Πώς το τοξικό έδαφος στην Αρκτική ξαναζωντανεύει

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Η επεξεργασία μεταλλευμάτων χαλκού-νικελίου στη χερσόνησο Κόλα προκαλεί σοβαρές ζημιές στα εύθραυστα οικοσυστήματα της Αρκτικής. Γύρω από τα εργοστάσια, που παράγουν νικέλιο, κοβάλτιο και άλλα μη σιδηρούχα μέταλλα εδώ και 80 χρόνια, έχει σχηματιστεί μια ζώνη τεχνογενούς ρύπανσης που θυμίζει σεληνιακό τοπίο.

Μπορεί να φέρει τη ζωή πίσω εδώ; Το πείραμα των Ρώσων επιστημόνων του εδάφους δείχνει ότι αυτό είναι δυνατό. Οι συμμετέχοντες στην έρευνα Vyacheslav Vasenev από το Πανεπιστήμιο RUDN και η Marina Slukovskaya από το Επιστημονικό Κέντρο Kola της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών μίλησαν για το έργο τους N + 1.

Ν + 1: Ποια είναι η ουσία της ζημιάς που προκαλείται στο δάσος-τούντρα από την παραγωγή πολύτιμων μετάλλων;

Βιάτσεσλαβ Βάσενεφ: Το έδαφος στις ερημιές γύρω από το φυτό είναι πολύ υποβαθμισμένο, τοξικό και πρακτικά ακατάλληλο για φυτά: περιέχει πολύ χαλκό, νικέλιο και άλλα βαρέα μέταλλα.

Αυτά τα μέταλλα εισήλθαν στο έδαφος μέσω του αέρα. Το φυτό εκπέμπει διάφορες ενώσεις στον αέρα και σωματίδια σκόνης μεγέθους μικρού, σταγονίδια αερολύματος εγκαθίστανται γύρω από το φυτό για δεκαετίες. Οι μεταλλικές ενώσεις κατακρημνίστηκαν σταδιακά στα δάση γύρω από το φυτό, κάτι που τελικά οδήγησε στο θάνατο των δέντρων και της άλλης βλάστησης και συσσωρεύτηκαν τόσα πολλά μέταλλα στο έδαφος που μπορούν να εξορυχθούν εκ νέου εάν το επιθυμείτε. Το κύριο πρόβλημα είναι ότι ένα μεγάλο ποσοστό μετάλλων βρίσκεται στο έδαφος με τη μορφή διαλυτών ενώσεων που απορροφώνται εύκολα από τους ζωντανούς οργανισμούς.

Πόσο μακριά είναι η ερημιά γύρω από τον μύλο;

Μαρίνα Σλουκόφσκαγια: Η ζώνη επιρροής του φυτού φτάνει περίπου τα 200 τετραγωνικά χιλιόμετρα και η ίδια η ερημιά είναι περίπου το ένα τρίτο της συνολικής έκτασης.

ΒΒ: Όταν πλησιάζετε το φυτό, η καταστολή των οικοσυστημάτων μπορεί να παρακολουθείται από την κατάσταση της βλάστησης. Η ίδια η ερημιά ξεκινά λίγα μόλις χιλιόμετρα πριν από το εργοστάσιο, αλλά το καταθλιπτικό τοπίο βρίσκεται νωρίτερα. Στη βόρεια τάιγκα, η βλάστηση δεν είναι ούτως ή άλλως πολύ πυκνή και λίγα χιλιόμετρα από το φυτό γίνεται αντιληπτό πώς τα πάντα γύρω αρχίζουν να μαραίνονται, να αραιώνουν, να κιτρινίζουν και να πεθαίνουν.

Πώς λειτουργεί και πώς λειτουργεί το σύστημα τεχνητού εδάφους σας;

ΚΥΡΙΑ: Φτιάξαμε μια λεγόμενη δομή εδάφους - τεχνοζέμ. Το κατώτερο στρώμα αποτελείται από απόβλητα εξόρυξης που περιέχουν ανθρακικά και πυριτικά ασβέστιο και μαγνήσιο και το ανώτερο στρώμα είναι κατασκευασμένο από βερμικουλίτη, ένα υγροσκοπικό στρώμα ορυκτού από την ομάδα υδρομίκα, το οποίο είναι ιδιαίτερα σημαντικό στο στάδιο της βλάστησης των σπόρων και στην αρχή της ανάπτυξης των φυτών.

ΒΒ: Τα απόβλητα από τη βιομηχανία εξόρυξης περιέχουν λίγα βαρέα μέταλλα, επομένως αυτό το μαξιλάρι προστατεύει καλά τα υποκείμενα στρώματα. Επιπλέον, ακινητοποιεί τα μέταλλα, στην πραγματικότητα, αποτρέπει τη διαρροή και το πέταγμα τους.

Ως αποτέλεσμα, το στρώμα των αλκαλικών αποβλήτων σας επιτρέπει να εξουδετερώσετε το όξινο περιβάλλον και να ορίσετε τις ελάχιστες αγροχημικές ιδιότητες, ενώ το πάνω συγκρατεί νερό και επιτρέπει στους σπόρους να βλαστήσουν και να αποκτήσουν βάση στο στρώμα των απορριμμάτων.

Η αποκατάσταση του φυσικού εδάφους της Αρκτικής υπό αυτές τις συνθήκες θα χρειαζόταν μερικές εκατοντάδες χρόνια και μόνο μετά τη λήξη των δραστηριοτήτων του εργοστασίου, το οποίο δεν πρόκειται να κλείσει. Η αποκατάσταση με χρήση τεχνοζέμων μπορεί να επιταχύνει τη διαδικασία και να προστατεύσει το έδαφος από τη διάβρωση.

Πόσο ακριβή είναι αυτή η μέθοδος;

ΚΥΡΙΑ: Η ανάκτηση ενός εκταρίου (0,01 τετραγωνικών χιλιομέτρων) απαιτεί περίπου 3,5 εκατομμύρια ρούβλια. Αυτό είναι συγκρίσιμο με το κόστος του εισαγόμενου γόνιμου εδάφους, αλλά για αυτό πρέπει να το σκάψετε και να το βγάλετε κάπου, δηλαδή να διαταράξετε άλλα οικοσυστήματα και χρησιμοποιούμε απόβλητα.

Μέχρι το επόμενο έτος σκοπεύουμε να κάνουμε άλλη μια μελέτη για να υπολογίσουμε την αξία των χαμένων οικοσυστημάτων, δηλαδή να εκτιμήσουμε τη συσσωρευμένη ζημιά και να τη συγκρίνουμε με το κόστος αποκατάστασης. Πράγματι, σε αυτή την περίπτωση, δεν μιλάμε τόσο για το κόστος των υλικών και της τεχνολογίας. Πρόκειται για την ποιότητα του εδάφους, του νερού, του αέρα και άλλων στοιχείων του οικοσυστήματος.

Στην περίπτωση της αποκατάστασης, συμβαίνει συχνά ως εξής: εξετάζετε το κόστος της εργασίας και των υλικών, φαίνεται ότι υπάρχουν πολλά, αλλά αν κοιτάξετε όλα τα συνοδευτικά πλεονεκτήματα, αποδεικνύεται ότι είναι φθηνό.

Εκτός από τη δημιουργία νέου εδάφους, φυτεύετε και φυτά. Τι ακριβώς φυτεύετε και γιατί;

ΚΥΡΙΑ: Φυτεύουμε κυρίως δημητριακά. Πειραματιστήκαμε και με όσπρια, αλλά δυστυχώς πέθαναν. Τα δημητριακά βγήκαν πολύ καλύτερα, ειδικά από τη στιγμή που αρχικά επιλέξαμε είδη που έχουν πιθανότητες επιβίωσης. Λόγω της ταχείας ανάπτυξής τους, στερεώνονται καλά στο έδαφος και τα φύλλα δεν συσσωρεύουν υπερβολική ρύπανση. Η φωτιά, το σιταρόχορτο και τα βολοσνέτ φάνηκαν καλύτερα από όλα - οι καλοκαιρινοί κάτοικοι θα είχαν πολεμήσει μαζί τους και χαιρόμαστε που μεγαλώνουν. Πιθανώς, αν φυτέψετε ένα χοιρινό, τότε θα αισθανθείτε επίσης καλά, αλλά εμείς, ίσως, δεν θα το κάνουμε προς το παρόν.

ΒΒ: Είναι σημαντικό όχι μόνο να φυτρώνει ψηλό πράσινο γρασίδι στις τοποθεσίες αποκατάστασης, αλλά και να αποκαθίστανται οι λειτουργίες του εδάφους, να συσσωρεύεται οργανικός άνθρακας και να αναπτύσσεται η μικροβιακή κοινότητα. Μέχρι στιγμής, ορισμένα από τα θρεπτικά συστατικά, για παράδειγμα το άζωτο, εφαρμόζονται με τη μορφή λιπασμάτων, αλλά με την πάροδο του χρόνου μπορούμε να περιμένουμε όλο και μεγαλύτερη αυτονομία του συστήματος.

Τα οικόπεδα προσελκύουν επίσης ζώα: οι λαγοί έρχονται να τραφούν με το γρασίδι και φέτος, τα ποντίκια εγκαταστάθηκαν σε μια περιοχή με πολύ βρώμικο τύρφη σε απόσταση μικρότερη από ένα χιλιόμετρο από το φυτό και άνοιξαν τρύπες για τον εαυτό τους σε πειραματικά τεχνόζεμα. Είναι εκπληκτικό ότι, στην πραγματικότητα, οι πειραματικές τοποθεσίες είναι καταπράσινα νησιά που περιβάλλονται από βραχώδες τοπίο, αλλά όπως μπορείτε να δείτε, η ζωή εμφανίζεται όπου της δίνεται η ευκαιρία.

ΚΥΡΙΑ: Η μετανάστευση των ζώων παρεμβαίνει κάπως στην επιστημονική έρευνα, επειδή, ως αποτέλεσμα, δεν γνωρίζουμε τα σωστά στοιχεία για τη βιομάζα των φυτών και δεν μπορούμε να είμαστε απολύτως σίγουροι για τα δεδομένα για τη συσσώρευση και τη μετανάστευση μετάλλων στα τεχνοζέμματα. Αλλά σε αυτά τα έργα, ο κύριος στόχος δεν είναι μόνο νέα άρθρα ή επιχορηγήσεις, αλλά και ένα πολύ σαφές, ορατό όφελος για τα έμβια όντα. Άλλωστε, η κύρια ιδέα δεν είναι μόνο να γεμίσουμε υλικά και να φυτέψουμε γρασίδι. Ερευνήσαμε πώς είναι δυνατή η επανεκκίνηση των διεργασιών του οικοσυστήματος στις ακραίες συνθήκες της χερσονήσου Κόλα, όπου έχει πολύ κρύο και υψηλό βαθμό ρύπανσης.

Το πρώτο πείραμα για τη χρήση αποβλήτων εξόρυξης στην ερημιά πραγματοποιήθηκε το 2010. Για σχεδόν δέκα χρόνια εργασίας, πειραματιστήκαμε στους δύο πιο συνηθισμένους τύπους εδάφους στην περιοχή, το podzol και το τύρφη, όπου δουλέψαμε με συνολικά δέκα τύπους απορριμμάτων εξόρυξης, τόσο στην αρχική τους κατάσταση όσο και με τα εμπλουτισμένα και θερμοενεργοποιημένα τους. εκδόσεις.

Το εργοστάσιο λειτουργεί από τη δεκαετία του 1930 και από τότε συνεχίζει να εκπέμπει τοξική σκόνη. Θα χρειαστεί να ξανακάνετε όλες τις φυτεύσεις σε λίγα χρόνια;

ΚΥΡΙΑ: Ναι, η παραγωγή ξεκίνησε το 1938 και δεν έχει σταματήσει μέχρι σήμερα. Αλλά πέρασε την πιο εχθρική φάση του, η κορύφωση ήταν περίπου από το 1978 έως το 2000. Τώρα προσπαθούν να ελέγξουν τις εκπομπές, τοποθετούνται φίλτρα, η παραγωγή ανακατασκευάζεται και το εργοστάσιο εκπέμπει περίπου 50 χιλιάδες τόνους σκόνης ετησίως, που είναι τρεις φορές λιγότερο από τη δεκαετία του 1990.

Δυστυχώς, η ήδη συσσωρευμένη ρύπανση δεν προκαλεί λιγότερο κακό. Παρόλο που έρχεται συνεχώς νέα ρύπανση, μέχρι στιγμής δεν υπάρχει ανάγκη αναδιαμόρφωσης των χώρων: το «μαξιλάρι» των απορριμμάτων καταφέρνει να ακινητοποιήσει τα εισερχόμενα μέταλλα.

Είναι δύσκολο να προβλεφθεί για τις επόμενες δεκαετίες, αλλά μέχρι στιγμής η κατάσταση της βλάστησης εξαρτάται περισσότερο από τις καιρικές συνθήκες παρά από οτιδήποτε άλλο. Για παράδειγμα, το περασμένο καλοκαίρι του 2019 ήταν πολύ κρύο και παρά το γεγονός ότι τα δημητριακά πέταξαν τα στάχυα, οι σπόροι δεν πρόλαβαν να ωριμάσουν μέχρι τα τέλη Αυγούστου.

Γενικά, βλέπουμε ότι η οργανική ύλη συσσωρεύεται, η μικροβιακή κοινότητα αναπτύσσεται, ένας νέος οργανικός ορίζοντας έχει εμφανιστεί πάνω από το ορυκτό στρώμα των απορριμμάτων. Ταυτόχρονα, έχουμε οικόπεδα ελέγχου όπου αντί για απόβλητα πήραμε συνηθισμένη άμμο - και έτσι, τόσο τα φυτά όσο και τα μικρόβια αισθάνονται πολύ χειρότερα σε αυτήν παρά στα απόβλητα, δηλαδή η σωστή επιλογή υλικού είναι πραγματικά καθοριστική για τη μοίρα της φύτευσης.

Γιατί είναι απαραίτητο να γίνει καθόλου αποκατάσταση; Δεν μπορείτε απλά να εγκαταλείψετε την ταραγμένη περιοχή και να περιμένετε να αυτοθεραπευθεί το οικοσύστημα;

ΒΒ: Το πιο σημαντικό πράγμα στην αποκατάσταση δεν είναι καν το γεγονός ότι τα οικοσυστήματα αποκαθίστανται σε έντονα διαταραγμένες περιοχές. Αυτό καθιστά επίσης δυνατή τη βελτίωση της οικολογικής κατάστασης στην περιοχή στο σύνολό της. Τα βαρέα μέταλλα ακινητοποιούνται και δεν μπορούν πλέον να εισέλθουν στα υπόγεια και επιφανειακά ύδατα και από αυτά στα ποτάμια και στη λίμνη Ιμάνδρα, μια δεξαμενή της υψηλότερης κατηγορίας αλιείας.

Υπάρχουν παραδείγματα μεγάλων έργων αποκατάστασης στη Ρωσία ή στον κόσμο;

ΒΒ: Και στην περιοχή του Μούρμανσκ και στη Ρωσία συνολικά, δεν γνωρίζω ακόμη παραδείγματα όταν μια τέτοια τεχνολογία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε μια μεγάλη περιοχή. Στον υπόλοιπο κόσμο, υπάρχουν τέτοια παραδείγματα, αλλά ουσιαστικά τέτοιες εργασίες πραγματοποιήθηκαν μετά το κλείσιμο της επιχείρησης, δηλαδή αμέσως μετά τη μεταφορά της επικράτειας εντελώς στη ζώνη ευθύνης του κράτους. Για παράδειγμα, στον Καναδά, πραγματοποιήθηκαν εργασίες αποκατάστασης μεγάλης κλίμακας με τη συμμετοχή φοιτητών και ανέργων στην περιοχή γύρω από το εργοστάσιο χαλκού-νικελίου.

Ήμουν σε μια εγκατάσταση στο Μεξικό όπου ανακτήθηκε μια τοποθεσία διυλιστηρίου. Στις λίμνες, η ρύπανση διείσδυσε σε βάθος δεκάδων μέτρων, όπου συσσωρεύτηκαν όχι μόνο προϊόντα πετρελαίου, αλλά και τεράστια ποσότητα βαρέων μετάλλων, αφού το λευκό μόλυβδο χρησιμοποιήθηκε στην παραγωγή για μεγάλο χρονικό διάστημα. Τώρα στο χώρο του εργοστασίου έχει στηθεί ένα μεγάλο πάρκο.

Παίρνεις και βερμικουλίτη και χώμα για το μαξιλάρι από τα διπλανά εργοστάσια. Τι γίνεται με εκείνους που ασχολούνται με την αποκατάσταση, για παράδειγμα, στα Ουράλια και δεν έχουν πρόσβαση σε αυτά τα υλικά;

ΚΥΡΙΑ: Αντί για βερμικουλίτη, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε γέλη, συνθετικά πολυμερή και οποιαδήποτε άλλα υλικά που καταναλώνουν υγρασία - όλα όσα θα προστατεύσουν τα φυτά από την ξήρανση στα αρχικά στάδια ανάπτυξης. Όσον αφορά τα απόβλητα, σε πολλά μέρη όπου υπάρχουν εγκαταστάσεις επεξεργασίας μεταλλευμάτων υπάρχουν και εγκαταστάσεις εξόρυξής τους, πράγμα που σημαίνει, πιθανότατα, να βρείτε κατάλληλα απόβλητα. Φυσικά, αυτός ο κανόνας δεν λειτουργεί πάντα και δεν μπορούν όλα τα απόβλητα να είναι αποτελεσματικά, αλλά αυτό είναι που χρειάζονται ειδικοί για να κατανοήσουν αυτά τα ζητήματα.

Ποιοι άλλοι τύποι μολυσμένων περιοχών μπορούν να ανακτηθούν χρησιμοποιώντας τη μέθοδό σας; Για παράδειγμα, μπορεί να εφαρμοστεί σε πετρελαιοκηλίδες;

ΒΒ: Η ίδια η προσέγγιση της δημιουργίας δομών εδάφους χρησιμοποιείται συχνά για την αποκατάσταση διαφόρων διαταραγμένων εδαφών. Τα αλκαλικά υλικά χρησιμοποιούνται συνήθως για τον περιορισμό και την εξάλειψη της μόλυνσης από βαρέα μέταλλα. Το τεχνολογικό σχήμα καθορίζεται όχι μόνο από τον τύπο της ρύπανσης, αλλά και, για παράδειγμα, από παράγοντες όπως ο τύπος του εδάφους, το κλίμα και πολλά άλλα. Κάθε διαταραγμένη περιοχή είναι ένα πολύπλοκο σύστημα, επομένως, σε όπως το δικό μας, δεν υπάρχει και δεν μπορεί να υπάρξει καθολική λύση στο πρόβλημα.

ΚΥΡΙΑ: Οι κατασκευές με τις οποίες δουλεύουμε είναι ένα μοναδικό μακροχρόνιο πείραμα. Για σχεδόν μια δεκαετία παρατηρούμε την ανάπτυξη των οικοσυστημάτων και των εδαφών σε πραγματικά ακραίες συνθήκες, συνδυάζοντας τη συνεχή ρύπανση και το σκληρό πολικό κλίμα. Υπάρχουν μόνο λίγα τέτοια έργα σε όλο τον κόσμο και ίσως γι' αυτό είναι τόσο ενδιαφέρον για εμάς.