Kā tiek atdzīvināta toksiskā augsne Arktikā

2024 Autors: Seth Attwood | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 16:11

Vara un niķeļa rūdu apstrāde Kolas pussalā rada nopietnus postījumus trauslajām Arktikas ekosistēmām. Ap rūpnīcām, kas 80 gadus ražo niķeli, kobaltu un citus krāsainos metālus, izveidojusies tehnogēna piesārņojuma zona, kas atgādina Mēness ainavu.

Vai šeit var atgriezt dzīvi? Krievijas augsnes zinātnieku eksperiments liecina, ka tas ir iespējams. Pētījuma dalībnieki Vjačeslavs Vaseņevs no RUDN universitātes un Marina Slukovskaja no Krievijas Zinātņu akadēmijas Kolas Zinātniskā centra stāstīja par savu darbu N + 1.

N + 1: Kāda ir vērtīgo metālu ražošanas radītā kaitējuma būtība meža tundrai?

Vjačeslavs Vaseņevs:Augsne tuksnesī ap augu ir ļoti degradēta, toksiska un augiem praktiski nepiemērota: tajā ir daudz vara, niķeļa un citu smago metālu.

Šie metāli iekļuva augsnē pa gaisu. Augs gaisā izdala dažādus savienojumus, un mikronu izmēra putekļu daļiņas, aerosola pilieni nogulsnējās ap augu gadu desmitiem. Mežos ap augu pakāpeniski nogulsnējās metālu savienojumi, kas galu galā noveda pie koku un citas veģetācijas bojāejas, un augsnē uzkrājās tik daudz metālu, ka pēc vēlēšanās tos var iegūt atkārtoti. Galvenā problēma ir tā, ka liela daļa metālu ir atrodami augsnē šķīstošu savienojumu veidā, ko viegli uzsūc dzīvie organismi.

Cik tālu ir tuksnesis ap dzirnavām?

Marina Slukovskaja:Rūpnīcas ietekmes zona sasniedz aptuveni 200 kvadrātkilometrus, un pati tuksneša teritorija ir aptuveni trešā daļa no kopējās platības.

BB:Tuvojoties augam, ekosistēmu nomākšanu var uzraudzīt pēc veģetācijas stāvokļa. Pati tuksneša laukums sākas tikai dažus kilometrus pirms rūpnīcas, bet depresīvā ainava sastopama agrāk. Ziemeļu taigā veģetācija tik un tā nav īpaši blīva, un dažus kilometrus no auga kļūst manāms, kā apkārt viss sāk vīst, retināt, dzeltēt un iet bojā.

Kā darbojas jūsu mākslīgās augsnes sistēma un kā tā darbojas?

JAUNKUNDZE:Uztaisījām tā saucamo augsnes struktūru – tehnozemu. Apakšējo slāni veido kalnrūpniecības atkritumi, kas satur kalcija un magnija karbonātus un silikātus, bet augšējais slānis ir izgatavots no vermikulīta, higroskopiski slāņveida minerāla no hidromikas grupas, kas ir īpaši svarīgi sēklu dīgšanas stadijā un augu augšanas sākumā.

BB:Kalnrūpniecības atkritumos ir maz smago metālu, tāpēc šis spilvens labi pasargā apakšējos slāņus. Turklāt tas imobilizē metālus, faktiski neļauj tiem noplūst un aizlidot.

Rezultātā sārmainu atkritumu slānis ļauj neitralizēt skābo vidi un nosaka minimālās agroķīmiskās īpašības, savukārt augšējais aiztur ūdeni un ļauj sēklām dīgt un nostiprināties atkritumu slānī.

Dabiskās Arktikas augsnes atjaunošana šādos apstākļos aizņemtu pāris simtus gadu un tikai pēc rūpnīcas darbības pārtraukšanas, kuru slēgt negrasās. Meliorācija, izmantojot tehnozemus, var paātrināt procesu un aizsargāt augsni no erozijas.

Cik dārga ir šī metode?

JAUNKUNDZE: Viena hektāra (0,01 kvadrātkilometra) meliorācijai nepieciešami aptuveni 3,5 miljoni rubļu. Tas ir salīdzināms ar ievestās auglīgās augsnes izmaksām, taču šim nolūkam tā ir jāizrok un kaut kur jāizved, tas ir, jāizjauc citas ekosistēmas, un mēs izmantojam atkritumus.

Līdz nākamajam gadam plānojam veikt vēl vienu pētījumu, lai aprēķinātu zaudēto ekosistēmu vērtību, proti, aplēsīsim uzkrātos postījumus un salīdzināsim ar meliorācijas izmaksām. Patiešām, šajā gadījumā mēs nerunājam tik daudz par materiālu un tehnoloģiju izmaksām. Runa ir par augsnes, ūdens, gaisa un citu ekosistēmas sastāvdaļu kvalitāti.

Meliorācijas gadījumā tas bieži notiek tā: ņem vērā darbu un materiālu izmaksas, šķiet, ka ir daudz, bet, ja paskatās uz visām blakus esošajām priekšrocībām, tas izrādās lēts.

Papildus jaunas augsnes veidošanai jūs arī stādāt augus. Ko tieši jūs stādāt un kāpēc?

JAUNKUNDZE: Stādām galvenokārt graudaugus. Eksperimentējām arī ar pākšaugiem, bet diemžēl tie nomira. Graudaugi sanāca daudz labāk, jo īpaši tāpēc, ka sākotnēji atlasījām sugas, kurām ir izdzīvošanas iespēja. Pateicoties straujai augšanai, tie labi nostiprinās augsnē, un lapas neuzkrāj pārāk daudz piesārņojuma. Vislabāk sevi parādīja ugunskurs, kviešu zāle un volosneti - vasarnieki būtu ar tiem cīnījušies, un mēs priecājamies, ka tie aug. Iespējams, ja iestādīsi latvāni, tad arī tas jutīsies labi, bet mēs, iespējams, pagaidām to nedarīsim.

BB: Svarīgi, lai meliorācijas vietās augtu ne tikai gara zaļa zāle, bet arī atjaunotos augsnes funkcijas, uzkrājas organiskais ogleklis, veidojas mikrobu sabiedrība. Līdz šim dažas barības vielas, piemēram, slāpeklis, tiek izmantotas mēslošanas līdzekļu veidā, taču laika gaitā mēs varam sagaidīt arvien lielāku sistēmas autonomiju.

Laukumi piesaista arī dzīvniekus: zālājā baroties nāk zaķi, un šogad nepilnu kilometru no auga uz ļoti netīras kūdras augsnes apmetušās peles un izraka sev bedrītes eksperimentālajos tehnozemos. Apbrīnojami, ka patiesībā eksperimentālās vietas ir zaļas salas, ko ieskauj akmeņaina ainava, taču, kā redzat, dzīvība parādās visur, kur tai tiek dota iespēja.

JAUNKUNDZE: Dzīvnieku migrācija zināmā mērā traucē zinātniskiem pētījumiem, jo rezultātā mēs nezinām pareizos augu biomasas skaitļus un nevaram būt pilnīgi droši par datiem par metālu uzkrāšanos un migrāciju tehnozemos. Bet šajos darbos galvenais mērķis ir ne tikai jauni raksti vai granti, bet arī ļoti skaidrs, redzams labums dzīvām būtnēm. Galu galā galvenā ideja nav tikai iepildīt materiālus un stādīt zāli. Mēs pētījām, kā ir iespējams atsākt ekosistēmu procesus Kolas pussalas ekstremālos apstākļos, kur ir ļoti auksts un augsts piesārņojuma līmenis.

Pirmais eksperiments par ieguves atkritumu izmantošanu tuksnesī tika veikts 2010. gadā. Gandrīz desmit gadu darba laikā esam eksperimentējuši ar diviem reģionā izplatītākajiem augsnes veidiem – podzolu un kūdras augsni, kur kopā strādājām ar desmit veidu ieguves atkritumiem gan sākotnējā stāvoklī, gan ar bagātinātiem un termoaktivētiem. versijas.

Rūpnīca darbojas kopš pagājušā gadsimta trīsdesmitajiem gadiem un kopš tā laika turpina izdalīt toksiskus putekļus. Vai pēc dažiem gadiem atkal būs jāpārtaisa visi stādījumi?

JAUNKUNDZE: Jā, ražošana sākās tālajā 1938. gadā un nav apstājusies līdz mūsdienām. Bet tas izturēja visnedraudzīgāko posmu, maksimums bija aptuveni no 1978. līdz 2000. gadam. Tagad tiek mēģināts kontrolēt izmešus, tiek uzstādīti filtri, notiek ražošanas rekonstrukcija, un rūpnīca izdala aptuveni 50 tūkstošus tonnu putekļu gadā, kas ir trīs reizes mazāk nekā deviņdesmitajos gados.

Diemžēl ne mazāku ļaunumu nodara jau uzkrātais piesārņojums. Lai gan arvien ieplūst jauns piesārņojums, pagaidām nav nepieciešams objektus pārveidot: atkritumu “spilvens” spēj imobilizēt ienākošos metālus.

Grūti prognozēt gadu desmitiem uz priekšu, taču līdz šim veģetācijas stāvoklis vairāk atkarīgs no laikapstākļiem nekā no visa cita. Piemēram, 2019. gada pēdējā vasara bija ļoti auksta, un, neskatoties uz to, ka graudaugi izmeta vārpas, sēklām augusta beigās nebija laika nogatavoties.

Kopumā redzam, ka uzkrājas organiskā viela, attīstās mikrobu kopiena, virs atkritumu minerālā slāņa ir parādījies jauns organiskais horizonts. Tajā pašā laikā mums ir kontrollaukumi, kur atkritumu vietā mēs ņēmām parastās smiltis - un tātad gan augi, gan mikrobi tajā jūtas daudz sliktāk nekā uz atkritumiem, tas ir, pareiza materiāla izvēle patiešām ir izšķiroša stādīšanas liktenim..

Kāpēc vispār ir jādara meliorācija? Vai jūs nevarat vienkārši pamest traucēto zonu un gaidīt, kamēr ekosistēma pati atveseļosies?

BB: Pats svarīgākais meliorācijā nav tas, ka tiek atjaunotas ekosistēmas stipri traucētajās teritorijās. Tas arī ļauj uzlabot ekoloģisko situāciju reģionā kopumā. Smagie metāli ir imobilizēti un vairs nevar nokļūt grunts un virszemes ūdeņos, bet no tiem upēs un Imandras ezerā, augstākās zvejniecības kategorijas rezervuārā.

Vai ir piemēri liela mēroga meliorācijas projektiem Krievijā vai pasaulē?

BB: Un Murmanskas apgabalā un Krievijā kopumā es vēl nezinu piemērus, kad šāda tehnoloģija tiktu izmantota lielā teritorijā. Pārējā pasaulē šādi piemēri ir, taču pamatā šāds darbs tika veikts pēc uzņēmuma slēgšanas, tas ir, tikko pēc teritorijas pilnīgas nodošanas valsts atbildības zonā. Piemēram, Kanādā tika veikti vērienīgi meliorācijas darbi, iesaistot studentus un bezdarbniekus vara-niķeļa rūpnīcas apkārtnē.

Es biju objektā Meksikā, kur tika atjaunota naftas pārstrādes rūpnīca. Dīķos piesārņojums iekļuvis desmitiem metru dziļumā, kur uzkrājās ne tikai naftas produkti, bet arī milzīgs daudzums smago metālu, jo svina baltumu ražošanā izmantoja ilgu laiku. Tagad rūpnīcas vietā ierīkots liels parks.

Jūs ņemat gan vermikulītu, gan zemi spilvenam no tuvējām rūpnīcām. Kā ir ar tiem, kas nodarbojas ar meliorāciju, piemēram, Urālos un kuriem nav pieejami šie materiāli?

JAUNKUNDZE: Vermikulīta vietā var izmantot želeju, sintētiskos polimērus un jebkurus citus mitrumu patērējošus materiālus – visu, kas pasargās augus no izžūšanas agrīnā attīstības stadijā. Runājot par atkritumiem, daudzviet, kur ir rūdas pārstrādes iekārtas, ir arī iekārtas to ieguvei, kas nozīmē, ka, visticamāk, var atrast piemērotus atkritumus. Protams, šis noteikums ne vienmēr darbojas, un ne visi atkritumi var būt efektīvi, taču, lai saprastu šos jautājumus, ir nepieciešami speciālisti.

Kādus citus piesārņoto vietu veidus var rekultivēt, izmantojot jūsu metodi? Piemēram, vai to var lietot uz naftas noplūdēm?

BB: Pati augsnes struktūru veidošanas pieeja bieži tiek izmantota dažādu izjauktu zemju meliorācijai. Sārmainus materiālus visbiežāk izmanto, lai ierobežotu un novērstu smago metālu piesārņojumu. Tehnoloģiju shēmu nosaka ne tikai piesārņojuma veids, bet arī, piemēram, tādi faktori kā augsnes tips, klimats un daudz kas cits. Katra izjauktā teritorija ir sarežģīta sistēma, tāpēc tādā kā mūsējā nav un nevar būt universāla problēmas risinājuma.

JAUNKUNDZE: Konstrukcijas, ar kurām strādājam, ir unikāls ilgtermiņa eksperiments. Gandrīz desmit gadus mēs esam novērojuši ekosistēmu un augsnes attīstību patiesi ekstrēmos apstākļos, apvienojot pastāvīgu piesārņojumu un skarbo polāro klimatu. Visā pasaulē ir tikai daži šādi darbi, un varbūt tāpēc mums tas ir tik interesanti.