Kuinka myrkyllinen maaperä arktisella alueella herätetään henkiin

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

Kupari-nikkelimalmien käsittely Kuolan niemimaalla aiheuttaa vakavia vahinkoja hauraille arktisille ekosysteemeille. Nikkeliä, kobolttia ja muita ei-rautametalleja 80 vuoden ajan tuottaneiden tehtaiden ympärille on muodostunut kuumaisemaa muistuttava teknogeenisen saastumisen vyöhyke.

Voiko elämää palauttaa tänne? Venäläisten maaperätutkijoiden kokeilu osoittaa, että tämä on mahdollista. Tutkimukseen osallistuneet Vjatšeslav Vasenev RUDN-yliopistosta ja Marina Slukovskaja Venäjän tiedeakatemian Kuolan tiedekeskuksesta kertoivat työstään N + 1.

N + 1: Mikä on arvometallien tuotannon metsä-tundralle aiheuttamien vahinkojen ydin?

Vjatšeslav Vasenev:Tehtaan ympärillä olevan joutomailla maaperä on erittäin huonontunutta, myrkyllistä ja käytännössä kasveille sopimatonta: se sisältää paljon kuparia, nikkeliä ja muita raskasmetalleja.

Nämä metallit pääsivät maaperään ilman kautta. Laitos päästää ilmaan erilaisia yhdisteitä ja mikronkokoisia pölyhiukkasia, aerosolipisaroita asettui laitoksen ympärille vuosikymmeniä. Metalliyhdisteitä saostui vähitellen kasvin ympärillä oleviin metsiin, mikä lopulta johti puiden ja muun kasvillisuuden kuolemaan ja maaperään kertyi niin paljon metalleja, että ne voidaan haluttaessa louhia uudelleen. Suurin ongelma on, että suuri osa metalleista löytyy maaperästä liukoisina yhdisteinä, jotka elävät organismit imevät helposti.

Kuinka kaukana on myllyn ympärillä oleva joutomaa?

Marina Slukovskaya:Laitoksen vaikutusalue on noin 200 neliökilometriä, ja itse joutomaa on noin kolmannes kokonaispinta-alasta.

BB:Kasvia lähestyttäessä ekosysteemien lamaantumista voidaan seurata kasvillisuuden tilan perusteella. Itse joutomaa alkaa vain muutama kilometri ennen tehdasta, mutta masentava maisema löytyy aikaisemmin. Pohjoistaigassa kasvillisuus ei ole muutenkaan kovin tiheää, ja muutaman kilometrin päässä kasvista on havaittavissa, kuinka kaikki ympärillä alkaa kuihtua, ohenee, kellastua ja kuolee.

Kuinka keinotekoinen maaperäjärjestelmäsi toimii ja miten se toimii?

NEITI:Teimme niin sanotun maarakenteen - teknozemin. Alakerros koostuu kalsium- ja magnesiumkarbonaatteja ja silikaatteja sisältävästä kaivosjätteestä ja yläkerros vermikuliitista, hygroskooppisesta hydromica-ryhmän kerrosmineraalista, joka on erityisen tärkeä siementen itämisvaiheessa ja kasvin kasvun alussa.

BB:Kaivosteollisuuden jätteet sisältävät vähän raskasmetalleja, joten tämä tyyny suojaa hyvin alla olevia kerroksia. Lisäksi se kiinnittää metallit, itse asiassa, estää niitä vuotamasta ja lentämästä pois.

Seurauksena on, että emäksinen jätekerros antaa sinun neutraloida hapan ympäristön ja asettaa vähimmäismaatalouden kemialliset ominaisuudet, kun taas ylempi pitää vettä ja antaa siemenille itää ja saada jalansijaa jätekerroksessa.

Luonnon arktisen maaperän ennallistaminen näissä olosuhteissa kestäisi parisataa vuotta ja vasta sen jälkeen, kun laitoksen toiminta päättyy, jota ei aiota sulkea. Rekultivointi teknozemeillä voi nopeuttaa prosessia ja suojata maaperää eroosiolta.

Kuinka kallis tämä menetelmä on?

NEITI: Yhden hehtaarin (0,01 neliökilometrin) talteenotto vaatii noin 3,5 miljoonaa ruplaa. Tämä on verrattavissa tuodun hedelmällisen maaperän kustannuksiin, mutta tätä varten sinun on kaivettava se esiin ja vietävä se jostain, eli häiritsevät muita ekosysteemejä ja käytämme jätettä.

Ensi vuoteen mennessä aiomme tehdä uuden selvityksen menetettyjen ekosysteemien arvon laskemiseksi, eli arvioimme kertyneitä vahinkoja ja vertaamme niitä regeneroinnin kustannuksiin. Todellakin, tässä tapauksessa emme puhu niin paljon materiaalien ja tekniikan kustannuksista. Kyse on maaperän, veden, ilman ja muiden ekosysteemin osien laadusta.

Talteenoton tapauksessa se tapahtuu usein näin: otat huomioon työn ja materiaalien kustannukset, näyttää siltä, että niitä on paljon, mutta jos tarkastellaan kaikkia mukana olevia etuja, se osoittautuu halvaksi.

Uuden maaperän luomisen lisäksi istutat myös kasveja. Mitä oikein istutat ja miksi?

NEITI: Kasvatamme pääasiassa viljaa. Kokeilimme myös palkokasveja, mutta valitettavasti ne kuolivat. Viljat tulivat paljon paremmin esiin, varsinkin kun valitsimme alun perin lajit, joilla on mahdollisuus selviytyä. Nopean kasvunsa ansiosta ne kiinnittyvät hyvin maaperään, eivätkä lehdet kerää liikaa saasteita. Kokko, vehnänurmi ja volosnet näyttävät itsensä parhaiten - kesäasukkaat olisivat taistelleet niiden kanssa, ja olemme iloisia, että ne kasvavat. Todennäköisesti, jos istutat ruohon, se tuntuu myös hyvältä, mutta emme ehkä tee tätä toistaiseksi.

BB: On tärkeää, että talteenottopaikoilla ei kasva vain korkeaa vihreää ruohoa, vaan myös maaperän toiminnot palautuvat, orgaanista hiiltä kerääntyy ja mikrobiyhteisö kehittyy. Toistaiseksi osa ravintoaineista, esimerkiksi typpi, on levitetty lannoitteina, mutta ajan myötä voimme odottaa järjestelmän lisääntyvän autonomian.

Tontit houkuttelevat myös eläimiä: jänikset tulevat ruohoilemaan, ja tänä vuonna hiiret ovat asettuneet alle kilometrin päähän kasvista erittäin likaiselle turvemaan alueelle ja kaivaneet itselleen reikiä kokeellisiin teknozemeihin. On hämmästyttävää, että itse asiassa koekohteet ovat vihreitä saaria, joita ympäröi kivinen maisema, mutta kuten näette, elämää ilmestyy sinne, missä sille annetaan mahdollisuus.

NEITI: Eläinten vaellus häiritsee jonkin verran tieteellistä tutkimusta, koska sen seurauksena emme tiedä oikeita lukuja kasvien biomassasta emmekä voi olla täysin varmoja tiedoista metallien kertymisestä ja kulkeutumisesta teknozemeissä. Mutta näissä teoksissa päätavoitteena ei ole vain uudet artikkelit tai apurahat, vaan myös erittäin selkeä, näkyvä hyöty eläville olennoille. Loppujen lopuksi pääajatuksena ei ole vain materiaalien täyttäminen ja ruohon istuttaminen. Tutkimme, kuinka ekosysteemiprosessit voidaan käynnistää uudelleen Kuolan niemimaan äärimmäisissä olosuhteissa, joissa on erittäin kylmä ja saastunut.

Ensimmäinen koe kaivosjätteen käytöstä joutomaalla tehtiin vuonna 2010. Lähes kymmenen vuoden työn aikana olemme kokeilleet kahta alueen yleisintä maatyyppiä, podzol- ja turvemaata, joissa työskentelimme yhteensä kymmenellä kaivosjätetyypillä sekä lähtötilassa että niiden rikastettuna ja lämpöaktivoituna. versiot.

Laitos on ollut toiminnassa 1930-luvulta lähtien ja siitä lähtien on edelleen vapautunut myrkyllistä pölyä. Pitääkö kaikki istutukset tehdä uudelleen muutaman vuoden kuluttua?

NEITI: Kyllä, tuotanto alkoi jo vuonna 1938, eikä se ole pysähtynyt tähän päivään asti. Mutta se ylitti epäystävällisimmän vaiheensa, huippu oli noin vuodesta 1978 vuoteen 2000. Nyt päästöjä yritetään hallita, suodattimia asennetaan, tuotantoa rekonstruoidaan, ja laitos päästää noin 50 tuhatta tonnia pölyä vuodessa, mikä on kolme kertaa vähemmän kuin 1990-luvulla.

Valitettavasti jo kertynyt saaste ei aiheuta vähemmän haittaa. Vaikka uutta saastetta tulee jatkuvasti sisään, ei toistaiseksi ole tarvetta uudistaa kohteita: jäte "tyyny" onnistuu pysäyttämään sisään tulevat metallit.

Sitä on vaikea ennustaa vuosikymmeniä eteenpäin, mutta toistaiseksi kasvillisuuden tila riippuu enemmän sääolosuhteista kuin mistään muusta. Esimerkiksi viime kesä 2019 oli erittäin kylmä, ja huolimatta siitä, että viljat heittivät tähkät ulos, siemenet eivät ehtineet kypsyä elokuun loppuun mennessä.

Yleisesti ottaen näemme, että orgaanista ainesta kertyy, mikrobiyhteisö kehittyy, uusi orgaaninen horisontti on ilmaantunut mineraalijätteen yläpuolelle. Samaan aikaan meillä on kontrollipalstat, joille otimme jätteen sijaan tavallista hiekkaa - ja niin siinä sekä kasvit että mikrobit tuntuvat paljon huonommin kuin jätteillä, eli oikea materiaalivalinta on todella ratkaisevaa istutuksen kohtalolle.

Miksi korjaustyötä ylipäätään pitää tehdä? Etkö voi vain hylätä häiriintynyt alue ja odottaa, että ekosysteemi paranee itsestään?

BB: Regeneroinnissa tärkeintä ei ole edes se, että ekosysteemejä ennallistetaan voimakkaasti häiriintyneillä alueilla. Tämä mahdollistaa myös koko alueen ekologisen tilanteen parantamisen. Raskasmetallit ovat liikkumattomia eivätkä pääse enää pohja- ja pintavesiin eivätkä niistä jokiin ja Imandra-järveen, joka on korkeimman kalastusluokan säiliö.

Löytyykö Venäjältä tai muualta maailmaa esimerkkejä suurista hyötykäyttöprojekteista?

BB: Ja Murmanskin alueella ja koko Venäjällä en vielä tiedä esimerkkejä, joissa tällaista tekniikkaa käytettäisiin suurella alueella. Muualla maailmassa on tällaisia esimerkkejä, mutta periaatteessa tällainen työ tehtiin yrityksen sulkemisen jälkeen, eli juuri sen jälkeen, kun alue oli siirretty kokonaan valtion vastuualueelle. Esimerkiksi Kanadassa kupari-nikkelitehtaan ympäristössä tehtiin laajamittainen kunnostustyö, johon osallistuivat opiskelijat ja työttömät.

Olin laitoksessa Meksikossa, jossa jalostamoalue otettiin takaisin. Lammissa saaste tunkeutui kymmenien metrien syvyyteen, missä ei vain öljytuotteita, vaan myös valtava määrä raskasmetalleja kertynyt, koska lyijyvalkoista käytettiin tuotannossa pitkään. Nyt tehtaan paikalle on perustettu suuri puisto.

Otat sekä vermikuliittia että multaa tyynyyn läheisiltä tehtailta. Entä ne, jotka harjoittavat talteenottoa esimerkiksi Uralilla ja joilla ei ole pääsyä näihin materiaaleihin?

NEITI: Vermikuliitin sijasta voit käyttää geeliä, synteettisiä polymeerejä ja muita kosteutta kuluttavia materiaaleja - kaikkea, mikä suojaa kasveja kuivumiselta kehityksen alkuvaiheessa. Jätteiden osalta monissa paikoissa, joissa on malminkäsittelylaitoksia, on myös tilat niiden louhintaan, mikä tarkoittaa, että sopivaa jätettä todennäköisesti löytyy. Tämä sääntö ei tietenkään aina toimi, eivätkä kaikki jätteet voi olla tehokkaita, mutta asiantuntijoita tarvitaan näiden asioiden ymmärtämiseen.

Mitä muita saastuneita alueita voidaan regeneroida menetelmälläsi? Voidaanko sitä käyttää esimerkiksi öljyvuotoon?

BB: Maaperärakenteiden luomista käytetään usein erilaisten häiriintyneiden maiden kunnostamiseen. Emäksisiä materiaaleja käytetään yleisimmin raskasmetallikontaminaation hillitsemiseen ja poistamiseen. Teknologiasuunnitelmaa määräävät paitsi pilaantumisen tyyppi, myös esimerkiksi maaperän tyypin, ilmaston ja paljon muuta. Jokainen häiriintynyt alue on monimutkainen järjestelmä, joten meidän kaltaisessa järjestelmässämme ei ole eikä voi olla universaalia ratkaisua ongelmaan.

NEITI: Rakennukset, joiden kanssa työskentelemme, ovat ainutlaatuinen pitkän aikavälin kokeilu. Lähes vuosikymmenen ajan olemme seuranneet ekosysteemien ja maaperän kehitystä todella äärimmäisissä olosuhteissa, joissa yhdistyvät jatkuva saastuminen ja ankara napailmasto. Tällaisia teoksia on vain muutamia eri puolilla maailmaa, ja ehkä siksi se on meille niin mielenkiintoinen.