-4 C
Czech
Středa 31. prosince 2025
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

Zelenskyj: Spojenci si mohou ověřit, že údajný útok na Putinovo sídlo je lež

Ukrajinští činitelé se spojili s Američany ohledně tvrzení Moskvy o údajném dronovém útoku na rezidenci ruského prezidenta Vladimira Putina. Podle agentury AFP to dnes uvedl ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj, který znovu označil prohlášení Ruska za lživé. Spojenci Ukrajiny podle něj mají technické možnosti, aby si ověřili, že ruské informace nejsou pravdivé.

Izrael od ledna zastaví práci části humanitárních organizací v Gaze

Izrael oznámil, že od 1. ledna pozastaví povolení více než dvěma desítkám humanitárních organizací působících v Pásmu Gazy, včetně Lékařů bez hranic. Důvodem mají být nová pravidla pro prověřování mezinárodních neziskovek.

Čína u Tchaj-wanu předvedla ostré střelby a blokádní manévry

Čínská armáda druhý den pokračovala ve velkých manévrech kolem Tchaj-wanu a přidala i ostré střelby. Peking tím ukazuje, že umí sevřít ostrov ze severu i jihu a zároveň odrazovat zahraniční podporu Tchaj-peje.

George Clooney s manželkou Amal získali francouzské občanství

George Clooney a jeho manželka Amal Clooney mají k Francii dlouhodobě blízký vztah a teď ho potvrdili i oficiálně. Francouzské občanství získali nejen oni dva, ale také jejich dvojčata Alexander a Ella. Hlavním důvodem nebyla kariéra, ale soukromí a snaha vychovávat děti mimo tlak Hollywoodu.

Rok 2025 patří mezi tři nejteplejší v historii

Rok 2025 se zařadil mezi tři nejteplejší v dějinách měření. Vědci navíc poprvé zaznamenali, že tříletý průměr globální teploty překročil hranici 1,5 stupně Celsia oproti předindustriální době. Právě tuto hranici Pařížská dohoda označuje jako klíčový limit, který má pomoci zmírnit nejhorší dopady klimatické změny.

Eurotunel po výpadku proudu částečně obnovil provoz

Eurotunel po nočním problému s napájením vlaků postupně obnovuje provoz, cestující ale dál čekají komplikace. Eurostar dál doporučuje, aby lidé cestu raději přesunuli na jiný termín. Do situace se promítají i dlouhé fronty aut, zpoždění trajektů a improvizace na poslední chvíli.

Velkým bílým žralokům hrozí ve Středozemním moři vyhynutí, varují vědci

Velcí bílí žraloci ve Středozemním moři čelí bezprostřední hrozbě vyhynutí. Může za to stále rozšířený nelegální rybolov, který navzdory mezinárodní ochraně těchto predátorů nadále probíhá, zejména u pobřeží severní Afriky. Vyplývá to z výzkumu amerických vědců spolupracujících s britskou organizací Blue Marine Foundation.

Rok 2026 má být podle Grayscale přelomový pro krypto

Konec roku na kryptotrhu přináší jedno velké téma: vstup velkých institucí do hry ve větším měřítku. Grayscale, jeden z největších správců kryptoměnových investičních produktů, čeká, že rok 2026 bude pro digitální aktiva zlomový a otevře „institucionální éru“. Do nového týdne navíc bitcoin startoval na úrovni kolem 87 000 dolarů.

Karlos Vémola podstoupil odloženou operaci čelisti

Karlos Vémola měl krátce před Vánoci podstoupit neodkladnou operaci čelisti. Dva dny před Štědrým dnem na sociálních sítích vysvětlil, že ho trápí akutní zánět a zákrok už nelze odkládat.

Turecká policie zadržela přes 300 podezřelých z vazeb na IS, uvedl ministr

Turecká policie zadržela přes 300 osob podezřelých z vazeb na teroristickou organizaci Islámský stát (IS). Dnes ráno to na síti X uvedl turecký ministr vnitr Ali Yerlikaya. Stalo se tak po pondělním střetu mezi policií a údajnými členy IS, při kterém zemřeli tři policisté a šest podezřelých. O zhruba stovce zadržených dnes ráno informovala i prokuratura v Istanbulu.

Lukašenko udělil milost dalším 22 lidem, většina byla odsouzena za extremismus

Běloruský vůdce Alexandr Lukašenko udělil milost 22 lidem, uvedla dnes v prohlášení prezidentská kancelář. Jména propuštěných nezmínila. Většina z nich byla odsouzena za extremismus, což je trestný čin často používaný k postihování představitelů běloruské opozice.

Bukurešť zavádí novou daň pro turisty. Ti za pobyt ve městě zaplatí dvě eura za noc

Hlavní město Rumunska Bukurešť od příštího roku zavede novou turistickou daň, jejímž cílem je vybrat téměř 3 miliony eur ročně. Opatření vejde v platnost začátkem nového roku a dotkne se všech návštěvníků, kteří se ve městě ubytují.

Saúdská Arábie podnikla vzdušný úder v jemenském přístavu Mukallá

Koalice vedená Saúdskou Arábií dnes v Jemenu podnikla vzdušný úder v přístavu Mukallá, jehož cílem byla zahraniční vojenská podpora separatistům na jihu země. Mezinárodně uznávaná jemenská vláda pak kvůli postupu separatistů podporovaných Spojenými arabskými emiráty vyhlásila výjimečný stav. Má trvat 90 dnů, píše agentura AFP. Na 72 hodin vláda uzavřela letecké, námořní i pozemní hranice.

Bolsonaro podstoupil druhou operaci kvůli přetrvávající škytavce

Brazilský exprezident Jair Bolsonaro má za sebou další lékařský zákrok. Lékaři mu v pondělí v Brasílii provedli druhý blok bráničního nervu, který má zastavit dlouhodobé a vyčerpávající škytání. Zákrok přišel jen dva dny po prvním podobném výkonu a lékaři ho provedli během jeho hospitalizace po vánoční operaci kýly.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama