Reklama
2.9 C
Czech
Úterý 17. 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

Útoky v Emirátech zasáhly přístav i letiště

Írán v pondělí znovu udeřil na infrastrukturu ve Spojených arabských emirátech. Terčem se stalo mezinárodní letiště v Dubaji i přístavní a průmyslová zóna ve Fudžajře, která patří k nejdůležitějším ropným uzlům v regionu. Útoky znovu zvýšily napětí kolem dopravy ropy i leteckého provozu v Perském zálivu.

Meta zvažuje propouštění až pětiny zaměstnanců

Společnost Meta zvažuje rozsáhlé propouštění, které by mohlo postihnout až 20 procent jejích zaměstnanců. Společnost doufá, že tím uvolní prostředky pro masivní investice do umělé inteligence a zároveň dokáže, že tyto nové nástroje již nejsou jen nákladným experimentem, ale začínají měnit každodenní provoz velkých technologických firem.

Biatlon v Otepää poznamenal chaos na střelnici

Světový pohár v biatlonu v estonském Otepää nabídl víc zmatků než radosti. Francouzští favorité přišli ve štafetě smíšených dvojic o výsledek po hrubé chybě Émiliena Jacquelina a česká reprezentantka Tereza Voborníková se v jiném závodě dostala do kuriózní situace, kdy se na střelnici přela se soupeřkou o vlastní stav. Oba momenty znovu otevřely debatu o tom, jak velký chaos letos na střelnici panoval.

Izrael zahájil další vlnu úderů proti Íránů, útočil v Teheránu, Šírázu a Tabrízu

Izraelské letectvo dnes zahájilo další vlnu rozsáhlých vzdušných úderů proti infrastruktuře íránského režimu v hlavním městě Teheránu, v Šírázu na jihu a Tabrízu na severozápadě země. Informují o tom agentury s odvoláním na sdělení izraelských ozbrojených sil. Podle agentury AFP se v centru íránské metropole ozývaly výbuchy.

KOMENTÁŘ: Ropa zkrátka poteče jinudy. Jak blokáda Hormuzského průlivu nutí k improvizaci

Íránská armáda zašpuntovala Hormuzský průliv a ohrožuje každou obchodní loď, která by plavbu námořní soutěskou volila. Už potřetí během posledních pěti let tak musejí obchodní společnosti zásadním způsobem upravovat logistické plány. Aktuální krize ukazuje, že alternativ se vždy najde dost.

Kuba si přeje uzavřít dohodu se Spojenými státy, prohlásil Trump

Kuba si přeje uzavřít dohodu se Spojenými státy, tvrdí americký prezident Donald Trump. Washington podle něj dohodu s Havanou buď brzy uzavře, nebo udělá to, co považuje za nezbytné. Nejprve se však USA vypořádají s Íránem. Šéf Bílého domu to podle tiskových agentur v neděli řekl novinářům na palubě prezidentského speciálu Air Force One. Trump v posledních týdnech vyjádřil přesvědčení, že kubánská vláda brzy padne.

EU bude jednat o tom, jak udržet Hormuzský průliv otevřený

Členské státy Evropské unie prodiskutují, co může evropská strana udělat pro to, aby zůstal Hormuzský průliv otevřený pro mezinárodní lodní dopravu. Před dnešním zasedáním ministrů zahraničí zemí EU to podle agentury Reuters v Bruselu řekla šéfka unijní diplomacie Kaja Kallasová.

Goldman Sachs: Válka s Íránem nezpůsobí krizi jako covid nebo konflikt na Ukrajině

Po americko-izraelském úderu na Írán prudce vzrostly ceny ropy a zemního plynu. Konflikt vyvolal obavy z recese globální ekonomiky a stagflace. Odborníci srovnávají současnou krizi s tou, kterou rozpoutala válka na Ukrajině v roce 2022. Podle expertů ze společnosti Goldman Sachs ale blízkovýchodní konflikt nezpůsobí srovnatelnou světovou krizi. Spíše povede ke krátkodobým šokům v cenách ropy.

Americké letouny zasáhly vojenské cíle na jihovýchodě Íránu

Americké bojové letouny údajně zasáhly vojenské objekty na hoře nedaleko zóny volného obchodu v Čáhbaháru na jihovýchodě Íránu, uvádí televize Al-Džazíra s odvoláním na perský servis stanice Voice of America. V Čáhbaháru je důležitý námořní přístav.

Hútíové hrozí zablokováním průlivu Bab al-Mandab

Situace na Blízkém východě dál eskaluje. Jemenští Hútíové pohrozili zablokováním průlivu Bab al-Mandab (Brána nářků), klíčové vodní cesty mezi Rudým mořem a Adenským zálivem. Pokud by tak učinili, narušili by dopravu mezi Evropou a Asií přes Suezský průplav. To by ovlivnilo mezinárodní obchod i dodávky ropy a zemního plynu.

Ukrajina podnikla velký dronový útok na Moskvu, na jihu Ruska hoří zásobník ropy

Ukrajina v noci na dnešek podnikla rozsáhlý vzdušný útok na Moskvu. Ruská protivzdušná obrana podle ministerstva obrany zničila nad metropolí a jejím okolím 53 dronů. Na jihu Ruska vznikl požár po útoku dronu zásobník ropy, informovaly místní úřady. Na Kyjev dnes ráno útočily ruské drony, v Charkově je po ruském útoku jeden zraněný.

Trump žádá státy o pomoc při ochraně Hormuzského průlivu

Válka mezi USA, Izraelem a Íránem dál otřásá Blízkým východem i světovou ekonomikou. Írán prakticky zablokoval Hormuzský průliv, kudy běžně proudí pětina světové ropy. Americký prezident Donald Trump proto vyzval další státy, aby poslaly válečné lodě a pomohly obnovit bezpečný průjezd tankerů.

Saharský prach míří do Evropy a může přinést krvavý déšť

Velký oblak prachu ze Sahary postupuje nad západní Evropu. Meteorologové očekávají zakalené nebe, zhoršenou kvalitu ovzduší i takzvaný krvavý déšť. Fenomén známý jako La Calima pravidelně připomíná, jak úzce je evropské počasí propojené s africkými pouštěmi.

Oscary 2026 ovládl film One Battle After Another

Letošní 98. ročník udílení prestižních Oscarů nabídl večer plný výrazných filmových momentů. Největší pozornost na sebe strhl snímek One Battle After Another, který proměnil několik nominací ve vítězství. Dařilo se ale také filmům Sinners, Frankenstein a animovanému hitu KPop Demon Hunters. Večer přinesl i několik historických prvenství.

USA a Čína jednaly o obchodní dohodě a připravují Trumpovu návštěvu Pekingu

V Paříži dnes po šesti hodinách skončil první den americko-čínských jednání o obchodní dohodě. Podle mluvčího amerického ministerstva financí budou rozhovory pokračovat v pondělí ráno, informovala agentura Reuters. Mluvčí ale neuvedl žádné podrobnosti týkající se dnešní schůzky a členové čínské delegaci opustili místo jednání, aniž promluvili s médii. Americký ministr financí Scott Bessent a čínský vicepremiér Che Li-feng vedli jednání v sídle Organizace pro hospodářskou spolupráci a rozvoj (OECD). Čína není členem této organizace sdružující 38 bohatých států a považuje se za rozvojovou zemi.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama