0.5 C
Czech
Pátek 27. 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

EU podle Moskvy rozhodla omezit ruské zastoupení v Bruselu, Rusko prý odpoví

Evropská unie podle mluvčí ruského ministerstva zahraničí Mariji Zacharovové rozhodla o omezení počtu pracovníků ruského diplomatického zastoupení v Bruselu. Zacharovová řekla, že Rusko takový krok považuje za diskriminační a nenechá ho bez odpovědi. Rozhodnutí podle názoru Moskvy potvrdilo, že evropské pokusy účastnit se jednání o ukončení ruské války proti Ukrajině jsou neopodstatněné, napsala ruská agentura TASS.

Írán a USA v Ženevě pokračují v nepřímých jednáních o jaderném programu

Írán a Spojené státy dnes v Ženevě zahájily další kolo nepřímých jednání o jaderném programu Teheránu. Podle agentury AP jsou dnešní rozhovory zprostředkované Ománem poslední diplomatickou šancí, jak předejít konfliktu mezi těmito dvěma zeměmi. USA již do blízkovýchodního regionu vyslaly řadu válečných letadel a lodí, aby vyvinuly tlak na Teherán k uzavření dohody. Dnešní rozhovory byly podle agentur odpoledne zatím bez jasného důvodu přerušeny. Podle mluvčího íránského ministerstva zahraničí Esmaíla Baghaího se však delegace dnes ještě znovu sejdou, zřejmě okolo 17:30 až 18:00.

Bitcoin zůstává rozkolísaný, trh řeší cla a ETF

Bitcoin zůstává na konci února rozkolísaný a drží se v pásmu zhruba 60 až 70 tisíc dolarů. V posledních dnech byla cena pod tlakem hlavně ve chvílích, kdy se na trzích šíří averze k riziku a investoři omezují expozici vůči rizikovějším aktivům.

Hladina moří stoupá, u Grónska se ale i přes tající ledovce děje opak

Teploty rostou, ledovce tají a hladina moří stoupá. Jedná se o progresivní jev poháněný emisemi skleníkových plynů. Výjimkou je Grónsko, kde sice také led taje, ostrov ale naopak z moře vystupuje. Zdánlivě tak dochází k efektu klesající hladiny, i když by tomu mělo být naopak. Zabývala se tím nová studie.

Polsko stojí před nebezpečím války, varoval Sikorski před poslanci

Všichni si uvědomujeme ohrožení, situace je vážná, řekl šéf polské diplomacie Radoslaw Sikorski na úvod svého vystoupení před poslanci. Polsko, jehož vzdušný prostor loni na podzim narušily ruské drony, čelí sabotážím, žhářským útokům, záplavě dezinformací a až 2000 až 3000 kybernetickým útokům denně. Většinu se daří odrazit, ale míra tohoto jevu musí vyvolávat znepokojení, uvedl ministr podle serveru Onet.

Noční ruské útoky na Ukrajinu si vyžádaly desítky raněných

Rusko v noci na dnešek na Ukrajinu vyslalo 39 raket a 420 dronů a zraněny byly desítky lidí. Na síti X to dnes napsal ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Nejméně 16 zraněných, včetně dvou dětí, si v noci vyžádal ruský útok na Charkov, oznámili záchranáři. Ve městě Kryvyj Rih byli zraněni dva lidé, 89letý muž a 82letá žena, uvedl šéf správy Dněpropetrovské oblasti Oleksandr Hanža. Výbuchy byly během noci slyšet také v Kyjevě či Záporoží, kde úřady hlásí sedm raněných. Polsko kvůli rozsáhlému ruskému útoku na Ukrajinu preventivně vyslalo do vzduchu stíhačky a letoun včasné výstrahy, oznámilo velitelství ozbrojených sil.

Ministr financí Kanady: Musíme se s americkými cly smířit

Smiřme se s tím, že cla jsou cenou, kterou musíme zaplatit, pokud chceme obchodovat s USA. S takovými slovy reagoval na projev amerického prezidenta Donalda Trumpa o stavu unie kanadský ministr financí François-Philippe Champagne. Učinil tak poté, co Nejvyšší soud zrušil Trumpova cla ze „Dne osvobození“.

V Thajsku odstartovalo cvičení Cobra Gold 2026

V Thajsku odstartovalo vojenské cvičení Cobra Gold 2026, které se dlouhodobě řadí k největším a nejdéle pořádaným multilateralním manévrům v jihovýchodní Asii. Letos jde o 45. ročník a zahájení proběhlo v úterý v provincii Rayong.

Phil Collins, Mariah Carey i Lauryn Hill míří do Rock’n’rollové síně slávy

Rock’n’rollová síň slávy odhalila seznam nominovaných pro rok 2026. Mezi jmény nechybí světové hvězdy popu, rapu ani metalu. O místo v hudební síni se letos uchází 17 interpretů. O vítězích se rozhodne už na jaře.

Nvidia dál vydělává na umělé inteligenci, investory ale nenadchla

Nvidia znovu ukázala, že patří mezi hlavní vítěze vlny kolem umělé inteligence. Firmy po celém světě kupují její čipy, protože na nich běží náročné AI výpočty. Výsledky byly velmi silné, jenže investoři čekali ještě víc, takže akcie po zveřejnění čísel reagovaly jen mírně.

Strach a nejistota. Další násilí v Mexiku je reálnou hrozbou

Zabití Nemesia Rubéna Oseguera Cervantese (známého jako El Mencho), mexického drogového barona a nejvyššího představitele kartelu Jalisco New Generation, vyvolalo v Mexiku strach, který nemizí ani po utichnutí násilí. Podle bezpečnostních expertů není jasné, co se bude dít dál. Nejde přitom jen o tento kartel. Stejné obavy vyvolává válka uvnitř kartelu Sinaloa.

Kim Čong-un chce rozšířit jaderný arzenál a nechal otevřené dveře pro jednání s USA

Severokorejský vůdce Kim Čong-un na stranickém sjezdu v Pchjongjangu oznámil záměr dál rozšiřovat jaderné síly a prodlužovat jejich operační dosah. Spojeným státům vzkázal, že se s nimi KLDR může „dobře snášet“, pokud Washington přijme, že severokorejské jaderné zbraně jsou trvalou realitou. Vůči Jižní Koreji současně znovu přitvrdil a označil ji za nejnepřátelštější entitu.

Premiér Senegalu Sonko slíbil přitvrdit zákony proti LGBT lidem. Dostanou tvrdší tresty

Senegalský premiér Ousmane Sonko představil parlamentu návrh zákona, který výrazně zpřísňuje tresty za stejnopohlavní vztahy. Podle návrhu by za ně hrozilo pět až deset let vězení, tedy až dvojnásobek současné sazby.

Dostál věděl o gólu v šesti a čekal, jestli ho uznají

Brankář Lukáš Dostál se po olympijském čtvrtfinále s Kanadou vrátil k momentům, které zápas rozhodly. Češi padli v prodloužení, přesto se dlouho drželi na dosah senzace. Největší rozruch vyvolal gól Ondřeje Paláta, kterému předcházela chyba v počtu hráčů na ledě.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama