-1 C
Czech
Čtvrtek 5. března 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

Sarah Ferguson se po zatčení bývalého manžela stáhla z veřejnosti

Sarah Ferguson se po zatčení bývalého prince Andrewa, drží mimo veřejnost. Podle lidí z jejího okolí ji aktuální vývoj kolem Epsteinova případu zasáhl. Nové dokumenty a vyšetřování zároveň znovu otevřely otázky kolem jejích někdejších kontaktů.

USA a Británie se neshodly na testování tokenizovaných akcií a dluhopisů

Američtí a britští regulátoři narazili na spor, jak společně otestovat takzvané tokenizované cenné papíry, tedy akcie nebo dluhopisy převedené na blockchain. Jde o jednu z klíčových věcí, na které mají obě země spolupracovat v rámci nové pracovní skupiny pro digitální aktiva.

Aryna Sabalenka se zasnoubila

Aryna Sabalenka se zasnoubila se svým partnerem Georgiosem Frangulisem. Tenistka sdílela na sociálních sítích video z okamžiku, kdy ji požádal o ruku, a ukázala i výrazný zásnubní prsten.

Britská policie zatkla tři muže podezřelé ze špionáže pro Čínu. Jeden z nich je partnerem poslankyně

Policie ve Spojeném království zatkla ve středu tři muže podezřelé ze špionáže ve prospěch čínské zpravodajské služby. Jedním z nich je partner poslankyně opoziční Labouristické strany, další je partner nejmenovaného exposlance za labouristy.

Americký ministr obrany Hegseth uvedl, že USA v boji s Íránem vyhrávají

Amerika vyhrává, zničujícím, rozhodujícím a nemilosrdným způsobem, prohlásil dnes na briefingu Pentagonu americký ministr obrany Pete Hegseth. Zároveň avizoval, že Spojené státy podniknou další vlny útoků na islámskou republiku, chválil spolupráci s Izraelem a poznamenal, že íránský režim je na pokraji sil.

Izrael vyzval obyvatele jižního Libanonu k evakuaci za řeku Lítání

Izraelská armáda dnes vyzvala obyvatele jižního Libanonu k evakuaci na území severně od řeky Lítání, která leží asi 30 kilometrů od izraelských hranic. Informovala o tom agentura AFP. Armáda to zdůvodnila chystanými vojenskými operacemi proti proíránskému hnutí Hizballáh. Podle libanonské státní tiskové agentury NNA izraelská armáda vstoupila do města Chijám, které se nachází šest kilometrů od hranic.

Hongkong zažil nejteplejší zimu v historii měření

Hongkong má za sebou nejteplejší zimu od začátku měření v roce 1884. Únor přinesl nezvykle vysoké teploty, rekordně teplý Lunární nový rok i jen pár chladných dnů. Data potvrzují pokračující trend oteplování, který se ve městě projevuje čím dál výrazněji.

Americká ponorka potopila íránskou válečnou loď v Indickém oceánu, 80 mrtvých

Americká ponorka torpédovala a potopila íránskou válečnou loď v Indickém oceánu, oznámil dnes americký ministr obrany Pete Hegseth. Podle náměstka srílanského ministra zahraničí zemřelo nejméně 80 lidí, píše agentura Reuters. Hegseth před novináři uvedl, že jde o první podobný útok na nepřítele od druhé světové války.

Turecko: Protivzdušná obrana NATO ve Středozemí zneškodnila raketu letící z Íránu

Protivzdušná obrana NATO ve středu zničila balistickou raketu vypálenou z Íránu, která po přeletu nad Irákem a Sýrií směřovala do tureckého vzdušného prostoru. Podle Ankary incident nepřinesl žádné oběti, Turecko však varovalo před další eskalací konfliktu v regionu.

Válka na Blízkém východě je testem pro centrální banky

Probíhající válka na Blízkém východě může podnítit růst inflace v ekonomikách, jejichž růst zpomalují americká cla. Centrální banky se ocitly v obtížné situaci. Zvýšením úrokových sazeb sice sníží inflaci, ale zpomalí ekonomiku. Jejich ponecháním na současné úrovni mohou způsobit ještě větší inflační růst.

KOMENTÁŘ: Pod svícnem útoku na Írán. V USA se připravuje půda pro AI válku

Zatímco na Blízkém východě dopadají do pouště rakety, v USA se řeší něco, co může ovlivnit všechny konflikty ve světě. Pentagon chce totiž zjevně pokročit ve využívání AI ve vojenském sektoru. Zákazku měl původně plnit Anthropic, jenže nakonec vycouval. Jeho místo pohotově zaplnila OpenAI.

Ruský útok zasáhl prázdný vlak a zranil železničáře, uvedl Kyjev

Rusko pokračuje v útocích na ukrajinskou železnici, v Mykolajivské oblasti zasáhlo prázdný vlak, ale zranilo železničáře, napsal dnes ráno na platformě Telegram ukrajinský vicepremiér Oleksij Kuleba. Ve Slovjansku podle místních úřadů ruský útok zabil jednoho člověka. Ukrajinské letectvo mezitím informovalo o zneškodnění 129 ze 149 dronů, kterými podle něj Rusové v noci útočili na Ukrajinu. Ruské ministerstvo obrany hlásí sestřel 70 ukrajinských bezpilotních letounů.

Americká armáda udeřila na drogové gangy v Ekvádoru

Administrativa amerického prezidenta Donalda Trumpa otevřela v rámci operace Southern Spear (Jižní kopí) další frontu. Společně s Ekvádorem zakročila proti „teroristickým organizacím“ v latinskoamerické zemi. Ekvádor se v posledních letech stal jedním z největších center obchodu s drogami na světě.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama