-0.3 C
Czech
Pátek 16. 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

Prezident Pavel zahájil ve Lvově návštěvu Ukrajiny

Český prezident Petr Pavel je na Ukrajině. Schůzkou s představiteli místní správy v západoukrajinském Lvově dnes zahájil svou třetí návštěvu Ruskem napadené země od nástupu do funkce hlavy státu. Během cesty se očekává Pavlovo setkání s ukrajinským prezidentem Volodymyrem Zelenským.

Macháč v Adelaide prošel do semifinále, Siniaková si zahraje finále čtyřhry

Tomáš Macháč zvládl v Adelaide čtvrtfinále generálky na Australian Open a postoupil do semifinále. Osmý nasazený porazil Španěla Jaumeho Munara 6:4, 6:4 a čeká ho turnajová dvojka Tommy Paul. Američan v dalším zápase přehrál domácího kvalifikanta Aleksandara Vukice 6:3, 6:2.

Boeing věděl o vadě dílu spojené s pádem nákladního letadla UPS

Nákladní letadlo UPS se v listopadu v Kentucky zřítilo po dramatickém selhání u křídla a zahynulo při tom 15 lidí. Vyšetřovatelé teď popisují, že problém souvisel se strukturální vadou části uchycení motoru, kterou Boeing zaznamenal už před lety u podobných strojů.

Americký zásah v Grónsku by byl katastrofa, konec světa, varoval Tusk

Případný americký vojenský zásah v Grónsku by byl z politického hlediska katastrofa. Konflikt či pokus o zabrání území státu, který je členem NATO, jiným státem Severoatlantické aliance by znamenal konec světa, jak je dnes známý, a který po dlouhá léta zaručoval bezpečnost, varoval dnes polský premiér Donald Tusk. Vzhledem k dosavadnímu počínání amerického prezidenta Donalda Trumpa je možný každý scénář, připustil šéf polské vlády. Polsko své vojáky do Grónska nevyšle, uvedl také.

Kreml souhlasí s Trumpem, že uzavření míru brzdí Kyjev, a ne Moskva

Rusko souhlasí s americkým prezidentem Donaldem Trumpem v názoru, že ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj, a ne ruský vůdce Vladimir Putin zdržuje dosažení potenciální mírové dohody. Uvedl to dnes podle agentur Putinův mluvčí Dmitrij Peskov. Současně varoval, že se Kyjevu "každým dnem" zužuje prostor pro rozhodování o ukončení války.

Rusko vyhošťuje britského diplomata, obviněného ze špionáže

Rusko vyhošťuje britského diplomata, o kterém ruská tajná služba FSB tvrdí, že jej kontrarozvědka odhalila jako pracovníka britské zpravodajské služby. Ruské ministerstvo zahraničí předalo protest britské chargé d´affaires v Moskvě a pohrozilo zrcadlovou odvetou, pokud by britská strana reagovala podobným krokem, uvedly tiskové agentury. Britská vláda nyní podle agentury Reuters uvedla, že svou reakci pečlivě zvažuje.

Posádka mise Crew-11 se kvůli zdravotnímu problému astronauta vrátila na Zemi

Zpět na Zemi se dnes z Mezinárodní vesmírné stanice (ISS) kvůli zdravotnímu problému astronauta vrátila čtyřčlenná posádka mise Crew-11. Přistání na vodní hladinu u kalifornských břehů živě na svém webu přenášel americký Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA).

Trump zavádí 25procentní clo na některé čipy, umožní poplatky za prodej v Číně

Americký prezident Donald Trump zavedl 25procentní poplatek na prodej pokročilých čipů Nvidia H200 a AMD MI325X v zahraničí. Exekutivní příkaz souvisí s povolením prodávat tyto čipy na čínském trhu. Poplatek se bude vybírat formou cla za dovoz čipů, pokud jsou tyto čipy následně znovu vyvezeny do zahraničí, napsal Bílý dům ve středečním doprovodném dokumentu.

Americký útok na Venezuelu způsobil Rusku ekonomický bolehlav

Krátkodobé náklady a dlouhodobý přínos –⁠⁠⁠⁠⁠⁠ tak lze popsat dopad amerického útoku na Venezuely na Rusko. Moskva měla s Caracasem dlouhodobé obchodní vazby, které teď prezident Donald Trump zpřetrhal. Přijde tak o velké množství peněz. Z dlouhodobého hlediska si ale nemohla přát nic lepšího.

Zabíjení v Íránu podle Trumpa skončilo. Americký úder je blízko, spekulují experti

Zabíjení v Íránu skončilo a nejsou plánovány žádné popravy, oznámil americký prezident Donald Trump, který získal tuto informaci od důvěryhodného zdroje. Také naznačil, že k vojenskému úderu vůbec dojít nemusí. Násilné protesty přitom pokračují a experti naopak spekulují, že USA udeří už brzy.

Dvě tragédie během dvou dnů, v Thajsku znovu spadl jeřáb

Ještě ani neuplynul den od tragédie na severovýchodě Thajska a země řeší další smrtelnou nehodu spojenou se stavební technikou. U Bangkoku se zřítil jeřáb na silnici, zničil dvě auta a dva lidé přišli o život. Další zranění skončili v péči záchranářů.

Klimatické změny dopadají na zimní olympijské hry

Zimy jsou kratší, sněhu ubývá a organizátoři zimních olympijských her se čím dál víc spoléhají na umělé zasněžování. Klimatická změna výrazně ovlivňuje podmínky pro zimní sporty a bez zásadních změn budou budoucí olympiády v ohrožení.

Zoe Saldaña je nejvýdělečnější herečkou všech dob

Scarlett Johansson byla sesazena z trůnu. Zoe Saldaña se díky tržbám z třetího dílu Avataru stala nejvýdělečnější herečkou všech dob. Na vrchol ji vynesly role v největších filmových franšízách posledních let.

Grónská vláda uvedla, že Dánsko a spojenci zvýší vojenskou přítomnost u ostrova

Grónská vláda oznámila, že Dánsko ode dneška společně se spojenci z NATO zvyšuje vojenskou přítomnost v okolí Grónska v rámci slibu posílit obranu v Arktidě, píše agentura Reuters. Vojenské jednotky v oblasti absolvují výcvik, který je má připravit na operace v arktických podmínkách. Cílem cvičení je posílit akceschopnost Severoatlantické aliance v regionu a zvýšit jeho bezpečnost. Švédský premiér Ulf Kristersson na síti X následně oznámil, že někteří důstojníci švédské armády na arktický ostrov už přicestovali.

Oteplování zrychluje. Rok 2025 byl toho dalším důkazem

Loňský rok byl podle Světové meteorologické organizace (WMO) třetím nejteplejším v historii měření. Klimatičtí vědci očekávají, že tempo oteplování může překročit hranici 1,5 stupně Celsia stanovenou Pařížskou dohodou ještě před koncem desetiletí. To znamená o deset let dříve, než světoví lídři před 30 lety v Paříži při podpisu revolučního dokumentu předpokládali.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama