4.1 C
Czech
Pondělí 8. prosince 2025
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

Po ruských vzdušných útocích hlásí Charkovská a Černihivská oblast čtyři mrtvé

Dohromady čtyři mrtvé dnes hlásí ukrajinské úřady po ruských vzdušných útocích. V Charkovské oblasti ostřelování podle regionální policie nepřežili tři lidé, v Černihivské oblasti byl zabit jeden člověk, informovala agentura AP. Ruské síly zasáhly také Poltavskou oblast a rozsáhlému útoku čelilo například město Kremenčuk.

Kreml uvítal, že Trump ve strategickém dokumentu neoznačil Rusko za hrozbu

Moskva vítá novou bezpečnostní strategii Spojených států, která nehovoří o Rusku jako o přímé hrozbě. Podle agentury Reuters to dnes uvedl mluvčí Kremlu Dmitrij Peskov, který označil dokument volající po "strategické stabilitě" USA s Ruskem za pozitivní krok.

Zelenskyj telefonoval s týmem Trumpa. A Rusko vzápětí zaútočilo

Rusko v noci znovu zaútočilo na ukrajinská města – jen několik hodin po oznámení prezidenta Volodymyra Zelenského, že vedl „velmi konstruktivní“ telefonický rozhovor s vyjednávacím týmem Donalda Trumpa. Ten následoval po třídenních jednáních na Floridě zaměřených na hledání cesty k ukončení války.

Korupce i během války: Jak měl Kyjev oslabovat dohled nad státními firmami

Ukrajinská vláda v uplynulých čtyřech letech systematicky oslabovala dohled nad státními podniky financovanými ze zahraniční pomoci, což mělo za následek, že korupce na Ukrajině bujela i během války s Ruskem. Vyplývá to z vyšetřování deníku The New York Times (NYT) založeného na dokumentech a rozhovorech s přibližně 20 ukrajinskými a západními představiteli.

Počet obětí dronových náletů připisovaných súdánským povstalcům vzrostl na 79

Počet obětí čtvrtečních náletů bezpilotních letounů na jihu Súdánu vzrostl na 79, včetně 43 dětí. Novou bilanci dnes potvrdily úřady, které v místě odstraňují výpadky komunikace, napsala agentura AFP. Dronové údery, jež zasáhly školku, nemocnici a záchranáře, svědkové připisují polovojenským Jednotkám rychlé podpory (RSF). Ty už dva a půl roku bojují se súdánskou armádou, kvůli čemuž dodnes zemřely desetitisíce lidí. Útoky odsoudil Dětský fond OSN (UNICEF) i Africká Unie, podle jejíhož šéfa zemřelo přes 100 lidí.

Beninská armáda uvedla, že zmařila pokus o puč a kontroluje situaci

Skupina vojáků oznámila dnes ráno v beninské státní televizi, že rozpustila vládu, odvolala prezidenta Patriceho Talona a převzala moc, informovaly tiskové agentury. Agentura AFP o něco později s odvoláním na okolí hlavy státu uvedla, že Talon je v bezpečí, armáda zmařila pokus o puč a kontroluje situaci. Tyto informace následně potvrdilo ministerstvo vnitra. Pokus o převrat odsoudily Africká unie a Hospodářské společenství západoafrických států (ECOWAS).

Čínské stíhačky namířily na japonský letoun radar navádějící střely, tvrdí Tokio

Čínské armádní stíhačky během letu nad mezinárodními vodami dvakrát namířily na japonský letoun radar navádějící střely před palbou, oznámil podle agentur Reuters a AFP japonský ministr obrany. Tokio kvůli incidentu, který označuje za provokaci, protestovalo u čínských úřadů. Peking uvedl, že se letoun nebezpečně přiblížil ke cvičení čínského námořnictva. Sporná událost může dále vyostřit vztahy obou zemí, které jsou velmi napjaté od nástupu japonské premiérky Sanae Takaičiové, jež Peking pobouřila slovy o možné japonské reakci na napadení Tchaj-wanu Čínou.

Požár v populárním indickém letovisku zabil desítky lidí

Noční zábava v indickém státě Goa, oblíbeném letovisku na pobřeží Arabského moře, se během pár minut změnila v tragédii. V rušném klubu Birch by Romeo Lane vypukl po půlnoci mohutný požár, který podle úřadů zabil 25 lidí. Většina obětí patřila k personálu, mezi mrtvými jsou ale i turisté.

Hegseth oznamuje konec „utopického idealismu“ americké politiky

Americký ministr obrany Pete Hegseth ostře přepsal zásady americké zahraniční a bezpečnostní politiky. V projevu na Reaganově fóru vyhlásil konec poválečného idealismu, slíbil tvrdší realismus a vyslal signál spojencům, že USA čekají na jejich větší aktivitu. Zároveň bránil kontroverzní vojenské akce v Karibiku, které si vyžádaly desítky obětí a vyvolaly debatu o jejich legalitě.

Musk po pokutě pro X vyzval ke zrušení EU

Elon Musk se ostře pustil do Evropské unie poté, co Brusel jeho síti X vyměřil pokutu 120 milionů eur. Americký miliardář na své platformě vyzval ke zrušení EU a obvinil ji z cenzury. Do sporu se vložili i američtí politici, kteří krok Evropské komise označují za útok na americké technologické firmy a svobodu projevu.

Netflix kupuje Warner Bros a Hollywood vře

Netflix oznámil obří akvizici studia Warner Bros a streamovací služby HBO Max. Místo úlevy nebo nadšení dorazila do Hollywoodu vlna vzteku. Tvůrci, odbory i provozovatelé kin se obávají dopadů, které mohou zasáhnout celé odvětví od pracovních míst po budoucnost filmů v kinech.

Na východě Konga pokračují intenzivní boje jen pár hodin po podpisu mírové dohody

Na východě Konga se dnes rozhořely intenzivní boje mezi tamní armádou a povstaleckým hnutím M23 podporovaným sousední Rwandou. Stalo se to pouhý den poté, co konžský prezident Felix Tshisekedi a jeho rwandský protějšek Paul Kagame podepsali v Bílém domě mírovou dohodu, ve které se zavázali k ukončení bojů a ke stabilizaci situace, píše agentura Reuters.

Kanadská vláda vyškrtla Sýrii ze seznamu států podporujících terorismus

Kanadská vláda dnes oznámila, že vyškrtla Sýrii ze svého seznamu států podporujících terorismus a hnutí Haját Tahrír aš-Šám (HTS) prozatímního syrského prezidenta Ahmada Šary ze seznamu teroristických organizací podle kanadského trestního zákoníku. Informovala o tom agentura Reuters.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama