-4.1 C
Czech
Neděle 15. února 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 demonstraci proti íránskému režimu přišlo v Mnichově téměř 200.000 lidí

Téměř 200.000 lidí dnes přišlo v Mnichově na demonstraci proti íránskému režimu. S odvoláním na bavorskou policii to uvedla agentura AFP. Protest se koná na okraj Mnichovské bezpečnostní konference, na níž vystoupil i syn posledního íránského šáha a jedna z nejvýraznějších postav íránského exilu Rezá Pahlaví. Lidé na demonstraci provolávali hesla na jeho podporu.

Při ruském nočním útoku na Oděsu zahynula jedna žena

Ruská armáda v noci na dnešek provedla dronový útok na ukrajinskou Oděsu, při kterém zahynula jedna žena, jejíž rodinný domek vzplanul po zásahu dronem. Na Telegramu to uvedl šéf vojenské správy Oděské oblasti Oleh Kiper.

Witkoff s Kushnerem budou jednat v Ženevě o Íránu i Ukrajině

Vyslanci amerického prezidenta Donalda Trumpa Steve Witkoff a Jared Kushner budou v úterý jednat v Ženevě s íránskými představiteli a následně se ve švýcarském městě zúčastní i trojstranného jednání se zástupci Ukrajiny a Ruska. Informovala o tom dnes agentura Reuters s odkazem na zdroj obeznámený se záležitostí.

USA a Evropa patří k sobě a mohou společně vybudovat nový řád, řekl Rubio

Spojené státy a Evropa patří k sobě, řekl dnes americký ministr zahraničí Marco Rubio na Mnichovské bezpečnostní konferenci. USA jsou podle něj připraveny reformovat světový řád i samy, raději by to ale udělaly s Evropou, která je jejich ceněným spojencem a nejstarším přítelem. Rubio rovněž řekl, že USA stále neví, zda to Rusové myslí se snahou o ukončení války na Ukrajině vážně.

Ve Venezuele propustili 17 politických vězňů, zákon o amnestii zatím neschválili

Venezuelské úřady dnes propustily dalších 17 politických vězňů, a to v rámci nedávno představeného zákona o amnestii. Očekávalo se, že parlament zákon schválí již ve čtvrtek, ale kvůli sporu provládních a opozičních poslanců se tak nestalo, uvedla agentura AFP. Veškerá propuštění na svobodu jsou proto podmínečná. Opoziční strana Vente Venezuela později podle agentury Reuters potvrdila, že úřady dnes propustily deset mužů a sedm žen.

Bessent tlačí na rychlé schválení amerických pravidel pro kryptoměny

Americká vláda chce už na jaře dotáhnout zákon, který nastaví federální pravidla pro digitální aktiva. Ministr financí Scott Bessent vyzval Kongres, aby návrh posunul co nejrychleji k podpisu prezidenta Donalda Trumpa. Podle něj by jasná regulace přišla vhod právě teď, kdy je kryptotrh rozkolísaný a investoři hledají jistotu.

ANALÝZA: Ruská ekonomika má největší problémy od začátku války

Ruská ekonomika má vážné problémy. Státní pokladna se vyprazdňuje rychleji, než Moskva čekala, což může ztížit financování války na Ukrajině. Ruská veřejnost si začíná stěžovat na vysoké ceny zboží, zejména potravin. Kreml se tak ocitl v nejtěžší ekonomické situaci od začátku invaze v roce 2022. Zatímco se ekonomická smyčka utahuje, ruská armáda na bojišti zpomalila postup.

Ministerstvo vnitřní bezpečnosti USA omezuje chod kvůli výpadku financování

Americké ministerstvo vnitřní bezpečnosti (DHS) v sobotu 14. února přešlo do režimu částečného omezení chodu poté, co Senát nedokázal schválit jeho financování. Tisíce zaměstnanců mají jít na nucené volno, další zůstávají v práci bez výplaty, dokud se Kongres nedohodne na rozpočtu. Dopady se mají nejrychleji projevit v oblastech, kde je DHS vidět nejvíc, tedy na letištích a při koordinaci krizové pomoci.

Merz chce silnější Evropu a opravu transatlantické důvěry

Amerika už podle německého kancléře Friedricha Merze naráží na limity, když chce řešit světové krize sama. V projevu na Mnichovské bezpečnostní konferenci vyzval k opravě transatlantické důvěry, ale zároveň k tomu, aby Evropa posílila vlastní obranu. Zmínil i první rozhovory s Emmanuelem Macronem o možnosti, že by se Německo opřelo o francouzské jaderné odstrašení.

Jílek má olympijské zlato

Rychlobruslař Metoděj Jílek vyhrál na zimních olympijských hrách závod na 10 000 metrů a přidal pro Česko další cenný kov. Po stříbru z pětky tak během jednoho týdne získal druhou olympijskou medaili.

Adamczyková vybojovala na olympiádě stříbro

Česká výprava má na zimních hrách v Itálii třetí medaili. Eva Adamczyková dojela ve finále snowboardcrossu v Livignu druhá, od zlata ji dělily čtyři setiny sekundy. V programu dne zaujalo i další Klaebovo vítězství v běhu na lyžích a solidní umístění českých reprezentantů.

Logistika se stala novou obětí AI nervozity na trzích

Akcie dopravních a logistických firem ve čtvrtek prudce oslabily poté, co malá společnost Algorhythm Holdings představila nový nástroj pro plánování přeprav s využitím umělé inteligence. Investoři se obávají, že podobné systémy mohou snížit potřebu služeb části trhu a roztočily se další výprodeje napříč sektory.

Svět bojuje o kritické suroviny

Bez lithia, kobaltu nebo mědi dnes ve světě nefunguje moderní ekonomika. Tyto suroviny pohánějí elektromobily, větrné turbíny, solární panely i datová centra. Zároveň ale jejich těžba zatěžuje přírodu, vodu i místní komunity. Státy proto řeší složitou rovnici. Jak zajistit dostatek nerostů a přitom nezhoršit ekologické škody ani geopolitické napětí.

Čína může podle Sybihy mít pro spravedlivý mír na Ukrajině důležitou roli

Čína může podle šéfa ukrajinské diplomacie Andrije Sybihy sehrát důležitou roli při nastolení spravedlivého míru na Ukrajině. Svého čínského kolegu Wang Ia pozval na návštěvu Ukrajiny, píše agentura Reuters.

Zákaz skupiny Palestine Action v Británii je nezákonný, rozhodl soud

Zákaz propalestinské skupiny Palestine Action v Británii je nezákonný. Podle britských médií o tom dnes rozhodl londýnský vrchní soud, jenž vyhověl žalobě organizace, kterou loni britská vláda označila za teroristickou. Ministryně vnitra Shabana Mahmoodová oznámila, že se proti rozhodnutí odvolá. Zákaz zůstane v platnosti, dokud justice o odvolání nerozhodne, stanovil soud.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama