Reklama
9.6 C
Czech
Středa 1. 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

Na Krymu havarovalo ruské vojenské letadlo, zahynuly desítky lidí

Na ukrajinském poloostrově Krym, který Rusko nelegálně anektovalo v roce 2014, havarovalo ruské vojenské letadlo. Podle ruského ministerstva obrany při nehodě zahynulo všech 29 lidí na palubě.

Trumpova výjimka může ohrozit jednu z nejvzácnějších velryb světa

V Mexickém zálivu žije jen nepatrná populace velryby Riceovy, kterou vědci řadí k nejohroženějším kytovcům planety. Teď se její situace dál komplikuje. Výbor americké vlády totiž udělil výjimku, která může usnadnit pokračování ropných a plynových aktivit v oblasti, kde tento druh žije celý svůj život.

Japonská vláda zvýšila některé daně, aby financovala navýšení výdajů na obranu

Japonsko ode dneška zvýšilo daň z tabáku a z příjmů právnických osob, aby financovalo navýšení výdajů na obranu. Vláda chce příští rok také zvýšit daně z příjmů fyzických osob, od čehož si slibuje dodatečný roční příjem 1,3 bilionu jenů (přes 173 miliard Kč), napsala agentura Kjódó.

Trump zvažuje stažení USA z NATO kvůli nezapojení spojenců do války s Íránem

Americký prezident Donald Trump řekl britskému deníku The Daily Telegraph, že silně zvažuje stažení Spojených států z NATO poté, co se spojenci nepřidali k jeho válce s Íránem. Šéf Bílého domu transatlantickou alianci označil za nefunkční, stejně ji podle něj vnímá i ruský prezident Vladimir Putin.

Ruský dronový útok poničil průmyslový areál v západoukrajinském Lucku

Ruský útok v noci na dnešek poškodil průmyslovou oblast v západoukrajinském městě Luck, kde vyhořel terminál soukromé poštovní společnosti Nova pošta a sklad potravin. Informoval o tom portál Ukrajinska pravda s odvoláním na starostu města Ihora Poliščuka. Ten na síti Telegram napsal, že zranění nejsou hlášeni. Ukrajinské letectvo dnes ráno mezitím oznámilo, že Ukrajina v noci čelila útoku 339 ruských dronů, z nichž 298 se podařilo sestřelit, případně jinak neutralizovat.

Ceny ropy jdou dolů. Očekává se Trumpův projev k národu

Ceny ropy klesly pod 100 dolarů za barel po signálech, že se válka možná chýlí ke konci. Americký prezident Donald Trump prohlásil, že konflikt skončí do dvou až tří týdnů bez nutnosti vyjednat dohodu. Jeho íránský protějšek Masúd Pezeškján vyjádřil ochotu ukončit konflikt, ale pouze za předpokladu bezpečnostních záruk.

Trump odebral dotace veřejnoprávním médiím v rozporu s ústavou, rozhodl soudce

Výnos amerického prezidenta Donalda Trumpa o odebrání federálních dotací veřejnoprávní rozhlasové stanici NPR a veřejnoprávní televizi PBS je protiústavní, rozhodl v úterý federální soudce. Trump loni v květnu nařídil federálním agenturám zastavit financování veřejnoprávních médií s odůvodněním, že jsou zaujatá, a neměla by proto dostávat finance z daní Američanů. Píše o tom deník The New York Times (NYT).

Válka brzy skončí, tvrdí Trump. Írán jednání s USA popírá

Americký prezident Donald Trump novinářům sdělil, že válka s Íránem skončí do dvou až tří týdnů. Nestanovujeme si žádné limity, přičemž se budeme bránit, dokud to bude nutné, reagoval na toto prohlášení íránský ministr zahraničí Abbás Arakčí.

Max Verstappen ztrácí motivaci a zvažuje budoucnost ve Formuli 1

Max Verstappen otevřeně kritizuje novou podobu Formule 1 pro rok 2026. Označuje ji za „anti-racing“ a přirovnává ji k „Mario Kartu“ nebo „Formula E na steroidech“. Jeho slova nejsou jen frustrací z výkonu. Naznačují hlubší problém.

V Korálovém moři objevili přes 110 nových druhů

Vědci odhalili v hlubinách Korálového moře více než 110 dosud neznámých druhů ryb a bezobratlých. Počet může výrazně vzrůst, protože část organismů čeká na detailní analýzu. Výzkum vedla australská agentura CSIRO spolu s iniciativou Nippon Foundation Nekton Ocean Census.

Král Karel a Camilla zamíří do USA na oslavy 250 let nezávislosti

Král Karel III. a královna Camilla potvrdili návštěvu USA, kde se zúčastní oslav 250 let od vyhlášení americké nezávislosti. Cesta ale nepřichází jen v duchu tradice, odehraje se i v době citlivých politických vztahů.

Německo: Vlk zaútočil na ženu přímo v centru Hamburku

Neobvyklý incident otřásl v pondělí večer jednou z hlavních nákupních ulic v Hamburku. V rušné ulici Grosse Bergstrasse ve čtvrti Altona, nedaleko obchodního domu Ikea, zaútočil na ženu vlk.

Skupiny napojené na Rusko a Írán využívají kryptoměny k nákupu dronů, ukázala analýza

Proruské a proíránské skupiny stále častěji využívají kryptoměny k financování nákupu levných vojenských dronů a jejich součástek, které hrají klíčovou roli v aktuálních světových konfliktech. Vyplývá to ze zprávy společnosti Chainalysis, která se specializuje na analýzu blockchainu.

Dopady války: Američané si připlatí za zboží z Číny

Zablokovaný Hormuzský průliv způsobil šok na trhu s ropou. Celý svět to pociťuje prostřednictvím růstu cen pohonných hmot a energií, hrozí ale i zdražování potravin a základních potřeb. Situace není jiná ani v USA. Podraží i výrobky z Číny, varoval majitel čínské exportní firmy Huijin Trade. Ceny ropy se v úterý téměř nezměnily.

Guvernér Floridy podepsal zákon o přejmenování letiště v Palm Beach po Trumpovi

Guvernér státu Florida Ron DeSantis v pondělí podepsal zákon o přejmenování letiště v Palm Beach po americkém prezidentovi Donaldu Trumpovi. Návrh zákona o změně názvu v únoru schválili floridští zákonodárci. Trump v pondělí rovněž představil vizualizaci mrakodrapu v Miami, který má být sídlem jeho prezidentské knihovny. Píší o tom tiskové agentury.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama