Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 569

1. února 2018

Jaderné technologie pomáhají chránit půdu

Co víte o půdě, prsti, zemi, humusu, hlíně, o vrstvičce, ve které roste většina potravin, kterými se lidstvo živí? Je to neobnovitelný zdroj! Intenzivní zemědělské praktiky, znečistění životního prostředí, globální klimatické změny - to všechno ohrožuje zdraví půdy, křehkou rovnováhu v ní a tím i podporu, kterou nám, lidem na planetě dává. „Eroze půdy je tichý proces. Pokud lidstvo půdu ztratí, už ji nenahradí,“ řekl Claudio Bravo-Linares, profesor v Ústavu chemických věd na universitě Austral v Chile.

Fotogalerie (1)

Infografika, jak funguje metoda využití izotopů ze spadu (MD)

Jaderná věda a technika je cestou, jak zkoumat zdraví půdy a jak jí porozumět, jak získat data potřebná pro zlepšení kvality produkce potravin a hlavně jak se připravit na klimatické změny a ochránit půdu v budoucnu. Vědci s podporou Mezinárodní agentury pro atomovou energii (MAAE) a Organizace pro výživu a zemědělství Spojených národů (FAO) používají radioizotopové techniky ke studiu jejího stavu a vývoje. Pomocí měření obsahu cesia 137 v půdě mohou například odhadnout, jak rychle postupuje eroze a ztráta půdy. Získaná data nám nejen řeknou, jaký je současný stav, ale pomohou určit způsob, jak s půdou ohleduplně zacházet v budoucnu.

Využití radioaktivního spadu

Radionuklidy, které se uložily na zemský povrch následkem radioaktivního spadu po zkouškách jaderných zbraní v šedesátých létech, lze nyní použít pro přesná měření. Částice z atmosféry postupně vymýval déšť a v rovnoměrné vrstvě ukládal na zemský povrch. Nejběžněji používané pro vědecké účely jsou cesium 137, olovo 210 a berylium 7. Tyto radionuklidy jsou jedinečné v tom, jak se váží na částice půdy, což umožňuje sledování a měření pohybu půd. Analýzou spadových radionuklidů pomocí gama spektrometrie s vysokým rozlišením mohou vědci identifikovat změny ve vzorcích a míru přerozdělování půdy ve velkých spádových oblastech. Mohou rovněž zhodnotit účinnost opatření na ochranu půdy při kontrole eroze půdy.

Technika stabilních izotopů

Pro techniku měření obsahu stabilního izotopu ve specifické sloučenině se nejčastěji používá přírodní izotop uhlík 13. Najdeme jej mj. ve specifických organických sloučeninách vázaných na půdu, jako jsou např. půdní mastné kyseliny. Pocházejí z kořenů rostlin, živočišného odpadu a dalších zbytků nalezených v přírodních ekosystémech, které se rozpadají a stávají se součástí organické hmoty půdy. Tyto sloučeniny mají určité jedinečné stabilní izotopové složení, můžeme jej přirovnat k otiskům prstů. Pomocí techniky stabilních izotopů mohou vědci porovnávat „otisky prstů“ sloučenin v půdě s těmi v ekosystémech cílové oblasti. To jim pomůže zjistit, odkud pochází erodovaná půda, které oblasti jsou náchylné k degradaci půdy a jak efektivní byla ochranná opatření.

Příklady využití jaderných technik

Asie a Pacifický region: Obnovení zdraví půdy zachraňuje vietnamské kávovníkové plantáže

Dao Thanh Canh málem přišel o svou pětiakrovou kávovníkovou farmu, protože jeho půda ztratila plodnost. Roky intenzivního využívání a extrémní počasí způsobily degradaci půdy a její erozi. Thanh Canh říká: „Každý rok ubylo několik centimetrů půdy zejména při velkých krupobitích“. Vědci použili techniku stabilních izotopů a radioizotopů ze spadu, aby odkryli pravou příčinu a rychlost eroze. Poté sestavili cílený záchranný plán zahrnující stavbu teras, vodních rezervoárů a pěstování meziproduktů, aby půdu udrželi na místě. Výsledek? Redukce eroze o 45 %. Nyní Thanh Canh z pěstování kávy opět profituje. Je pouze jedním z mnoha příkladů. Čína, Indonézie, Malajsie, Pákistán, Filipíny, Šrí Lanka a Vietnam spolupracují při využití jaderných technik v pomoci drobným a středním farmářům. Na studovaných místech se jim podařilo redukovat degradaci půdy v průměru o 50 % a navíc vzdělávat farmáře v šetrnějších způsobech hospodaření.

Afrika: Záchrana půdy a vodních zdrojů v Maroku

Eroze ohrožuje v Maroku až 40 % úrodné půdy, neboť krajina zde je tvořena příkrými svahy. Drsné klimatické podmínky, dlouhá období sucha a krátké intenzivní deště půdu nadměrně zatěžují. V kombinaci s nadměrným chovem zvířat, odlesňováním a špatnými technikami výsadby to vedlo ke ztrátám půdy až o 100 milionů tun ročně. Většina půdy pak skončí v ucpaných vodních nádržích. "Když tato úrodná vrchní půda sklouzne, zemědělci ztratí životně důležitý zdroj pro pěstování potravin. Zdroj bohatý na živiny místo toho nakrmí řasy v místních vodách, ohrožuje kvalitu vody a poškozuje populaci ryb," uvedl Moncef Benmansour, vedoucí divize vody, půdy a klimatu v Národním centru pro jadernou energii, vědu a techniku (CNESTEN). Kvůli erozi půdy se v Maroku každoročně ztratí také více než 75 miliónů m³ zádržné kapacity pro vodu. "Abychom mohli bojovat s erozí, nejprve bylo nutno přesně vyhledat příčiny; a právě to nabízí izotopová technika."

Prostřednictvím studií využívajících radionuklidy ze spadu a techniku stabilních izotopů vědci z CNESTEN a Národního institutu pro výzkum agronomie (INRA) a Výzkumného centra pro lesnictví (CRF) v Maroku dokázali určit oblasti náchylné k erozi a vyhodnotit účinnost různých metod ochrany. Spolu s farmáři pak vyvinuli postupy zahrnující techniky neobdělávání části půdy a pěstování obilovin spolu s ovocnými stromy a keřovitou lebedou (Atriplex), která má silný kořenový systém udržující půdu na místě. Opatření snížila ztráty půdy v regionu Tangier-Tetouan o 40 % a v oblasti Casablanca-Seta přibližně o 60 %. Zkušenosti Maroko sdílelo s deseti dalšími africkými zeměmi prostřednictvím projektů technické spolupráce MAAE.

Latinská Amerika: Ochrana půdy a ekologizace komerčních lesů v Chile

To, co na jedné straně pomáhá chilskému národnímu hospodářství, může na druhé straně katastrofálně poškodit půdu. Řeč je o zintenzivnění komerčního lesního hospodářství. Velké lesní plantáže pokrývají přibližně 2,5 milionů hektarů půdy. Práce v nich zahrnují intenzivní výsadbu, těžbu a stálý provoz těžkých mechanizmů a dopravních prostředků. Tyto faktory spolu s nepříznivým počasím přispěly k výraznému nárůstu eroze půdy a zhoršování kvality vody. Pomocí izotopových technik vědci v Chile zjistili, že jednou z hlavních příčin eroze v postižených oblastech byly nezpevněné cesty, které se používaly k pohybu po plantážích a přepravě strojů a dřeva. Zavedením metod ochrany, jako je stabilizace lesních silnic s novými vrstvami štěrku, a zlepšením odvodňovací kapacity tím, že se opraví škody způsobené přejížděním těžkých strojů, začalo lesní hospodaření novou ekologickou kapitolu. Nyní vědci pracují na tom, aby na základě svého výzkumu poskytli ministerstvům data pro efektivní vedení obchodních lesnických společností směrem k udržitelnějším praktikám.

Zdroj: https://www.iaea.org/newscenter/multimedia/videos/studying-erosion-with-the-help-of-radionuclides

Marie Dufková