Kako strupena tla na Arktiki oživijo

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Predelava bakrovo-nikljevih rud na polotoku Kola povzroča hudo škodo krhkim arktičnim ekosistemom. Okoli tovarn, ki že 80 let proizvajajo nikelj, kobalt in druge neželezne kovine, se je oblikovalo območje tehnogenega onesnaženja, ki spominja na lunino pokrajino.

Ali se lahko življenje vrne sem? Poskus ruskih znanstvenikov tal kaže, da je to mogoče. Udeleženca raziskave Vyacheslav Vasenev z univerze RUDN in Marina Slukovskaya iz Znanstvenega centra Kola Ruske akademije znanosti sta spregovorila o svojem delu N + 1.

N + 1: Kaj je bistvo škode, ki jo gozd-tundra povzroči proizvodnja dragocenih kovin?

Vyacheslav Vasenev:Prst v puščavi okoli rastline je zelo degradirana, strupena in za rastline praktično neprimerna: vsebuje veliko bakra, niklja in drugih težkih kovin.

Te kovine so vstopile v tla skozi zrak. Rastlina v zrak oddaja različne spojine, mikronske prašne delce, aerosolne kapljice pa se desetletja naselijo okoli rastline. Kovinske spojine so postopoma padale v gozdovih okoli rastline, kar je na koncu privedlo do odmiranja dreves in druge vegetacije, v tleh pa se je nabralo toliko kovin, da jih je mogoče po želji ponovno pridobivati. Glavna težava je, da se velik delež kovin nahaja v tleh v obliki topnih spojin, ki jih živi organizmi zlahka absorbirajo.

Kako daleč je puščava okoli mlina?

Marina Slukovskaya:Območje vpliva rastline doseže približno 200 kvadratnih kilometrov, sama puščava pa je približno tretjina celotne površine.

BB:Ob približevanju rastlini lahko zatiranje ekosistemov spremljamo po stanju vegetacije. Sama puščava se začne le nekaj kilometrov pred tovarno, vendar se depresivna pokrajina najde prej. V severni tajgi vegetacija tako ali tako ni zelo gosta, nekaj kilometrov od rastline pa je opazno, kako vse okoli začne oveneti, se redčiti, rumeneti in umirati.

Kako deluje vaš sistem umetne zemlje in kako deluje?

GOSPA:Izdelali smo tako imenovano strukturo tal – tehnozem. Spodnjo plast sestavljajo rudarski odpadki, ki vsebujejo kalcijeve in magnezijeve karbonate ter silikate, zgornjo plast pa iz vermikulita, higroskopnega slojevitega minerala iz skupine hidrosljude, ki je še posebej pomemben v fazi kalitve semena in začetka rasti rastlin.

BB:Odpadki iz rudarske industrije vsebujejo malo težkih kovin, zato ta blazina dobro ščiti spodnje plasti. Poleg tega imobilizira kovine, pravzaprav preprečuje, da bi puščale in odletele.

Posledično plast alkalnih odpadkov omogoča nevtralizacijo kislega okolja in določa minimalne agrokemijske lastnosti, zgornja pa zadržuje vodo in omogoča semenom, da kalijo in se uveljavijo v odpadni plasti.

Obnova naravnih arktičnih tal v teh razmerah bi trajala nekaj sto let in šele po prenehanju delovanja tovarne, ki je ne bodo zaprli. Melioracija s tehnozemi lahko pospeši proces in zaščiti tla pred erozijo.

Kako draga je ta metoda?

GOSPA: Melioracija enega hektarja (0,01 kvadratnega kilometra) zahteva približno 3,5 milijona rubljev. To je primerljivo s stroški uvožene rodovitne zemlje, a za to jo morate izkopati in nekam odnesti, torej porušiti druge ekosisteme, mi pa uporabljamo odpadke.

Do prihodnjega leta načrtujemo še eno študijo za izračun vrednosti izgubljenih ekosistemov, torej ocenimo nakopičeno škodo in jo primerjamo s stroški sanacije. Dejansko v tem primeru ne govorimo toliko o stroških materialov in tehnologije. Gre za kakovost tal, vode, zraka in drugih sestavin ekosistema.

V primeru reklamacije se pogosto zgodi takole: upoštevate stroške dela in materiala, zdi se, da jih je veliko, a če pogledate vse spremljajoče prednosti, se izkaže, da je poceni.

Poleg ustvarjanja nove zemlje sadite tudi rastline. Kaj točno sadite in zakaj?

GOSPA: Sadimo predvsem žita. Poskusili smo tudi s stročnicami, a so žal poginile. Žita so prišla veliko bolje, še posebej, ker smo sprva izbrali vrste, ki imajo možnost preživetja. Zaradi hitre rasti se dobro pritrdijo v tla, listi pa ne kopičijo preveč onesnaženja. Najboljše so se izkazali kres, pšenična trava in volosneti - poletni prebivalci bi se z njimi borili in veseli smo, da rastejo. Verjetno se bo, če posadite svinjsko travo, tudi dobro počutil, vendar tega za zdaj morda ne bomo počeli.

BB: Pomembno je, da na melioracijskih območjih ne raste le visoka zelena trava, ampak se obnovijo tudi funkcije tal, kopiči se organski ogljik in razvije se mikrobna združba. Zaenkrat so nekatera hranila, na primer dušik, vnesena v obliki gnojil, sčasoma pa lahko pričakujemo vedno večjo avtonomijo sistema.

Parcele privabljajo tudi živali: zajci se prihajajo hraniti s travo, letos pa so se miši naselile na območju z zelo umazano šotno zemljo, manj kot kilometer od rastline, in si izkopale luknje v poskusnih tehnozemih. Neverjetno je, da so v resnici eksperimentalna mesta zeleni otoki, obdani s kamnito pokrajino, a kot vidite, se življenje pojavi, kjer koli se mu da priložnost.

GOSPA: Selitev živali nekoliko ovira znanstvene raziskave, saj posledično ne poznamo pravilnih številk za biomaso rastlin in ne moremo biti popolnoma prepričani o podatkih o kopičenju in selitvi kovin v tehnozemih. Toda v teh delih glavni cilj niso le novi članki ali donacije, ampak tudi zelo jasna, vidna korist za živa bitja. Konec koncev, glavna ideja ni le napolniti materiale in saditi travo. Raziskali smo, kako je mogoče ponovno zagnati ekosistemske procese v ekstremnih razmerah na Koljskem polotoku, kjer je zelo mrzlo in visoka stopnja onesnaženosti.

Prvi poskus uporabe rudarskih odpadkov na puščavi je bil postavljen leta 2010. Skoraj deset let dela smo eksperimentirali na dveh najpogostejših vrstah tal v regiji, podzolu in šotni zemlji, kjer smo delali s skupno desetimi vrstami rudarskih odpadkov, tako v začetnem stanju kot z obogatenimi in termoaktiviranimi. različice.

Tovarna deluje že od tridesetih let prejšnjega stoletja in od takrat še naprej oddaja strupen prah. Boste morali čez nekaj let znova obnoviti vse zasaditve?

GOSPA: Da, proizvodnja se je začela že leta 1938 in se ni ustavila do danes. Toda minilo je svojo najbolj neprijazno fazo, vrhunec je bil od približno 1978 do 2000. Zdaj poskušajo nadzorovati emisije, vgradijo filtre, rekonstruirajo proizvodnjo, tovarna pa letno izpusti okoli 50 tisoč ton prahu, kar je trikrat manj kot v 90. letih prejšnjega stoletja.

Žal že nakopičeno onesnaženje ne povzroča nič manj škode. Čeprav nenehno prihaja do novih onesnaževanj, zaenkrat ni treba preoblikovati lokacij: »blazina« odpadkov uspe imobilizirati prihajajoče kovine.

Težko je napovedati za desetletja naprej, a zaenkrat je stanje vegetacije bolj odvisno od vremenskih razmer kot od česa drugega. Na primer, zadnje poletje 2019 je bilo zelo hladno in kljub dejstvu, da so žita zavrgla klasje, semena niso imela časa dozoreti do konca avgusta.

Na splošno vidimo, da se organska snov kopiči, mikrobna skupnost se razvija, nad mineralno plastjo odpadkov se je pojavilo novo organsko obzorje. Hkrati imamo kontrolne parcele, kjer smo namesto odpadkov vzeli navaden pesek - in tako se rastline in mikrobi na njem počutijo veliko slabše kot na odpadkih, torej je pravilna izbira materiala res odločilna za usodo sajenja..

Zakaj je sploh treba delati reklamacijo? Ali ne morete preprosto zapustiti motenega območja in počakati, da se ekosistem zaceli sam?

BB: Najpomembnejše pri melioraciji niti ni dejstvo, da se na močno prizadetih območjih obnavljajo ekosistemi. To omogoča tudi izboljšanje ekološke situacije v regiji kot celoti. Težke kovine so imobilizirane in ne morejo več priti v podzemne in površinske vode, iz njih pa v reke in v Imandrsko jezero, rezervoar najvišje ribiške kategorije.

Ali obstajajo primeri obsežnih melioracijskih projektov v Rusiji ali v svetu?

BB: In v regiji Murmansk in v Rusiji kot celoti še ne poznam primerov, ko bi se taka tehnologija uporabljala na velikem ozemlju. V tujini so takšni primeri, v bistvu pa je bilo takšno delo opravljeno po zaprtju podjetja, torej tik po prenosu ozemlja v celoti v cono državne odgovornosti. Na primer, v Kanadi so na območju okoli tovarne bakra in niklja izvedli obsežna sanacijska dela z vključevanjem študentov in brezposelnih.

Bil sem v objektu v Mehiki, kjer je bila predelana rafinerija. V ribnikih je onesnaženje prodrlo na desetine metrov globoko, kjer so se nabirali ne le naftni derivati, ampak tudi ogromna količina težkih kovin, saj se je svinčena bela uporabljala v proizvodnji že dolgo. Zdaj je na mestu tovarne postavljen velik park.

Tako vermikulit kot zemljo za blazino vzamete iz bližnjih tovarn. Kaj pa tisti, ki se na primer ukvarjajo z melioracijo na Uralu in nimajo dostopa do teh materialov?

GOSPA: Namesto vermikulita lahko uporabite gel, sintetične polimere in vse druge materiale, ki porabijo vlago - vse, kar bo zaščitilo rastline pred izsušitvijo v zgodnjih fazah razvoja. Kar zadeva odpadke, so marsikje, kjer so obrati za predelavo rude, tudi objekti za njihovo pridobivanje, kar pomeni, da se najverjetneje najdejo ustrezni odpadki. Seveda to pravilo ne deluje vedno in vsi odpadki ne morejo biti učinkoviti, vendar so za razumevanje teh vprašanj potrebni strokovnjaki.

Katere druge vrste onesnaženih območij je mogoče obnoviti z vašo metodo? Ali ga je mogoče na primer uporabiti za razlitja nafte?

BB: Sam pristop oblikovanja talnih struktur se pogosto uporablja za rekultivacijo različnih prizadetih zemljišč. Alkalni materiali se najpogosteje uporabljajo za zadrževanje in odstranjevanje kontaminacije s težkimi kovinami. Tehnološka shema ni določena le z vrsto onesnaženja, ampak tudi na primer z dejavniki, kot so vrsta tal, podnebje in še veliko več. Vsako moteno ozemlje je kompleksen sistem, zato v takšnem, kot je naše, ni in ne more biti univerzalne rešitve problema.

GOSPA: Konstrukcije, s katerimi delamo, so edinstven dolgoročen eksperiment. Skoraj desetletje opazujemo razvoj ekosistemov in tal v resnično ekstremnih razmerah, ki združujejo nenehno onesnaževanje in ostro polarno podnebje. Takih del je po vsem svetu le nekaj in morda je zato za nas tako zanimivo.