Как токсичната почва в Арктика се връща към живот

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

Преработката на медно-никелови руди на Колския полуостров причинява сериозни щети на крехките арктически екосистеми. Около фабриките, които от 80 години произвеждат никел, кобалт и други цветни метали, се е образувала зона на техногенно замърсяване, напомняща лунен пейзаж.

Може ли животът да бъде върнат тук? Експериментът на руските почвоведи показва, че това е възможно. Участниците в изследването Вячеслав Васенев от университета РУДН и Марина Слуковская от Колския научен център на Руската академия на науките разказаха за своята работа N + 1.

N + 1: Каква е същността на щетите, причинени на горатундрата от производството на ценни метали?

Вячеслав Васенев: Почвата в пустошта около растението е силно деградирана, токсична и практически неподходяща за растенията: съдържа много мед, никел и други тежки метали.

Тези метали навлизат в почвата чрез въздуха. Растението отделя във въздуха различни съединения, а прахови частици с микронни размери, аерозолни капчици, се утаяват около растението в продължение на десетилетия. Металните съединения постепенно се утаяват в горите около растението, което в крайна сметка доведе до смъртта на дърветата и друга растителност и толкова много метали се натрупват в почвата, че могат да бъдат повторно добивани при желание. Основният проблем е, че голяма част от металите се намират в почвата под формата на разтворими съединения, които лесно се абсорбират от живите организми.

Колко далеч е пустошта около мелницата?

Марина Слуковская: Зоната на влияние на централата достига около 200 квадратни километра, а самата пустош е около една трета от общата площ.

BB: При приближаване до растението потискането на екосистемите може да се следи от състоянието на растителността. Самата пустош започва само на няколко километра преди фабриката, но депресивният пейзаж е открит по-рано. В северната тайга растителността така или иначе не е много гъста и на няколко километра от растението става забележимо как всичко наоколо започва да изсъхва, изтънява, пожълтява и умира.

Как работи вашата система за изкуствена почва и как работи?

ГОСПОЖИЦА: Направихме така наречената почвена структура – технозем. Долният слой се състои от минни отпадъци, съдържащи калциеви и магнезиеви карбонати и силикати, а горният слой е направен от вермикулит, хигроскопичен пластов минерал от групата на хидрослюда, който е особено важен на етапа на покълване на семената и началото на растежа на растенията.

BB: Отпадъците от минната индустрия съдържат малко тежки метали, така че тази възглавница добре защитава долните слоеве. Освен това, той обездвижва металите, всъщност предотвратява изтичането им и отлитането им.

В резултат на това слоят от алкални отпадъци ви позволява да неутрализирате киселинната среда и задава минималните агрохимични свойства, докато горният задържа вода и позволява на семената да покълнат и да се закрепят в отпадъчния слой.

Възстановяването на естествената арктична почва при тези условия ще отнеме няколкостотин години и то само след прекратяване на дейността на завода, който няма да бъде закрит. Рекултивацията с техноземи може да ускори процеса и да предпази почвата от ерозия.

Колко скъп е този метод?

ГОСПОЖИЦА: Рекултивацията на един хектар (0,01 квадратен километър) изисква около 3,5 милиона рубли. Това е сравнимо с цената на вносната плодородна почва, но за това трябва да я изкопаете и да я изнесете някъде, тоест да нарушите други екосистеми и ние използваме отпадъци.

До следващата година планираме да проведем още едно проучване, за да изчислим стойността на загубените екосистеми, тоест ще оценим натрупаните щети и ще ги сравним с разходите за рекултивация. Всъщност в този случай не говорим толкова за цената на материалите и технологиите. Става дума за качеството на почвата, водата, въздуха и други компоненти на екосистемата.

В случай на рекултивация често се случва така: вземете предвид разходите за работа и материали, изглежда, че има много, но ако погледнете всички съпътстващи предимства, се оказва, че е евтино.

Освен че създавате нова почва, вие засаждате и растения. Какво точно засаждате и защо?

ГОСПОЖИЦА: Засаждаме основно зърнени култури. Експериментирахме и с бобови растения, но за съжаление те умряха. Зърнените култури станаха много по-добри, особено след като първоначално подбрахме видове, които имат шанс да оцелеят. Поради бързия си растеж те са добре фиксирани в почвата, а листата не натрупват твърде много замърсяване. Огънят, житната трева и волоснетата се показаха най-добре от всички - летните жители щяха да се бият с тях и ние се радваме, че растат. Вероятно, ако засадите борщ, тогава той също ще се почувства добре, но ние, може би, няма да направим това засега.

BB: Важно е в мелиорациите да расте не само висока зелена трева, но и да се възстановят функциите на почвата, да се натрупва органичен въглерод и да се развива микробната общност. Засега някои от хранителните вещества, например азот, се внасят под формата на торове, но с течение на времето можем да очакваме все по-голяма автономност на системата.

Парцелите привличат и животни: зайци идват да се хранят с тревата, а тази година мишките се заселиха в район с много мръсна торфена почва на по-малко от километър от растението и изкопаха дупки за себе си в опитни техноземи. Удивително е, че всъщност експерименталните площадки са зелени острови, заобиколени от скалист пейзаж, но както виждате, животът се появява навсякъде, където му се даде шанс.

ГОСПОЖИЦА: Миграцията на животни донякъде пречи на научните изследвания, тъй като в резултат на това не знаем правилните цифри за биомасата на растенията и не можем да бъдем напълно сигурни в данните за натрупването и миграцията на метали в техноземите. Но в тези произведения основната цел са не само нови статии или субсидии, но и много ясна, видима полза за живите същества. В крайна сметка основната идея не е само да се запълват материали и да се засажда трева. Проучихме как е възможно да се рестартират екосистемните процеси в екстремните условия на Колския полуостров, където е много студено и висока степен на замърсяване.

Първият експеримент за използване на минни отпадъци в пустошта беше поставен през 2010 г. За близо десет години работа експериментирахме с двата най-разпространени типа почви в региона, подзол и торф, където работихме с общо десет вида минни отпадъци, както в първоначално състояние, така и с обогатените и термоактивирани. версии.

Заводът работи от 30-те години на миналия век и оттогава продължава да отделя токсичен прах. Ще трябва ли да повторите всички насаждения след няколко години?

ГОСПОЖИЦА: Да, производството започва през далечната 1938 г. и не е спряло и до днес. Но той премина най-неприятелската си фаза, пикът беше от около 1978 до 2000 г. Сега се опитват да контролират емисиите, монтират се филтри, се реконструира производството, а заводът отделя около 50 хиляди тона прах годишно, което е три пъти по-малко, отколкото през 90-те години на миналия век.

За съжаление, вече натрупаните замърсявания причиняват не по-малка вреда. Въпреки че постоянно идват нови замърсявания, засега няма нужда от преустройство на обектите: „възглавницата“от отпадъци успява да обездвижи входящите метали.

Трудно е да се предвиди за десетилетия напред, но досега състоянието на растителността зависи повече от метеорологичните условия, отколкото от всичко друго. Например, последното лято на 2019 г. беше много студено и въпреки факта, че зърнените култури изхвърлиха класовете, семената не успяха да узреят до края на август.

Като цяло виждаме, че органичната материя се натрупва, микробната общност се развива, над минералния слой на отпадъците се появи нов органичен хоризонт. В същото време имаме контролни участъци, където вместо отпадъци взехме обикновен пясък - и така растенията и микробите се чувстват много по-зле върху него, отколкото върху отпадъците, тоест правилният избор на материал е наистина решаващ за съдбата на засаждането.

Защо изобщо е необходимо да се прави рекултивация? Не можете ли просто да изоставите нарушената зона и да изчакате екосистемата да се излекува?

BB: Най-важното в рекултивацията дори не е фактът, че се възстановяват екосистеми в силно нарушени райони. Това дава възможност и за подобряване на екологичната ситуация в региона като цяло. Тежките метали са обездвижени и вече не могат да попаднат в подземните и повърхностните води, а от тях в реките и в езерото Имандра, резервоар от най-висока риболовна категория.

Има ли примери за мащабни рекултивационни проекти в Русия или в света?

BB: И в района на Мурманск, и в Русия като цяло, все още не знам примери, когато такава технология ще се използва на голяма територия. В останалата част на света има такива примери, но по принцип такава работа е извършена след закриването на предприятието, тоест непосредствено след преминаването на територията изцяло в зоната на държавна отговорност. Например в Канада беше извършена мащабна рекултивация с участието на студенти и безработни в района около медно-никеловата фабрика.

Бях в съоръжение в Мексико, където беше възстановен обект на рафинерия. В езерата замърсяването проникна на десетки метри дълбочина, където се натрупаха не само нефтопродукти, но и огромно количество тежки метали, тъй като оловно бяло се използваше в производството дълго време. Сега на мястото на завода е обособен голям парк.

Взимаш и вермикулит, и пръст за възглавницата от близките фабрики. Какво ще кажете за тези, които се занимават с рекултивация, например в Урал и нямат достъп до тези материали?

ГОСПОЖИЦА: Вместо вермикулит можете да използвате гел, синтетични полимери и всякакви други материали, които консумират влага - всичко, което ще предпази растенията от изсъхване в ранните етапи на развитие. По отношение на отпадъците, на много места, където има съоръжения за преработка на руда, има и съоръжения за тяхното извличане, което означава, че най-вероятно можете да намерите подходящи отпадъци. Разбира се, това правило не винаги работи и не всички отпадъци могат да бъдат ефективни, но точно това са необходими специалисти, за да разберат тези проблеми.

Какви други видове замърсени зони могат да бъдат възстановени чрез вашия метод? Например, може ли да се приложи при нефтени разливи?

BB: Самият подход на създаване на почвени структури често се използва за рекултивация на различни нарушени земи. Алкалните материали най-често се използват за задържане и премахване на замърсяването с тежки метали. Технологичната схема се определя не само от вида на замърсяването, но и например от фактори като вид на почвата, климат и много други. Всяка нарушена територия е сложна система, следователно в такава като нашата няма и не може да има универсално решение на проблема.

ГОСПОЖИЦА: Конструкциите, с които работим, са уникален дългогодишен експеримент. Почти десетилетие наблюдаваме развитието на екосистемите и почвите в наистина екстремни условия, съчетаващи постоянно замърсяване и суровия полярен климат. Има само няколко такива произведения по целия свят и може би затова е толкова интересно за нас.