Znečištěná půda dokáže ohrozit celý potravní řetězec. Vědci z České zemědělské univerzity proto testují, zda železné nanočástice dokážou „uzamknout“ toxické prvky v půdě a zabránit jejich dalšímu šíření. Výsledky ukazují, že tato metoda může být překvapivě účinná i ekonomicky smysluplná.
Oblasti, kde se po staletí zpracovávají kovy, jsou znečištěné emisemi rizikových prvků. Škodlivé chemikálie pronikají do vody a půdy, odkud se dále dostávají do rostlin, a v konečném důsledku mohou kontaminovat celý potravní řetězec a podzemní vody. Tato tak zvaná industriální zátěž je celosvětovým problémem a mnoho vědeckých týmů hledá cesty, jak zmírnit její následky a obnovit postižené oblasti.
Kvůli finančním nákladům nebo rozsahu poškozeného území často není možné kontaminanty z půdy oddělit nebo znečištěnou zeminu kompletně odtěžit. Jednou z účinných a zároveň šetrných metod je proto tzv. stabilizace, během které dochází ke znehybnění znečišťujících látek v půdě. Proto se tým vedený Michaelem Komárkem z České zemědělské univerzity v Praze zaměřil na studium látek, které dokážou kontaminanty pevně vázat (tzv. sorbentů). Vědci testovali, jak železné nanočástice dokážou tyto látky stabilizovat.
Proč laboratorní výsledky nestačí
Výzkumníci ve své práci kombinují data z dlouhodobých laboratorních i terénních experimentů, což činí jejich výzkum výjimečným. Kromě konvenčních analytických technik využívají také pokročilé metody izotopové geochemie a studium povrchových vlastností a mechanismů pomocí analýz na synchrotronu (urychlovači částic).
V rámci projektu se zaměřili na stabilizační potenciál nanočástic železa v dlouhodobém horizontu, a to i ve spojení s tzv. biocharem – uhlíkatým materiálem z biomasy, který zlepšuje půdní vlastnosti. „Naše výsledky ukázaly, že velikost částic nehraje až tak zásadní roli a použití větších částic může být ekonomicky výhodnější. Také jsme si ověřili, že jsme schopni vyvinout pokročilé mechanistické modely, které dokážou predikovat adsorpci a stabilizaci kovů a metaloidů na těchto částicích,“ popisuje Michael Komárek nejdůležitější závěry výzkumu.
Jak výzkum pomůže v terénu i praxi
Při výzkumu tým myslí i na to, aby byly výsledky dobře přenositelné do praxe. „Fascinuje mě svět v nanoměřítku a stále mě překvapuje, jak je příroda nevyzpytatelná. Třeba když dlouhé měsíce experimentujete v laboratorních podmínkách, dosáhnete konkrétních výsledků, a v terénu je nakonec všechno jinak.“
Projekt spadá do oblasti základního výzkumu, kde je zásadní pochopení a predikce klíčových procesů odpovědných za záchyt kontaminantů v půdě. Přenos znalostí do aplikované sféry je ale dalším nezbytným krokem. Metoda totiž musí být zároveň účinná a ekonomicky zajímavá. Výzkumníci proto potřebují nejen pochopit, co se děje po aplikaci stabilizačních činidel do půdy, ale také vyhodnotit ekonomické benefity.
„To je v současné době asi největší úkol. Nicméně pro rozsáhlé kontaminované lokality se tato metoda jeví jako perspektivní, protože často není možné veškerou kontaminovanou zeminu odtěžit a odvézt (tzv. dig-and-dump) a je nutné řešit problém na místě,“ nastiňuje Michael Komárek další směřování výzkumu. „Budeme pokračovat v terénních experimentech. V současné době máme podaných několik evropských projektů zaměřených na tzv. pilotní lokality a věříme, že budeme moci v této práci pokračovat,“ dodává.
Od geochemie k ekologické obnově krajiny
Michael Komárek vystudoval geochemii na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy a doktorské studium, ve kterém se zabýval metodami fytoremediace, absolvoval na České zemědělské univerzitě v Praze. Po několika letech strávených ve Francii a USA nyní působí jako děkan na Fakultě životního prostředí ČZU.
„Nemůžeme si nevšimnout vlivu, který má lidská činnost na životní prostředí. Náš výzkum, základní i aplikovaný, má zcela jasný potenciál pro budoucí rehabilitaci půd, které jsou z důvodu znečištění problematické nebo nevyužitelné pro zemědělskou produkci,“ popisuje Komárek svou motivaci k dalšímu výzkumu.
„Na řadě obdobných témat spolupracujeme i s privátní sférou, například s dekontaminačními firmami. První kroky směřují k identifikaci a popisu základních nejen geochemických mechanismů, které jsou pro stabilizaci kontaminantů klíčové, ale i vlivu rostlin a mikroorganismů. Jen tak pochopíme, jak sorbenty upravovat a následně aplikovat v reálných podmínkách. To je běh na hodně dlouhou trať,“ uzavírá.
