceny ropy klesají. Ale na jak dlouho?

Cenové šoky na trhu s ropou v posledních dnech ve středu vystřídala úleva. Ceny ropy Brent i WTI klesly pod 100 dolarů za barel poté, co americký prezident Donald Trump souhlasil s dvoutýdenním příměřím.

Americká novinářka unesená v Iráku byla propuštěna

Americká novinářka Shelly Kittleson, kterou unesli v Bagdádu členové proíránské milice Katáib Hizballáh, byla propuštěna, uvedl ministr zahraničí Marco Rubio.

Ropná skvrna z íránské lodi ohrožuje chráněné mangrovy

Ropná skvrna z poškozené íránské lodi se šíří směrem k jedné z nejcennějších mokřadních oblastí na Blízkém východě. Únik paliva míří k mangrovovým porostům Hara, které jsou klíčovým útočištěm pro tažné ptáky, mořské želvy i řadu dalších druhů.

Netanjahu podle médií podpořil příměří USA s Íránem, na Libanon se nevztahuje

Izraelský premiér Benjamin Netanjahu dnes uvedl, že podporuje dvoutýdenní příměří mezi USA a Íránem. Zdůraznil však, že se tato dohoda nevztahuje na Libanon, kde se již více než měsíc odehrávají boje mezi izraelskou armádou a proíránským hnutím Hizballáh, uvedla izraelská média. Prostředník mezi Washingtonem a Teheránem, pákistánský premiér Šahbáz Šaríf, v dřívějším vyjádření uvedl, že příměří bude platit v celém regionu Blízkého východu, včetně Libanonu.

Morgan Stanley může spustit svůj bitcoinový ETF už ve středu

Morgan Stanley může už ve středu rozjet vlastní spotový bitcoinový ETF. Pro trh by to byl důležitý moment, protože jde o první takový fond od velké americké banky. Investorům nabídne jednodušší cestu k bitcoinu bez toho, aby ho museli sami nakupovat a bezpečně uchovávat.

Výhružky Íránu jako poslední kapka. Od Trumpa se odvrací už i jeho spojenci

Americký prezident Donald Trump dál ztrácí podporu v americké společnosti. Po vulgárních výhružkách směrem k Íránu dokonce čelil výzvám k odvolání. Toho by bylo možné dosáhnout pomocí 25. dodatku ústavy. Znovu se také objevily spekulace o Trumpově zdravotním stavu.

Ceny ropy WTI klesly pod 95 dolarů po oznámení příměří mezi USA a Íránem

Ceny americké lehké ropy West Texas Intermediate (WTI) klesly pod 95 dolarů za barel necelou hodinu poté, co Spojené státy a Írán oznámily dvoutýdenní příměří. Pokles činil více než 15 procent, informovala americká stanice CNN. V úterý se cena ropy WTI pohybovala okolo 117 dolarů za barel.

Írán a USA i jejich spojenci souhlasili s příměřím v celém regionu

Írán a Spojené státy i jejich spojenci souhlasili s okamžitým příměřím v celém regionu Blízkého východu, včetně Libanonu, uvedl dnes pákistánský premiér Šahbáz Šaríf, který dohodu zprostředkovával. Na pátek 10. dubna pozval zúčastněné strany do Islámábádu na jednání o konečné dohodě. Podle zdrojů z Bílého domu i izraelských médií přistoupil na klid zbraní také Izrael.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama