7 C
Czech
Pondělí 23. 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

Sankce proti Rusku ministři EU kvůli Maďarsku patrně neschválí, řekla Kallas

Jednání o dalších sankcích, které Evropská unie chystá proti Rusku kvůli jeho pokračující agresi na Ukrajině, se dnes kvůli negativnímu postoji Maďarska patrně neposune kupředu. Před jednáním ministrů zahraničí zemí EU to v Bruselu novinářům řekla šéfka unijní diplomacie Kaja Kallas. Ministři zahraničí Německa, Polska a dalších zemí před schůzkou apelovali na Budapešť, aby svůj přístup změnila.

EU požaduje od USA po oznámení nových cel dodržení obchodní dohody

Evropská komise (EK) požaduje, aby Spojené státy dodržely podmínky obchodní dohody mezi EU a USA uzavřené v loňském roce. Americký Nejvyšší soud zrušil globální cla prezidenta Donalda Trumpa, který reagoval zavedením nového plošného cla. To následující den zvýšil.

Noční ruské útoky na Ukrajině zabily nejméně tři lidi a další zranily

Nejméně tři lidi zabily a několik dalších zranily noční ruské útoky na Ukrajinu, informují úřady. Dva životy si vyžádal útok na Oděskou oblast, jeden člověk zemřel při úderu na Záporoží na jihovýchodě Ukrajiny. Ukrajinské síly naopak v noci opět podnikly útoky v hloubi Ruska a podle telegramových kanálů zasáhly důležitou ropnou čerpací stanici.

Mexiko po zabití šéfa kartelu zachvátilo násilí

USA a Kanada v neděli vyzvaly své občany v některých částech Mexika, aby se ukryli. V zemi totiž vypuklo násilí po zabití vůdce kartelu. V několika oblastech došlo ke střetům mezi jeho členy a bezpečnostními složkami. Zločinci rabovali a zapalovali podniky a auta.

Francie si kvůli výrokům o smrti aktivisty předvolá amerického velvyslance v Paříži

Francie si předvolá amerického velvyslance v Paříži Charlese Kushnera kvůli výrokům o smrti aktivisty Quentina Deranqueho. Oznámil to v neděli francouzský ministr zahraničí Jean-Noël Barrot, který komentáře americké strany označil za nepřijatelné vměšování do vnitřních záležitostí země.

Oteplování zvyšuje riziko lavin i v západních Himálajích

Oteplování v horách nemění jen ledovce. Mění i laviny. A někdy úplně opačně, než by člověk čekal. Místo úbytku lavin se v některých regionech rozjíždí jejich nová éra, častější a s delším doběhem.

Maďarsko zablokuje 20. unijní balík sankcí, pokud Ukrajina neobnoví tranzit ropy

Maďarsko zablokuje 20. balík protiruských sankcí, který připravuje Evropská unie, pokud Ukrajina neobnoví tranzit ruské ropy do Maďarska. Ve videopříspěvku to dnes na facebooku řekl maďarský ministr zahraničí Péter Szijjártó. Maďarsko by se podle něj pak postavilo i proti další pomoci Kyjevu. Tranzit suroviny ropovodem Družba na Slovensko a do Maďarska byl přerušen koncem ledna.

Pákistán hlásí úder proti ozbrojencům, Kábul ho viní z bombardování civilistů

Pákistán podnikl v noci na dnešek údery u hranic s Afghánistánem. Jejich cílem byly podle něj tábory a skrýše ozbrojenců, které viní z nedávných útoků na pákistánském území. Informovala o tom agentura AFP. Afghánská vláda obvinila Pákistán z bombardování civilistů na území Afghánistánu, při kterém podle ní zemřely a byly zraněny desítky lidí včetně žen a dětí. Podle afghánského Červeného půlměsíce při útocích zemřelo 18 lidí a další byli zraněni, napsala agentura AP.

Tajná služba zastřelila muže, který chtěl vniknout do Trumpova sídla na Floridě

Agenti Tajné služby Spojených států zastřelili ozbrojeného muže, který se pokusil proniknout do zabezpečeného perimetru resortu Mar-a-Lago, floridského sídla prezidenta Donalda Trumpa. Informují o tom dnes tiskové agentury. Trump a jeho žena Melania byli tou dobou ve Washingtonu. Muži bylo podle agentů kolem dvaceti let.

Po rozhodnutí amerického soudu zrušit cla Indie odkládá jednání s USA

Indie odkládá obchodní jednání se Spojenými státy. S odkazem na zdroj z amerického ministerstva obchodu to dnes uvedla agentura Reuters. Indie tak činí krátce poté, co americký nejvyšší soud zrušil plošná cla zavedená prezidentem Donaldem Trumpem, Do Washingtonu se chystala indická delegace.

Další jednání Íránu s USA se chystá začátkem března

Írán a Spojené státy mají odlišné názory na rozsah a mechanismus zrušení sankcí vůči Íránu výměnou za omezení jeho jaderného programu. Jednání ale pokračují, další kolo se chystá na začátek března, řekl dnes agentuře Reuters vysoce postavený íránský činitel. Dodal, že existuje možnost dosažení prozatímní dohody.

Drony pomohou v boji proti nelegálním skládkám

Britská vláda přitvrzuje v boji s nelegálním ukládáním odpadu. Do terénu nasazuje novou dronovou jednotku o 33 pilotech. Stroje budou mapovat obří černé skládky a sbírat důkazy proti organizovaným skupinám. Úřady zároveň rozšiřují vyšetřovací týmy a přidávají peníze na potírání odpadové kriminality.

Lvovem otřásly výbuchy, starosta je označil za teroristický útok

Centrem západoukrajinského města Lvov otřáslo v noci na dnešek několik výbuchů, které podle starosty Andrije Sadového připravily o život mladou policistku. Dalších 24 lidí bylo zraněno, uvedla s odkazem na policii agentura Reuters. Z místa bylo hlášeno vloupání do obchodu, Sadovyj výbuchy označil za teroristický čin. Podobně se pak vyjádřila oblastní prokuratura, podle níž se okolnosti zjišťují.

Ukrajina obviňuje Maďarsko a Slovensko z energetického vydírání

Ukrajina odmítla ultimáta Maďarska a Slovenska v otázce dodávek energií mezi zeměmi a označila je za vydírání. Varuje, že podobné kroky v době ruských útoků na ukrajinskou energetickou infrastrukturu ohrožují energetickou bezpečnost celého regionu.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama