0.2 C
Czech
Neděle 8. 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

Ukrajina informuje po ruských nočních útocích o zraněných

O několika zraněných informují ukrajinské úřady po ruských útocích v noci na dnešek. V sobotu na Ukrajině zemřelo kvůli ruským útokům podle úřadů nejméně šest lidí. V noci na dnešek Rusko na Ukrajinu zaútočilo 101 drony, z nichž protivzdušná obrana 69 zneškodnila, uvedlo ukrajinské letectvo. Moskva ráno oznámila noční sestřelení 22 ukrajinských dronů.

Mýty o obnovitelné energii neplatí

Obnovitelné zdroje už dávno nejsou okrajová záležitost. Přesto kolem nich koluje spousta polopravd. Lidé často slyší, že jsou drahé, nespolehlivé nebo škodí přírodě. Realita roku 2025 a 2026 vypadá jinak.

Japonsko se chystá k volbám, pravicová premiérka v nich chce posílit koalici

V Japonsku v neděli začínají předčasné volby do dolní komory parlamentu, Sněmovny reprezentantů. Vyhlásila je konzervativní premiérka Sanae Takaičiová, která chce využít své nebývalé popularity mezi mladými voliči k dosažení mnohem výraznější parlamentní většiny pro vládní koalici v čele s její Liberálnědemokratickou stranu (LDP). To by jí mohlo dát rozhodující mandát k uskutečnění plánů na oživení upadající ekonomiky nebo na posilování obrany, které by mohlo vést k dalšímu zesílení napětí ve vztazích Tokia s Čínou. Vzhledem k časovému posunu se volební místnosti otevřou dnes ve 23:00 SEČ.

USA chtějí, aby válka mezi Ruskem a Ukrajinou skončila do června

Spojené státy chtějí, aby Ukrajina a Rusko ukončily válku do června, řekl podle agentur AP a AFP ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Administrativa amerického prezidenta Donalda Trumpa podle něj pravděpodobně vyvine na obě strany v této souvislosti tlak. Američané také podle něj navrhli, aby se vyjednávací týmy Ukrajiny a Ruska setkaly příště v USA, pravděpodobně v Miami.

Sybiha odmítl ukrajinskou účast v postřelení zástupce šéfa ruské GRU

Ukrajinský ministr zahraničí Andrij Sybiha popřel, že by Ukrajina stála za postřelením zástupce šéfa ruské vojenské rozvědky GRU Vladimira Alexejeva. Informovala o tom agentura Reuters. Ze zodpovědnosti za pokus o atentát na vysoce postaveného vojenského ruského činitele Ukrajinu v pátek obvinil šéf ruské diplomacie Sergej Lavrov, jenž bez důkazů tvrdil, že se Kyjev snaží narušit mírová jednání.

První zasedání Trumpovy Rady míru je plánováno ještě v tomto měsíci

Bílý dům plánuje první setkání lídrů takzvané Rady míru, kterou založil americký prezident Donald Trump, na 19. února ve Washingtonu. Informoval o tom v pátek server Axios s odvoláním na amerického činitele a diplomaty ze čtyř zemí, kteří jsou členy rady. Setkání se má zabývat situací v palestinském Pásmu Gazy, kde od loňského října platí křehké příměří mezi Izraelem a teroristickým hnutím Hamás na základě Trumpova mírového plánu.

Rusko podniklo další rozsáhlý útok na ukrajinskou energetiku

Rusko v noci na dnešek podniklo další rozsáhlý úder na ukrajinská energetická zařízení, útok pokračuje, uvedl ráno na telegramu ukrajinský ministr energetiky Denys Šmyhal. Energetici jsou podle něj připraveni zahájit opravy, jakmile to bezpečnostní situace dovolí. Celkový rozsah útoku zatím není znám, ukrajinské letectvo v noci a ráno varovalo před hrozbou ruských střel i dronů.

Česká výprava zaujala, Vanity Fair ji dal do své top pětky

Móda si na zahájení zimní olympiády Milano Cortina na chvíli ukradla pozornost sportu. Vanity Fair vybral pět reprezentací, které při nástupu výprav na stadionu San Siro zaujaly nejvíc tím, co měly na sobě.

Kuba kvůli nedostatku paliva omezuje úřady, dopravu i výuku

Kuba kvůli nedostatku paliva sáhla k tvrdému úspornému režimu, který zasáhne úřady, dopravu, školy i turistický sektor. Vláda plánuje omezit provoz veřejné správy na čtyři dny v týdnu a současně zredukovat spoje veřejné dopravy, aby snížila spotřebu energie a pohonných hmot.

Polsko znovu uzavřelo část vzdušného prostoru kvůli ruským útokům na Ukrajinu

Vzdušný prostor na jihovýchodě Polska byl v sobotu dočasně uzavřen v souvislosti s nasazením polského vojenského letectva po nočních ruských úderech na Ukrajinu. Opatření se týkalo oblasti kolem letišť Lublin a Řešov, která na určitou dobu přerušila civilní provoz.

Zemřela Jana Brejchová, jedna z největších hvězd českého filmu

Patřila k nejvýraznějším tvářím českého filmu a vysloužila si přezdívku česká Bardotka. Jana Brejchová zemřela po dlouhé nemoci ve věku 86 let. Za sebou zanechala desítky výrazných rolí, které formovaly několik filmových generací.

Počet červených veverek v Anglii zůstává kriticky nízký

Červené veverky dříve obývaly většinu Británie. Jejich počet se odhaduje na 3,4 milionu. Dnes jich je podle odhadů zhruba 287 000 v celé Velké Británii a v Anglii jen asi 38 900. Většina přežívá ve Skotsku a na izolovaných místech jako je ostrov Wight.

Blair Waldorf se vrací. Kultovní hrdinka Gossip Girl dostane vlastní příběh

Ikona Upper East Side znovu vstupuje na scénu. Blair Waldorf se po letech vrací v novém románu, který naváže na svět Gossip Girl a ukáže ji v úplně jiné životní fázi. Fanoušky čeká návrat známé energie, ambicí i společenských her, tentokrát ale s dospělejší perspektivou.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama