Reklama
13.1 C
Czech
Čtvrtek 12. března 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

Zastaralé zpravodajské informace? USA zasáhly školu v Íránu omylem, naznačuje vyšetřování

Úder na školu v Íránu, při němž zahynulo více než 165 lidí, mohl být důsledkem použití zastaralých zpravodajských informací. Podle dvou zdrojů obeznámených s případem to naznačují předběžné závěry vyšetřování americké armády. Vyšetřování nicméně stále pokračuje.

Plastový odpad může téměř zmizet během jedné generace

Plastový odpad je dnes všude kolem nás. V oceánech, ve vzduchu i v lidském těle. Nové analýzy ale ukazují, že velká část problému by se dala řešit poměrně rychle. Klíčem jsou návratové systémy, opakované používání obalů a omezení jednorázových plastů.

Dubaj a Kuvajt hlásí nové útoky z Íránu, dron dopadl na italskou základnu

Spojené arabské emiráty a Kuvajt informovaly v uplynulých hodinách o nových útocích z Íránu. Píší to agentury. Úřady hlásí zatím jen škody na majetku. Obě země čelí odvetným útokům z Íránu. Jeden dron dopadl na italskou základnu v Iráku, kde útočí spojenci Teheránu.

Trump: Válku jsme vyhráli hned v první hodině

Americký prezident Donald Trump ve středu prohlásil, že válka s Íránem již byla rozhodnuta ve prospěch Spojených států. Dříve přitom několikrát hovořil o blížícím se konci války. Že je konflikt efektivní, si myslí i demokratický senátor John Fetterman.

Ruský útok na sever Ukrajiny zabil 15letou dívku, její rodiče jsou zranění

Při ruském útoku v Černihivské oblasti na severu Ukrajiny zemřela v noci na dnešek 15letá dívka; její rodiče utrpěli zranění, informovaly ukrajinské úřady, které citovala agentura AFP. Moskva oznámila, že po ukrajinském dronovém útoku vypukl požár v ropném skladu v ruské Krasnodarské oblasti; při incidentu nebyl nikdo zraněn, uvedla agentura Reuters.

Trump nařídil uvolnit z rezerv 172 milionů barelů ropy

Americký prezident Donald Trump ve středu nařídil uvonění 172 milionů barelů ropy ze strategických rezerv Spojených států. Proces začne příští týden a potrvá 120 dní, uvedl americký ministr energetiky Christopher Wright. Trump přitom dříve za využívání rezerv kritizoval bývalého prezidenta Joea Bidena.

Ve Švýcarsku začal hořet autobus plný lidí. Nejméně šest pasažérů zemřelo, podle policie šlo o žhářství

Nejméně šest lidí zahynulo a další utrpěli zranění při tragickém požáru autobusu, který vypukl ve švýcarském městečku Kerzers v kantonu Fribourg. K incidentu došlo v úterý večer v centru města, ležícího přibližně 20 kilometrů od hlavního města Bern.

Ultrazvuk z aut by mohl snížit počet přejetých ježků

Evropští ježci možná dostanou nečekaného spojence. Nový výzkum naznačuje, že auta by v budoucnu mohla vydávat ultrazvuk, který je odradí od vstupu na silnici. Právě srážky s vozidly totiž patří mezi hlavní důvody jejich dramatického úbytku v Evropě.

KOMENTÁŘ: Meta kupuje síť, kde AI pomlouvá lidi. Ale z jiného důvodu, než se zdá

Technologický gigant Meta se odhodlal k velmi netradiční akvizici. Převezme kontrolu nad platformou Moltbook, kde mezi sebou komunikují AI agenti. Mohlo by se zdát, že Meta si tím kupuje zábavnou značkou. Ve skutečnosti je ale motivace nákupu spíše spojená se zkoumáním nebezpečných chyb, kterými se Moltbook jenom hemží.

Návrat k ruským palivům by byl strategickou chybou EU, uvedla šéfka EK

Vrátit se za současné krize na Blízkém východě k ruským fosilním palivům by byla strategická chyba, řekla v dnešním projevu před europoslanci ve Štrasburku předsedkyně Evropské komise Ursula von der Leyen. Dokud bude Evropská unie dovážet významnou část fosilních paliv z nestabilních regionů, je podle ní zranitelná a závislá.

EU se připravuje na katastrofální oteplování. Rozpočty s ním musí počítat, varuje nová zpráva

Klimatické změny a s nimi související přírodní katastrofy ohrožují lidské životy. Mají však jeden plíživý negativní efekt –⁠⁠⁠⁠⁠⁠ zatěžují ekonomiku. Nejsou jen dlouhodobým environmentálním rizikem, ale i bezprostřední ekonomickou hrozbou. Klimatické škody už nejsou výjimečnými událostmi, ale strukturální zátěží evropské ekonomiky, vyplývá z nové zprávy European Scientific Advisory Board on Climate Change.

Ukrajina a Rusko se vzájemně napadly drony, úřady hlásí oběti a raněné

Dva lidé přišli o život při ruském útoku na Charkov na východě Ukrajiny, jeden člověk utrpěl zranění při ukrajinském úderu na Soči na jihu Ruska, uvádějí úřady obou zemí. Ukrajinské drony podle zpráv na sociálních sítích zasáhly chemičku KujbyševAzot ve městě Togliatti, které leží asi 800 kilometrů na východ od Moskvy.

U letiště v Dubaji dopadly dva drony, čtyři lidé utrpěli zranění

Ve středu ráno v blízkosti mezinárodního letiště v Dubaji (DXB) dopadly dva drony. Incident si vyžádal čtyři zraněné. Útoky na infrastrukturu v Perském zálivu tak pokračují i dvanáctý den od zahájení izraelsko-amerického úderu na Írán, konflikt přitom narušuje leteckou dopravu v regionu i mimo něj.

Kvůli bombě z války se muselo v Drážďanech evakuovat nejméně 18.000 lidí

Nejméně 18.000 lidí dnes muselo opustit centrum Drážďan kvůli nálezu bomby z druhé světové války. Policisté nyní kontrolují evakuační zónu, aby zajistili, že se v ní nikdo nenachází. Teprve poté budou moci pyrotechnici začít s likvidací pumy o váze 250 kilogramů. Kvůli vadné roznětce to bude trvat déle, než je zvykem, informoval web Säschische Zeitung. Podle policie je dnešní akce dosud největší evakuací v saské metropoli kvůli nálezu válečné bomby.

Írán exportuje do Číny přes Hormuzský průliv miliony barelů ropy denně

Írán stále exportuje přes Hormuzský průliv obrovské objemy ropy do Číny, přestože v něm zuří válka a sám ho zablokoval. Množství ropy dopravované do komunistické země je sice menší než před vypuknutím konfliktu, Peking je však na případné výpadky v dodávkách dobře připraven.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama