Bagaimana tanah toksik di Artik dihidupkan semula

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Pemprosesan bijih tembaga-nikel di Semenanjung Kola menyebabkan kerosakan teruk kepada ekosistem Artik yang rapuh. Di sekitar kilang, yang telah menghasilkan nikel, kobalt dan logam bukan ferus lain selama 80 tahun, zon pencemaran teknologi telah terbentuk, mengingatkan landskap bulan.

Bolehkah kehidupan dibawa kembali ke sini? Eksperimen saintis tanah Rusia menunjukkan bahawa ini mungkin. Peserta penyelidikan Vyacheslav Vasenev dari RUDN University dan Marina Slukovskaya dari Pusat Saintifik Kola Akademi Sains Rusia bercakap tentang kerja mereka N + 1.

N + 1: Apakah intipati kerosakan yang disebabkan oleh hutan-tundra oleh pengeluaran logam berharga?

Vyacheslav Vasenev:Tanah di kawasan terbiar di sekeliling tumbuhan sangat terdegradasi, toksik dan boleh dikatakan tidak sesuai untuk tumbuhan: ia mengandungi banyak tembaga, nikel dan logam berat lain.

Logam-logam ini memasuki tanah melalui udara. Kilang itu mengeluarkan pelbagai sebatian ke udara, dan zarah habuk bersaiz mikron, titisan aerosol menetap di sekeliling tumbuhan selama beberapa dekad. Sebatian logam secara beransur-ansur memendakan di dalam hutan di sekitar tumbuhan, yang akhirnya membawa kepada kematian pokok dan tumbuh-tumbuhan lain, dan terlalu banyak logam terkumpul di dalam tanah yang boleh dilombong semula jika dikehendaki. Masalah utama ialah sebahagian besar logam ditemui di dalam tanah dalam bentuk sebatian larut yang mudah diserap oleh organisma hidup.

Berapa jauhkah tanah terbiar di sekeliling kilang?

Marina Slukovskaya:Zon pengaruh tumbuhan mencapai kira-kira 200 kilometer persegi, dan tanah terbiar itu sendiri adalah kira-kira satu pertiga daripada jumlah kawasan.

BB:Apabila menghampiri tumbuhan, penindasan ekosistem boleh dipantau oleh keadaan tumbuh-tumbuhan. Tanah terbiar itu sendiri bermula hanya beberapa kilometer sebelum kilang, tetapi landskap kemurungan ditemui lebih awal. Di taiga utara, tumbuh-tumbuhan tidak begitu padat, dan beberapa kilometer dari tumbuhan itu menjadi ketara bagaimana segala-galanya di sekeliling mula layu, menipis, menjadi kuning dan mati.

Bagaimanakah sistem tanah buatan anda berfungsi dan bagaimana ia berfungsi?

CIK:Kami membuat struktur tanah yang dipanggil - technozem. Lapisan bawah terdiri daripada sisa perlombongan yang mengandungi kalsium dan magnesium karbonat dan silikat, dan lapisan atas diperbuat daripada vermikulit, mineral berlapis higroskopik daripada kumpulan hydromica, yang amat penting pada peringkat percambahan benih dan permulaan pertumbuhan tumbuhan.

BB:Sisa daripada industri perlombongan mengandungi sedikit logam berat, jadi telaga bantal ini melindungi lapisan asas. Di samping itu, ia melumpuhkan logam, sebenarnya, menghalangnya daripada bocor dan terbang.

Akibatnya, lapisan sisa alkali membolehkan anda meneutralkan persekitaran berasid dan menetapkan sifat agrokimia minimum, manakala lapisan atas mengekalkan air dan membolehkan benih bercambah dan bertapak di lapisan sisa.

Pemulihan tanah Artik semulajadi di bawah keadaan ini akan mengambil masa beberapa ratus tahun, dan hanya selepas penamatan aktiviti tumbuhan, yang tidak akan ditutup. Penambakan menggunakan teknozem boleh mempercepatkan proses dan melindungi tanah daripada hakisan.

Berapa mahal kaedah ini?

CIK: Penambakan seluas satu hektar (0.01 kilometer persegi) memerlukan kira-kira 3.5 juta rubel. Ini adalah setanding dengan kos tanah subur yang diimport, tetapi untuk ini anda perlu menggali dan membawanya keluar ke suatu tempat, iaitu, mengganggu ekosistem lain, dan kami menggunakan sisa.

Menjelang tahun depan, kami bercadang untuk menjalankan satu lagi kajian bagi mengira nilai ekosistem yang hilang, iaitu kami akan menganggarkan kerosakan terkumpul dan membandingkannya dengan kos penambakan. Sesungguhnya, dalam kes ini, kita tidak bercakap begitu banyak tentang kos bahan dan teknologi. Ia adalah mengenai kualiti tanah, air, udara dan komponen ekosistem yang lain.

Dalam kes penambakan, ia sering berlaku seperti ini: anda menganggap kos kerja dan bahan, nampaknya terdapat banyak, tetapi jika anda melihat semua kelebihan yang disertakan, ternyata murah.

Di samping mencipta tanah baru, anda juga menanam tumbuhan. Apa sebenarnya yang anda tanam dan mengapa?

CIK: Kami menanam terutamanya bijirin. Kami bereksperimen dengan kekacang juga, tetapi malangnya ia mati. Bijirin muncul dengan lebih baik, terutamanya kerana kami pada mulanya memilih spesies yang mempunyai peluang untuk hidup. Oleh kerana pertumbuhan pesat mereka, mereka terpaku dengan baik di dalam tanah, dan daun tidak terlalu banyak mengumpul pencemaran. Api unggun, rumput gandum dan volosnet menunjukkan diri mereka yang terbaik - penduduk musim panas pasti bertempur dengan mereka, dan kami gembira kerana mereka berkembang. Mungkin, jika anda menanam hogweed, maka ia juga akan berasa baik, tetapi kami, mungkin, tidak akan melakukan ini buat masa ini.

BB: Adalah penting bahawa bukan sahaja rumput hijau tinggi tumbuh di tapak penambakan, tetapi juga fungsi tanah dipulihkan, karbon organik terkumpul, dan komuniti mikrob berkembang. Setakat ini, beberapa nutrien, contohnya nitrogen, digunakan dalam bentuk baja, tetapi dari masa ke masa kita boleh mengharapkan lebih banyak autonomi sistem.

Plot itu juga menarik haiwan: arnab datang untuk memakan rumput, dan tahun ini, tikus telah menetap di kawasan dengan tanah gambut yang sangat kotor kurang daripada satu kilometer dari tumbuhan dan menggali lubang untuk diri mereka sendiri dalam teknozem eksperimen. Sungguh mengagumkan bahawa, sebenarnya, tapak eksperimen adalah pulau-pulau hijau yang dikelilingi oleh landskap berbatu, tetapi seperti yang anda boleh lihat, kehidupan muncul di mana sahaja ia diberi peluang.

CIK: Penghijrahan haiwan agak mengganggu penyelidikan saintifik, kerana, akibatnya, kita tidak mengetahui angka yang betul untuk biojisim tumbuhan dan tidak dapat memastikan sepenuhnya data mengenai pengumpulan dan penghijrahan logam dalam teknozem. Tetapi dalam karya ini, matlamat utama bukan sahaja artikel atau geran baru, tetapi juga manfaat yang sangat jelas dan boleh dilihat untuk makhluk hidup. Lagipun, idea utama bukan hanya untuk mengisi bahan dan menanam rumput. Kami menyiasat bagaimana mungkin untuk memulakan semula proses ekosistem dalam keadaan melampau Semenanjung Kola, di mana ia adalah sangat sejuk dan tahap pencemaran yang tinggi.

Percubaan pertama mengenai penggunaan sisa perlombongan di kawasan terbiar telah dijalankan pada tahun 2010. Selama hampir sepuluh tahun kerja, kami telah bereksperimen pada dua jenis tanah yang paling biasa di rantau ini, podzol dan tanah gambut, di mana kami bekerja dengan sejumlah sepuluh jenis sisa perlombongan, kedua-duanya dalam keadaan awal dan dengan mereka yang diperkaya dan diaktivasi. versi.

Kilang itu telah beroperasi sejak tahun 1930-an dan terus mengeluarkan habuk toksik sejak itu. Adakah anda perlu membuat semula semua penanaman semula dalam beberapa tahun?

CIK: Ya, pengeluaran bermula pada tahun 1938 dan tidak berhenti sehingga hari ini. Tetapi ia melepasi fasa yang paling tidak mesra, puncaknya adalah dari kira-kira 1978 hingga 2000. Kini mereka cuba mengawal pelepasan, penapis dipasang, pengeluaran sedang dibina semula, dan kilang itu mengeluarkan kira-kira 50 ribu tan habuk setahun, iaitu tiga kali lebih rendah daripada pada tahun 1990-an.

Malangnya, pencemaran yang sudah terkumpul menyebabkan tidak kurang bahayanya. Walaupun pencemaran baru sentiasa masuk, setakat ini tidak ada keperluan untuk mengubah suai tapak: "kusyen" sisa berjaya melumpuhkan logam yang masuk.

Sukar untuk diramalkan untuk beberapa dekad yang akan datang, tetapi setakat ini keadaan tumbuh-tumbuhan lebih bergantung pada keadaan cuaca berbanding apa-apa lagi. Sebagai contoh, musim panas terakhir 2019 adalah sangat sejuk, dan walaupun bijirin membuang telinga, benih tidak mempunyai masa untuk masak pada akhir bulan Ogos.

Secara umum, kita melihat bahawa bahan organik terkumpul, komuniti mikrob berkembang, ufuk organik baru telah muncul di atas lapisan mineral sisa. Pada masa yang sama, kami mempunyai plot kawalan di mana bukannya sisa kami mengambil pasir biasa - dan oleh itu, kedua-dua tumbuhan dan mikrob berasa lebih teruk di atasnya daripada sisa, iaitu, pilihan bahan yang betul benar-benar menentukan nasib penanaman..

Kenapa perlu buat penambakan sama sekali? Tidak bolehkah anda meninggalkan kawasan yang terganggu dan menunggu ekosistem pulih sendiri?

BB: Perkara yang paling penting dalam penambakan bukanlah hakikat bahawa ekosistem sedang dipulihkan di kawasan yang sangat terganggu. Ini juga memungkinkan untuk memperbaiki keadaan ekologi di rantau ini secara keseluruhan. Logam berat tidak bergerak dan tidak lagi boleh masuk ke dalam tanah dan air permukaan, dan daripadanya ke sungai dan ke Tasik Imandra, sebuah takungan kategori perikanan tertinggi.

Adakah terdapat contoh projek penambakan berskala besar di Rusia atau di dunia?

BB: Dan di rantau Murmansk, dan di Rusia secara keseluruhan, saya belum mengetahui contoh apabila teknologi sedemikian akan digunakan di wilayah yang besar. Di seluruh dunia, terdapat contoh sedemikian, tetapi pada dasarnya kerja sedemikian dilakukan selepas penutupan perusahaan, iaitu, hanya selepas pemindahan wilayah sepenuhnya ke zon tanggungjawab negara. Sebagai contoh, di Kanada, kerja-kerja penambakan berskala besar telah dijalankan dengan penglibatan pelajar dan penganggur di kawasan sekitar loji tembaga-nikel.

Saya berada di sebuah kemudahan di Mexico di mana tapak penapisan telah dituntut semula. Di dalam kolam, pencemaran menembusi berpuluh-puluh meter dalam, di mana bukan sahaja produk minyak, tetapi juga sejumlah besar logam berat terkumpul, kerana putih plumbum digunakan dalam pengeluaran untuk masa yang lama. Kini sebuah taman besar telah didirikan di tapak kilang itu.

Anda mengambil kedua-dua vermikulit dan tanah untuk bantal dari kilang berhampiran. Bagaimana pula dengan mereka yang terlibat dalam penambakan, contohnya, di Ural dan tidak mempunyai akses kepada bahan-bahan ini?

CIK: Daripada vermikulit, anda boleh menggunakan gel, polimer sintetik dan bahan-bahan lain yang memakan lembapan - segala-galanya yang akan melindungi tumbuhan daripada mengering pada peringkat awal pembangunan. Berkenaan dengan sisa, di banyak tempat di mana terdapat kemudahan pemprosesan bijih terdapat juga kemudahan untuk pengekstrakan mereka, yang bermaksud, kemungkinan besar, anda boleh mencari sisa yang sesuai. Sudah tentu, peraturan ini tidak selalu berfungsi, dan tidak semua pembaziran boleh berkesan, tetapi inilah yang diperlukan pakar untuk memahami isu ini.

Apakah jenis kawasan tercemar lain yang boleh ditebus menggunakan kaedah anda? Sebagai contoh, bolehkah ia digunakan untuk tumpahan minyak?

BB: Pendekatan mencipta struktur tanah sering digunakan untuk penambakan pelbagai tanah yang terganggu. Bahan alkali paling biasa digunakan untuk mengandungi dan menghapuskan pencemaran logam berat. Skim teknologi ditentukan bukan sahaja oleh jenis pencemaran, tetapi juga, sebagai contoh, oleh faktor-faktor seperti jenis tanah, iklim dan banyak lagi. Setiap wilayah yang terganggu adalah sistem yang kompleks, oleh itu, dalam seperti kita, tidak ada dan tidak boleh menjadi penyelesaian universal untuk masalah itu.

CIK: Pembinaan yang kami bekerjasama adalah percubaan jangka panjang yang unik. Selama hampir sedekad kami telah memerhatikan pembangunan ekosistem dan tanah dalam keadaan yang benar-benar melampau, menggabungkan pencemaran berterusan dan iklim kutub yang keras. Terdapat hanya beberapa karya sedemikian di seluruh dunia, dan mungkin itulah sebabnya ia sangat menarik untuk kita.