-0.4 C
Czech
Sobota 3. ledna 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

Zelenskyj do funkce šéfa prezidentské kanceláře jmenoval Budanova

Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj dnes do funkce šéfa své kanceláře jmenoval dosavadního ředitele ukrajinské vojenské rozvědky HUR Kyryla Budanova. Hlava státu na síti X zdůraznila, že Ukrajina se nyní musí více zaměřit na svou bezpečnost a obranu. Předchozího vlivného vedoucího prezidentské kanceláře Andrije Jermaka vloni Zelenskyj odvolal v souvislosti s vyšetřováním korupce v ukrajinské energetice.

Saúdská Arábie podnikla údery proti separatistům v jižním Jemenu

Saúdská Arábie, která je spojencem jemenské vlády, dnes provedla údery proti separatistům podporovaným Spojenými arabskými emiráty na jihu Jemenu, uvedl podle agentury AP zástupce separatistů. Podle agentury AFP při útoku zahynulo sedm lidí a několik dalších bylo zraněno. Cílem operace vedené Rijádem je převzít kontrolu nad tábory Jižní přechodné rady (STC) v provincii Hadramaút u hranic se Saúdskou Arábií.

Ukrajinské úřady informují o raněných po ruských nočních náletech

Ruské útoky si během noci vyžádaly dva zraněné v Záporožské a dva zraněné v Dněpropetrovské oblasti, v Chersonské oblasti ruský dron zranil řidiče sanitky jedoucí pro dva zraněné po předchozím útoku, uvedly úřady v těchto regionech na jihovýchodě Ukrajiny. Ruské úřady naopak tvrdí, že počet obětí ukrajinského útoku na ves Chorly v okupované části Chersonské oblasti stoupl z 24 na 27; Kyjev popírá, že by zaútočil na civilní cíl, a ruská tvrzení odmítá jako dezinformaci. Ukrajinské drony podle médií během noci opět zaútočily na rafinerii v Novokujbyševsku v ruské Samarské oblasti.

Trump pohrozil Íránu intervencí na ochranu pokojných demonstrantů

Americký prezident Donald Trump dnes uvedl, že pokud Írán bude střílet a zabíjet pokojné demonstranty, přispěchají jim Spojené státy na pomoc. Šéf Bílého domu se takto vyjádřil na své sociální síti Truth Social.

Nezvykle čistý start roku. Novoroční ovzduší bylo nejlepší za 22 let

Silvestrovská půlnoc obvykle přináší prudký nárůst znečištění. Letos ale data ukázala jiný obraz. Ovzduší na Nový rok bylo nezvykle čisté a meteorologové mluví o nejlepších hodnotách za víc než dvě dekády. Co se změnilo a proč tentokrát pyrotechnika nezanechala takovou stopu?

Venezuela propustila přes 80 lidí uvězněných po povolebních protestech

Venezuelská vláda dnes oznámila, že nechala propustit v uplynulých hodinách 88 lidí zadržených po prezidentských volbách v roce 2024. Venezuelské nevládní organizace informovaly dříve o propuštění 87 lidí, píší agentury. Jedná se o druhý podobný krok v krátké době, poté co v prosinci úřady nařídily propustit 99 lidí.

Venezuela je připravena jednat s USA o boji proti drogám, řekl Maduro

Venezuela je připravená jednat se Spojenými státy o boji proti drogám či o investicích do ropného sektoru. V noci na dnešek to řekl venezuelský prezident Nicolás Maduro, napsala agentura AFP. Madura americká vláda považuje za jednoho z vůdců venezuelského Kartelu sluncí. Maduro také jednoznačně nepotvrdil úder na venezuelské území, o kterém v minulých dnech informovala americká média.

Rozsáhlé protesty v Íránu si již vyžádaly nejméně šest mrtvých

Pokračující střety mezi demonstranty a bezpečnostními složkami v Íránu si vyžádaly první oběti na životech, podle tiskových agentur zemřelo nejméně šest lidí. Zemi kvůli prudce rostoucí inflaci zasáhly největší protesty za poslední tři roky, které se v několika regionech změnily v násilí.

Ceny ropy za rok 2025 spadly nejvíc od pandemie covidu

Ropný trh má za sebou nejprudší roční pokles od covidové pandemie. Cena ropy v roce 2025 klesla zhruba o pětinu a podle části analytiků může tlak na zlevňování pokračovat i v prvních měsících roku 2026.

Zelenskyj v novoročním projevu: Mírová dohoda je z 90 procent hotová, Donbasu se nevzdáme

Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj v novoročním projevu oznámil, že mírová dohoda o ukončení války s Ruskem je podle něj hotová z devadesáti procent. Zároveň však varoval, že zbývající část jednání bude zásadní nejen pro budoucnost Ukrajiny, ale i celé Evropy.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama