Hvordan giftig jord i Arktis bringes til live igjen

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

Behandlingen av kobber-nikkelmalm på Kolahalvøya forårsaker alvorlig skade på de skjøre arktiske økosystemene. Rundt fabrikkene, som har produsert nikkel, kobolt og andre ikke-jernholdige metaller i 80 år, har det dannet seg en sone med teknogen forurensning som minner om et månelandskap.

Kan livet bringes tilbake hit? Eksperimentet til russiske jordforskere viser at dette er mulig. Forskningsdeltakerne Vyacheslav Vasenev fra RUDN University og Marina Slukovskaya fra Kola Scientific Center ved det russiske vitenskapsakademiet snakket om arbeidet sitt N + 1.

N + 1: Hva er essensen av skaden forårsaket av skog-tundraen ved produksjon av verdifulle metaller?

Vyacheslav Vasenev:Jorden i ødemarken rundt anlegget er svært nedbrutt, giftig og praktisk talt uegnet for planter: den inneholder mye kobber, nikkel og andre tungmetaller.

Disse metallene kom inn i jorda gjennom luften. Planten avgir ulike forbindelser til luften, og støvpartikler på mikronstørrelse, aerosoldråper, la seg rundt planten i flere tiår. Metallforbindelser falt gradvis ut i skogene rundt planten, noe som til slutt førte til at trær og annen vegetasjon døde, og så mye metaller samlet seg i jorda at de kan utvinnes om ønskelig. Hovedproblemet er at en stor andel metaller finnes i jorda i form av løselige forbindelser som lett tas opp av levende organismer.

Hvor langt er ødemarken rundt bruket?

Marina Slukovskaya:Anleggets innflytelsessone når rundt 200 kvadratkilometer, og selve ødemarken utgjør omtrent en tredjedel av det totale arealet.

BB:Når man nærmer seg planten, kan undertrykkelsen av økosystemene overvåkes av vegetasjonstilstanden. Selve ødemarken starter bare noen kilometer før fabrikken, men det depressive landskapet finner man tidligere. I den nordlige taigaen er vegetasjonen uansett ikke særlig tett, og noen kilometer fra planten blir det merkbart hvordan alt rundt begynner å visne, tynnes ut, gulne og dø.

Hvordan fungerer det kunstige jordsystemet ditt og hvordan fungerer det?

MS:Vi laget en såkalt jordstruktur - technozem. Det nedre laget består av gruveavfall som inneholder kalsium- og magnesiumkarbonater og silikater, og det øvre laget er laget av vermikulitt, et hygroskopisk lagdelt mineral fra hydromica-gruppen, som er spesielt viktig i frøspiringsstadiet og begynnelsen av planteveksten.

BB:Avfall fra gruveindustrien inneholder lite tungmetaller, så denne puten skjermer godt de underliggende lagene. I tillegg immobiliserer det metaller, og forhindrer dem i å lekke og fly bort.

Som et resultat lar laget med alkalisk avfall deg nøytralisere det sure miljøet og setter minimum agrokjemiske egenskaper, mens det øvre beholder vann og lar frø spire og få fotfeste i avfallslaget.

Restaureringen av det naturlige arktiske jordsmonnet under disse forholdene vil ta et par hundre år, og først etter at anleggets aktiviteter er avsluttet, som ikke skal stenges. Gjenvinning ved hjelp av technozems kan fremskynde prosessen og beskytte jorda mot erosjon.

Hvor dyr er denne metoden?

MS: Gjenvinningen av en hektar (0,01 kvadratkilometer) krever omtrent 3,5 millioner rubler. Dette kan sammenlignes med kostnadene for importert fruktbar jord, men for dette må du grave den opp og ta den ut et sted, det vil si forstyrre andre økosystemer, og vi bruker avfall.

Innen neste år planlegger vi å gjennomføre en ny studie for å beregne verdien av de tapte økosystemene, det vil si at vi vil estimere den akkumulerte skaden og sammenligne den med kostnadene ved gjenvinning. Faktisk, i dette tilfellet snakker vi ikke så mye om kostnadene for materialer og teknologi. Det handler om kvaliteten på jord, vann, luft og andre komponenter i økosystemet.

Når det gjelder gjenvinning, skjer det ofte slik: du vurderer kostnadene for arbeid og materialer, det ser ut til at det er mye, men hvis du ser på alle de medfølgende fordelene, viser det seg å være billig.

I tillegg til å lage ny jord, planter du også planter. Hva er det egentlig du planter og hvorfor?

MS: Vi planter hovedsakelig korn. Vi eksperimenterte med belgfrukter også, men de døde dessverre. Kornene kom opp mye bedre, spesielt siden vi i utgangspunktet valgte ut arter som har en sjanse til å overleve. På grunn av deres raske vekst er de godt festet i jorden, og bladene samler ikke for mye forurensning. Bål, hvetegress og volosnett viste seg best av alle - sommerboere ville ha kjempet med dem, og vi er glade for at de vokser. Sannsynligvis, hvis du planter en bjørneklo, vil det også føles bra, men vi vil kanskje ikke gjøre dette foreløpig.

BB: Det er viktig at det ikke bare vokser høyt grønt gress på gjenvinningsstedene, men at funksjonene til jorda gjenopprettes, organisk karbon akkumuleres, og det mikrobielle samfunnet utvikler seg. Så langt er noen av næringsstoffene, for eksempel nitrogen, tilført i form av gjødsel, men over tid kan vi forvente mer og mer autonomi i systemet.

Tomtene tiltrekker seg også dyr: harer kommer for å beite på gresset, og i år har mus slått seg ned på et område med svært skitten torvjord mindre enn en kilometer fra planten og gravd hull til seg selv i eksperimentelle teknozems. Det er utrolig at de eksperimentelle stedene faktisk er grønne øyer omgitt av steinete landskap, men som du kan se dukker livet opp uansett hvor det gis en sjanse.

MS: Migrasjon av dyr forstyrrer vitenskapelig forskning noe, fordi vi som et resultat ikke kjenner de riktige tallene for biomassen til planter og ikke kan være helt sikre på dataene om akkumulering og migrasjon av metaller i teknozemer. Men i disse arbeidene er hovedmålet ikke bare nye artikler eller tilskudd, men også en veldig klar, synlig fordel for levende vesener. Hovedideen er tross alt ikke bare å fylle ut materialer og plante gress. Vi undersøkte hvordan det er mulig å starte økosystemprosesser på nytt under de ekstreme forholdene på Kolahalvøya, hvor det er veldig kaldt og høy grad av forurensning.

Det første forsøket med bruk av gruveavfall i ødemarken ble lagt i 2010. I snart ti års arbeid har vi eksperimentert med de to vanligste jordtypene i regionen, podzol- og torvjord, hvor vi har jobbet med totalt ti typer gruveavfall, både i utgangstilstand og med anriket og termoaktivert. versjoner.

Anlegget har vært i drift siden 1930-tallet og har fortsatt å avgi giftig støv siden den gang. Må du gjøre om alle plantingene igjen om noen år?

MS: Ja, produksjonen startet tilbake i 1938 og har ikke stoppet den dag i dag. Men den passerte sin mest uvennlige fase, toppen var fra ca 1978 til 2000. Nå prøver de å kontrollere utslippene, filtre er installert, produksjonen rekonstrueres, og anlegget slipper ut rundt 50 tusen tonn støv per år, som er tre ganger mindre enn på 1990-tallet.

Dessverre forårsaker allerede akkumulert forurensning ikke mindre skade. Selv om det stadig kommer inn ny forurensning, er det foreløpig ikke behov for å ombygge stedene: "puten" av avfall klarer å immobilisere de innkommende metallene.

Det er vanskelig å forutsi for tiår fremover, men så langt er vegetasjonstilstanden mer avhengig av værforhold enn av noe annet. For eksempel var den siste sommeren 2019 veldig kald, og til tross for at kornene kastet ut ørene, rakk ikke frøene å modnes i slutten av august.

Generelt ser vi at organisk materiale samler seg, det mikrobielle samfunnet utvikler seg, en ny organisk horisont har dukket opp over minerallaget av avfall. Samtidig har vi kontrolltomter hvor vi i stedet for avfall tok vanlig sand - og så har både planter og mikrober det mye dårligere på den enn på avfall, det vil si at riktig materialvalg er helt avgjørende for planteskjebnen..

Hvorfor er det nødvendig å gjøre gjenvinning i det hele tatt? Kan du ikke bare forlate det forstyrrede området og vente på at økosystemet skal helbrede seg selv?

BB: Det viktigste ved gjenvinning er ikke engang det faktum at økosystemer blir restaurert i sterkt forstyrrede områder. Dette gjør det også mulig å forbedre den økologiske situasjonen i regionen som helhet. Tungmetaller er immobilisert og kan ikke lenger komme inn i grunn- og overflatevann, og fra dem inn i elver og inn i Imandrasjøen, et reservoar av den høyeste fiskerikategorien.

Finnes det eksempler på store gjenvinningsprosjekter i Russland eller i verden?

BB: Og i Murmansk-regionen, og i Russland som helhet, kjenner jeg ennå ikke til eksempler når en slik teknologi vil bli brukt på et stort territorium. I resten av verden er det slike eksempler, men i utgangspunktet ble slikt arbeid utført etter nedleggelsen av virksomheten, det vil si like etter overføringen av territoriet helt inn i sonen for statlig ansvar. I Canada ble det for eksempel utført et storstilt gjenvinningsarbeid med involvering av studenter og arbeidsledige i området rundt kobber-nikkelverket.

Jeg var på et anlegg i Mexico hvor et raffineri ble gjenvunnet. I dammene trengte forurensning inn titalls meter dypt, hvor det ikke bare ble samlet opp oljeprodukter, men også en enorm mengde tungmetaller, siden blyhvitt ble brukt i produksjonen i lang tid. Nå er det satt opp en stor park på stedet for anlegget.

Du tar både vermikulitt og jord til puten fra de nærliggende fabrikkene. Hva med de som er engasjert i gjenvinning, for eksempel i Ural og ikke har tilgang til disse materialene?

MS: I stedet for vermikulitt kan du bruke gel, syntetiske polymerer og andre fuktighetskrevende materialer - alt som vil beskytte plantene mot å tørke ut i de tidlige stadiene av utviklingen. Når det gjelder avfall, er det mange steder hvor det er malmforedlingsanlegg også anlegg for utvinning, noe som betyr at du mest sannsynlig kan finne egnet avfall. Selvfølgelig fungerer ikke denne regelen alltid, og ikke alt avfall kan være effektivt, men dette er det spesialister som trengs for å forstå disse problemene.

Hvilke andre typer forurensede områder kan gjenvinnes med din metode? Kan det for eksempel brukes på oljesøl?

BB: Selve tilnærmingen til å lage jordstrukturer brukes ofte til gjenvinning av forskjellige forstyrrede landområder. Alkaliske materialer brukes oftest for å inneholde og eliminere tungmetallforurensning. Teknologiordningen bestemmes ikke bare av typen forurensning, men også for eksempel av faktorer som jordtype, klima og mye mer. Hvert forstyrret territorium er et komplekst system, derfor, i et slikt som vårt, er det ingen og kan ikke være en universell løsning på problemet.

MS: Konstruksjonene vi jobber med er et unikt langtidseksperiment. I nesten et tiår har vi observert utviklingen av økosystemer og jordsmonn under virkelig ekstreme forhold, og kombinerer konstant forurensning og det harde polare klimaet. Det finnes bare noen få slike verk over hele verden, og kanskje er det derfor det er så interessant for oss.