-2.4 C
Czech
Středa 4. 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

Eli Lilly zvedá výhled na rok 2026 díky boomu léků na hubnutí

Eli Lilly vstoupila do roku 2026 v roli jedné z nejrychleji rostoucích farmaceutických firem světa. Tržby táhnou hlavně injekce Zepbound na obezitu a Mounjaro na cukrovku, jejichž prodeje dál prudce rostou, i když firma zároveň počítá s tlakem na ceny. Investoři na čísla zareagovali okamžitě a akcie v předobchodní fázi posílily.

V Abú Zabí začalo druhé kolo rozhovorů mezi Ukrajinou, Ruskem a USA

V Abú Zabí dnes začalo druhé kolo rozhovorů mezi ukrajinskými a ruskými činiteli, které zprostředkovávají Spojené státy s cílem ukončit válku, jíž rozpoutalo před takřka čtyřmi lety Rusko proti Ukrajině. O zahájení jednání informoval vedoucí ukrajinské delegace Rustem Umerov na platformě Telegram. "Proces jednání začal v třístranném formátu: Ukrajina, USA a Rusko. Dále bude práce v oddělených skupinách, poté je plánovaná společná synchronizace pozic," uvedl předseda ukrajinské bezpečnostní rady Umerov na sociální síti a dodal, že cílem je dosáhnout důstojného a trvalého míru.

Pinterest propouští stovky zaměstnanců, otřásá jím skandál

Americký gigant v oblasti sdílení obrázků Pinterest minulý týden oznámil propouštění v rámci restrukturalizace podnikání. Dvojici inženýrů navíc propustil okamžitě za porušení zásad soukromí ostatních zaměstnanců.

Rusko v noci útočilo na Ukrajinu 105 drony, dva lidé podle úřadů zahynuli

Rusko v noci na dnešek zaútočilo na Ukrajinu 105 drony, oznámilo dnes ráno ukrajinské letectvo. Při útoku v Dněpropetrovské oblasti dva lidé zahynuli a dva další byli zraněni, informovaly ráno tamní úřady. Děje se tak před zahájením druhého kola přímých třístranných rozhovorů zástupců Ukrajiny, USA a Ruska v Abú Zabí o možném ukončení války, kterou zahájila Moskva v únoru 2022 svou invazí do sousední země.

Íránské dělové čluny se pokusily zastavit americký tanker

K tankeru Stena Imperative, plujícímu pod americkou vlajkou, se v Hormuzském průlivu přiblížily íránské dělové čluny. Stalo se tak krátce poté, co americká stíhačka sestřelila íránský dron, který se v Arabském moři přiblížil k americké letadlové lodi Abraham Lincoln.

Teploty na Kubě klesly na nulu, je to historické minimum

Teploty na Kubě dnes ráno místního času klesly u Havany až na nula stupňů, což je byla nejchladnější teplota v historii měření v zemi. Oznámila to meteorologická služba Insmet. Za výrazný pokles teplot na Kubě může studená fronta, která dříve zasáhla Spojené státy.

Saif al-Islam Kaddáfí, syn bývalého libyjského vůdce, byl podle zdrojů z Libye zastřelen

Saif al-Islam Kaddáfí, nejznámější syn někdejšího libyjského vůdce Muammara Kaddáfího, je po smrti. Informace o jeho zabití potvrdily zdroje blízké rodině, jeho právník i libyjská média. Okolnosti jeho smrti zůstávají nejasné.

Pláže v Británii se mění pod vlivem lidské činnosti

Písek a štěrk na některých plážích ve Skotsku už dávno nejsou jen dílem přírody. Nový výzkum ukazuje, že výraznou část tvoří úlomky cihel, betonu, skla a další průmyslový odpad. Na jedné z pláží u Edinburghu jde dokonce téměř o polovinu hrubých usazenin.

Ruská ekonomika podle Putina loni vzrostla o jedno procento

Hrubý domácí produkt (HDP) Ruska v loňském roce vzrostl o jedno procento. Podle agentury AFP to dnes uvedl ruský prezident Vladimir Putin na zasedání vlády. Tempo růstu by tak výrazně zpomalilo ze 4,3 procenta v roce 2024.

Město Crans-Montana uvolnilo pro oběti požáru milion franků

Švýcarské město Crans-Montana vyčlenilo milion franků (přes 26 milionů korun) ve prospěch obětí požáru ze silvestrovské noci v místním baru Le Constellation. Drama si vyžádalo 41 mrtvých a 115 raněných, většinou Švýcarů, ale také mnoha Francouzů a Italů. Mezi hospitalizovanými s popáleninami byla i jedna Češka.

Americký letoun sestřelil íránský dron blížící se k letadlové lodi

Letoun amerického námořnictva podle regionálního velitelství CENTCOM sestřelil íránský dron, který se blížil k letadlové lodi Abraham Lincoln v Arabském moři. Americká armáda incident označila za agresivní, informovaly dnes agentury. Bílý dům sestřel dronu označil za oprávněnou reakci a zdůraznil, že zatím nezrušil jednání s Teheránem naplánovaná na tento týden.

Krasobruslař přišel těsně před olympiádou o hudbu z Mimoňů

Španělský krasobruslař Tomas-Llorenç Guarino Sabaté musel těsně před olympiádou v Miláně řešit nepříjemné překvapení. Pro krátký program už nesmí použít hudbu z filmů o Mimoních, protože držitelé práv nedali souhlas pro olympijské použití.

Česko posílá 55 elektrocentrál pro Ukrajinu

Česko posílá další materiální pomoc pro Ukrajinu. Záchranný útvar Hasičského záchranného sboru ČR v první únorový týden zajistí přepravu 55 elektrocentrál ze státních hmotných rezerv do polského Lublince, odkud mají pokračovat dál. Operace zahrnuje nakládku ve čtyřech skladech i samotný přesun do zahraničí.

Policie v Arizoně řeší zmizení matky moderátorky jako únos

V Arizoně pokračuje vyšetřování zmizení Nancy Guthrie, matky moderátorky pořadu Today Savannah Guthrie. Policie pracuje s verzí, že čtyřiaosmdesátiletou ženu někdo odvedl z domu proti její vůli, na místě se našly známky násilného vniknutí a krev.

Film Michael přiblíží život krále popu. Hlavní roli ztvární jeho synovec Jaafar Jackson

Michael Jackson se vrací na filmové plátno v očekávaném životopisném snímku, který slibuje pohled na jeho cestu od dětského talentu až po status globální ikony. Nový trailer naznačuje velkolepou podívanou i osobní momenty, které formovaly jednoho z nejznámějších umělců historie.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama