-0.4 C
Czech
Sobota 17. 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

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.

Ministerstvo spravedlnosti USA vyšetřuje guvernéra Walze a starostu Freye

Americké ministerstvo spravedlnosti zahájilo vyšetřování představitelů státu Minnesota a města Minneapolis kvůli údajnému spiknutí s cílem mařit práci federálních imigračních agentů. Informovala o tom stanice CBS s odvoláním na informované zdroje. Mezi vyšetřovanými představiteli jsou podle stanice guvernér státu Tim Walz a starosta města Jacob Frey. Oba politici kritizovali zastřelení 37leté Renée Goodové agentem Úřadu pro imigraci a cla (ICE) v Minneapolisu 7. ledna. Představitelé administrativy prezident Donalda Trumpa označili tři střely do hlavy za nutnou sebeobranu.

Trump zvažuje nařídit strop u úroků na kreditních kartách exekutivním příkazem

Bílý dům zvažuje vydání exekutivního příkazu, který by zastropoval úrokové sazby na kreditních kartách na deset procent. Informovala o tom agentura Bloomberg s odvoláním na informované zdroje.

Bílý dům představil tým pro obnovu Gazy

Bílý dům oznámil složení týmu, který má dohlížet na další kroky v Pásmu Gazy po uzavření příměří mezi Izraelem a Hamásem. Americká administrativa zároveň počítá s tím, že část procesu převezme palestinský technokratický výbor, který se už sešel v Káhiře.

Ukrajina již nemá ani jednu plně funkční elektrárnu, chystá jednání se spojenci

Ukrajina kvůli ruským útokům již nemá ani jednu plně funkční elektrárnu. Dnes to oznámil ukrajinský ministr energetiky Denys Šmyhal, uvedla zpravodajská televize ntv. Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj dnes podle listu Ukrajinska pravda prohlásil, že Ukrajina nedokáže pokrýt více než třetinu energetických potřeb. Země chce kvůli energetické krizi dovážet více elektřiny, kvůli napjaté situaci připravuje online jednání se spojenci z takzvané kontaktní skupiny pro Ukrajinu, známé též jako ramsteinská skupina.

Fico se při návštěvě USA podle Bratislavy sejde s americkým prezidentem Trumpem

Slovenský premiér Robert Fico se při dnes začínající návštěvě Spojených států sejde v sobotu s americkým prezidentem Donaldem Trumpem v jeho floridském sídle Mar-a-Lago, informoval ČTK úřad slovenské vlády. Ficova pracovní cesta do USA byla původně oznámena jen v souvislosti s plánovaným podpisem mezivládní dohody obou zemí o spolupráci v jaderné energetice. Slovenská opozice opět kritizovala, že vláda si připravuje půdu k tomu, aby mnohamiliardovou zakázku na výstavbu nové jaderné elektrárny na Slovensku zadala americké firmě Westinghouse bez vypsání mezinárodní soutěže. Fico v reakci slovně na opozici zaútočil.

Afghánec, který loni v Mnichově najel autem do lidí a dva zabil, jde před soud

V Mnichově začal soudní proces s pětadvacetiletým mužem obviněným z loňského útoku, při němž najel automobilem do davu lidí a zabil dvě osoby. Podle obžaloby šlo o úmyslný čin motivovaný náboženským extremismem.

Inflace v prosinci zůstala na 2,1 procenta

Meziroční inflace v Česku v prosinci 2025 zůstala na 2,1 procenta, stejně jako v listopadu. Meziměsíčně spotřebitelské ceny podle statistiků klesly o 0,3 procenta.

Senátní výbor v USA pozastavil jednání o zákonu CLARITY

Americký Senát tento týden odložil plánované projednání zákona Digital Asset Market Clarity Act známého jako CLARITY Act. Jednání se mělo odehrát 15. ledna 2026 v Senátním bankovním výboru, nakonec se ale termín posunul po tom, co Coinbase stáhla podporu aktuální verzi návrhu.

Dva lidé jsou podle úřadů zranění po útoku dronu na ruskou Rjazaň

Dva lidé utrpěli zranění při útoku ukrajinského dronu na Rjazaň, město ležící jihovýchodně od Moskvy. Informoval o tom ruskojazyčný telegramový kanál Astra. Letecký poplach dnes ráno krátce platil v Kyjevě, protože k městu se blížily ruské útočné drony.

Německo navštíví syrský prezident Ahmad Šara, setká se s Merzem

Syrský prezident Ahmad Šara příští týden navštíví Německo, v úterý se setká s kancléřem Friedrichem Merzem a prezidentem Frankem-Walterem Steinmeierem. Vyplývá to z dnes zveřejněného programu prezidenta a oznámení mluvčího německé vlády. Podle médií by měl Šara v Německu jednat především o dalším osudu syrských uprchlíků, ale také o německé pomoci při obnově válkou zpustošené Sýrie.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama