-10.2 C
Czech
Pondělí 19. 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

Velvyslanci států EU v Bruselu jednají o Trumpových hrozbách, řeší další kroky

V Bruselu začalo v sobotu narychlo svolané jednání velvyslanců členských států Evropské unie. Mimořádné zasedání se koná v reakci na oznámení amerického prezidenta Donalda Trumpa o zvýšení amerických cel vůči několika evropským zemím jako součásti jeho snahy získat pro Spojené státy Grónsko.

Prezident odmítl kritiku Macinky, Ukrajina chce podle něj letouny koupit

Prezident Petr Pavel odmítl kritiku ministra zahraničí Petra Macinky (Motoristé). Macinka Pavla kritizoval za to, že tento týden při návštěvě Ukrajiny nabídl napadené zemi několik menších letounů na obranu proti dronům. Podle Pavla ukrajinská strana navrhla odkoupení letounů L-159, což by pro českého výrobce byla příležitost. Pavel to dnes řekl novinářům před odletem do Vatikánu.

Trump chce od zemí miliardu dolarů za stálé členství v navržené Radě míru

Americká administrativa bude chtít nejméně jednu miliardu dolarů (20,9 miliardy Kč) od každé země, která chce být stálým členem Rady míru vytvářené prezidentem Donaldem Trumpem, napsala v noci na dnešek agentura Bloomberg. Tato informace je obsažena i v chartě Rady míru, kterou zveřejnil server The Times of Israel. Ten také upozornil, že v dokumentu není zmínka o Gaze. Trump přitom navrženou Radu míru označil za součást urovnání situace v palestinském Pásmu Gazy. Podle Bloombergu se někteří obávají, že se Trump snaží vytvořit konkurenci vůči Organizaci spojených národů (OSN), kterou dlouhodobě kritizuje.

Požár v pákistánském obchodním centru zabil nejméně šest lidí

Při rozsáhlém požáru vícepodlažního nákupního centra Gul Plaza v pákistánském Karáčí zahynulo nejméně šest lidí, mezi nimi i jeden hasič. Dalších přibližně dvacet osob utrpělo zranění. Úřady se obávají, že uvnitř budovy mohou být stále uvězněni další lidé.

V rakouských Alpách vyprostili těla tří Čechů, které v sobotu zabila lavina

Rakouští záchranáři dnes vyprostili těla tří Čechů, které v sobotu odpoledne zabila lavina ve spolkové zemi Štýrsko u obce Pusterwald. Informovala o tom agentura APA s tím, že v sobotu tuto operaci znemožnilo nepříznivé počasí. Úmrtí tří Čechů v rakouských Alpách dnes ČTK potvrdilo české ministerstvo zahraničí. APA dnes také napsala, že rakouská policie neštěstí vyšetřuje a dnes vyslechla přeživší ze skupiny, kterou lavina zavalila.

Macron chce, aby EU sáhla po nástroji proti ekonomickému nátlaku

Emmanuel Macron chce v EU prosadit tvrdší odpověď na nové celní hrozby Donalda Trumpa. V Bruselu má tlačit na aktivaci takzvaného anti coercion instrumentu, nástroje určeného pro situace, kdy třetí země tlačí na EU obchodními nebo investičními opatřeními.

Vězni v Guatemale ovládli tři věznice a drží desítky rukojmích

Vězni v Guatemale v sobotu koordinovaně ovládli tři věznice a vzali nejméně 46 rukojmích. Mezi zadrženými jsou hlavně dozorci, podle úřadů také další zaměstnanci vězeňské služby. Bezpečnostní složky se snažily převzít kontrolu nad areály a vyjednat propuštění zajatých.

Pentagon připravil 1500 vojáků pro případné nasazení v Minnesotě

Pentagon nařídil zhruba 1500 vojákům v aktivní službě, aby se připravili na možné nasazení do Minnesoty. Jde o reakci na napětí ve státě, kde už několik dní pokračují protesty namířené proti federálním imigračním agentům a kde prezident Donald Trump ve čtvrtek 15. ledna 2026 veřejně zvažoval použití zákona o povstání.

Za protesty v Íránu, při nichž umírali lidé, mohou USA, tvrdí íránský lídr Chameneí

Nejvyšší vůdce Íránu ajatolláh Alí Chameneí obvinil USA a prezidenta Donalda Trumpa z přímé odpovědnosti za násilí, oběti na životech a destabilizaci země během nedávných masových protestů. Uvedl to ve svém sobotním projevu, v němž se poprvé rozsáhleji vyjádřil k událostem, které Írán zasáhly od konce prosince.

Brusel hodlá vyloučit čínské technologie z kritické infrastruktury

Evropská komise plánuje postupné vyloučení čínských technologií z kritické infrastruktury v Evropské unii. Dotknout by se to mělo například telekomunikačních sítí, solární energetiky či bezpečnostních skenerů. Informoval o tom deník Financial Times (FT) s odvoláním na zdroje z EK.

Ugandská armáda odmítla tvrzení opozice, že den po volbách unesla jejího lídra

Mluvčí ugandské armády dnes odmítl páteční tvrzení opozice, že její prezidentský kandidát Bobi Wine byl unesen vojáky. V Ugandě by měly být dnes zveřejněny výsledky čtvrtečních prezidentských a parlamentních voleb, napsala agentura AFP. V pátek po sečtení zhruba 80 procent hlasů vedl podle ústřední volební komise s asi 74 procenty autoritářský prezident Yoweri Museveni, který je hlavou této padesátimilionové země od roku 1986.

Rusko v noci zaútočilo v Dněpropetrovské oblasti

Rusko, které bezmála čtyři roky pokračuje ve válce proti Ukrajině, v noci na dnešek zaútočilo v Dněpropetrovské oblasti na jihovýchodě sousední země. Šéf regionální vojenské správy Oleksandr Hanža na telegramu oznámil, že ruské drony a dělostřelectvo způsobily škody ve městech Nikopol, Marhanec a Pokrovsk, ale nikdo nebyl zraněn. Rusko nejnověji ohlásilo, že jeho vojáci obsadili obec Pryluky v Záporožské oblasti. Moskva zároveň sdělila, že ruská protivzdušná obrana dnes ráno zničila desítku ukrajinských dronů mířících na blíže neupřesněné cíle v Astrachaňské, Rostovské a Volgogradské oblasti.

Máslo zlevňuje, dovoz a sezona drží ceny nízko

Po týdnech vysokých cen přichází v obchodech obrat: máslo zlevňuje i po Vánocích a v některých akcích se dostává na ceny, které tu dlouho nebyly. Řetězce se předhánějí ve slevách a lidé nakupují hlavně v letákových akcích.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama