-6.2 C
Czech
Úterý 13. 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

Výbuch plynové lahve v Islámábádu zabil novomanžele a další lidi

Novomanželé v pákistánském Islámábádu zemřeli po výbuchu plynové lahve v domě, kde po svatební oslavě přespávali. Neštěstí si vyžádalo i další oběti z řad rodiny a hostů, několik lidí utrpělo zranění.

V Kanadě zmizelo jezero Lake Rouge. Vědci zkoumají proč

V květnu 2025 se v odlehlé části severního Québecu beze stopy vytratilo jezero o rozloze tří čtverečních kilometrů. Místní obyvatele to šokovalo, odborníci dodnes hledají vysvětlení a případ znovu otevírá otázku, jak moc krajina pod tlakem lidské činnosti ztrácí stabilitu.

Zlaté glóby 2026 ovládli Timothée Chalamet a režisér Paul Thomas Anderson

Timothée Chalamet konečně prolomil smůlu, Paul Thomas Anderson si odnesl svou první sošku za režii a Jessie Buckley zaujala emocionálním projevem. Zlaté glóby letos nebyly jen o lesku a šatech, ale i o silných momentech a nečekaných výsledcích.

Milos Raonic ukončil kariéru

Bývalá světová trojka a finalista Wimbledonu Milos Raonic oznámil, že končí s profesionálním tenisem. Pětatřicetiletý Kanaďan se loučí po letech, kdy patřil k nejvýraznějším hráčům své generace.

KOMENTÁŘ: Šéfa Fedu vyšetřují kvůli rekonstrukci. Trump si mne ruce a dělá, že o ničem neví

Americké ministerstvo spravedlnosti zahájilo trestní vyšetřování vedené proti Jeromu Powellovi, předsedovi centrální banky. Šéf Fedu je dlouhodobě na kordy s Donaldem Trumpem. Předmětem vyšetřování má být předražená rekonstrukce, podle Powella jde ale o Trumpovu vendetu.

Šéfka diplomacie EU pohrozila Íránu sankcemi za potlačování protestů

Šéfka diplomacie Evropské unie Kaja Kallasová pohrozila Íránu novými sankcemi kvůli brutálnímu potlačování protivládních protestů. Napsal to dnes bruselský web Politico, podle kterého je reakce Kallasové mezi unijními činiteli zatím nejráznějším odsouzením násilností, kterých se teokratický režim dopouští na demonstrantech.

Teherán navrhl jednání se Spojenými státy, tvrdí americký prezident

Írán navrhl jednání se Spojenými státy poté, co Washington zvažoval i použití síly vůči íránskému režimu. Uvedl to v neděli podle tiskových agentur americký prezident Donald Trump. Možná schůzka se podle Trumpa připravuje, šéf Bílého domu ale nepotvrdil žádný konkrétní termín. V Íránu pokračují protivládní demonstrace, při nichž podle aktivistů od přelomu roku zahynulo nejméně 544 lidí, píše agentura AP.

Rusko v noci útočilo na Kyjev a Oděsu

Rusko v noci na dnešek znovu zaútočilo na Kyjev a jihoukrajinskou Oděsu. Informovaly o tom ukrajinské úřady. Z Oděsy jsou hlášeni dva zranění a škody na energetické infrastruktuře. Útoky ukrajinských dronů bez podrobností hlásí Moskva.

Powell čelí vyšetřování. Nic o tom nevím, reagoval Trump

Předseda Federálního rezervního systému (Fed) Jerome Powell oznámil, že čelí federálnímu vyšetřování, které má souviset s jeho výpovědí o rekonstrukci budov centrální banky ze začátku letošního roku.

Trump je připraven setkat se venezuelskou prozatímní prezidentkou

Americký prezident Donald Trump je připraven setkat se s venezuelskou prozatímní prezidentkou Delcy Rodriguezovou, píše agentura AFP. Rodriguezová v neděli podle agentury Reuters uvedla, že její vláda si musí zachovat moc, aby mohla zemi bránit.

Frankfurtské letiště kvůli sněhu a mrazu zrušilo stovku letů, i spojení s Prahou

Mezinárodní letiště ve Frankfurtu nad Mohanem kvůli sněžení a mrazu zrušilo dnes téměř stovku letů. Dotklo se to i spojení s Prahou. Také na německé železnici je podle společnosti Deutsche Bahn (DB) třeba dnes počítat kvůli zimnímu počasí s omezeními. Školy v některých spolkových zemích zrušily prezenční výuku.

Udělejte to hned! Trump vyzval Kubu k uzavření dohody

Uzavřete s námi dohodu, než bude pozdě, vzkázal Donald Trump Havaně. Americký prezident upozornil, že Kuba už nebude dostávat ropu a peníze od Venezuely výměnou za „bezpečnostní služby“.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama