Hoe giftige grond in die Arktiese gebied weer lewendig word

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

Die verwerking van koper-nikkelerts in die Kola-skiereiland veroorsaak ernstige skade aan die brose Arktiese ekosisteme. Rondom die fabrieke, wat al 80 jaar nikkel, kobalt en ander nie-ysterhoudende metale vervaardig, het’n sone van tegnogene besoedeling gevorm wat aan’n maanlandskap herinner.

Kan lewe hier teruggebring word? Die eksperiment van Russiese grondkundiges toon dat dit moontlik is. Die navorsingsdeelnemers Vyacheslav Vasenev van RUDN Universiteit en Marina Slukovskaya van die Kola Wetenskaplike Sentrum van die Russiese Akademie van Wetenskappe het oor hul werk N + 1 gepraat.

N + 1: Wat is die kern van die skade wat die woud-toendra veroorsaak het deur die produksie van waardevolle metale?

Vyacheslav Vasenev:Die grond in die woestyn rondom die plant is hoogs afgebreek, giftig en feitlik ongeskik vir plante: dit bevat baie koper, nikkel en ander swaar metale.

Hierdie metale het deur die lug in die grond ingekom. Die plant straal verskeie verbindings in die lug uit, en mikrongrootte stofdeeltjies, aërosoldruppels het vir dekades rondom die plant gevestig. Metaalverbindings het geleidelik in die woude rondom die plant neergeslaan, wat uiteindelik gelei het tot die dood van bome en ander plantegroei, en soveel metale het in die grond opgehoop dat dit herontgin kan word indien verlang. Die hoofprobleem is dat 'n groot deel van metale in die grond gevind word in die vorm van oplosbare verbindings wat maklik deur lewende organismes geabsorbeer word.

Hoe ver is die woesteny rondom die meule?

Marina Slukovskaya:Die invloedsone van die plant bereik ongeveer 200 vierkante kilometer, en die woestyn self is ongeveer 'n derde van die totale oppervlakte.

BB:Wanneer die plant nader word, kan die onderdrukking van ekosisteme deur die toestand van plantegroei gemonitor word. Die woesteny self begin net 'n paar kilometer voor die fabriek, maar die depressiewe landskap word vroeër gevind. In die noordelike taiga is die plantegroei in elk geval nie baie dig nie, en 'n paar kilometer van die plant af word dit opmerklik hoe alles rondom begin verdor, verdun, geel word en vrek.

Hoe werk jou kunsgrondstelsel en hoe werk dit?

MS:Ons het 'n sogenaamde grondstruktuur gemaak - technozem. Die onderste laag bestaan uit mynafval wat kalsium- en magnesiumkarbonate en -silikate bevat, en die boonste laag is gemaak van vermikuliet, 'n higroskopiese gelaagde mineraal uit die hidromika-groep, wat veral belangrik is in die stadium van saadontkieming en die begin van plantgroei.

BB:Afval van die mynbedryf bevat min swaar metale, so hierdie kussing beskerm die onderliggende lae goed. Daarbenewens immobiliseer dit metale, in werklikheid verhoed dit dat hulle lek en wegvlieg.

Gevolglik laat die laag alkaliese afval jou die suur omgewing neutraliseer en stel die minimum landbouchemiese eienskappe vas, terwyl die boonste een water behou en sade laat ontkiem en vastrapplek in die afvallaag kry.

Die herstel van die natuurlike Arktiese grond onder hierdie toestande sal 'n paar honderd jaar neem, en eers na die beëindiging van die aktiwiteite van die plant, wat nie gesluit gaan word nie. Herwinning met behulp van technozems kan die proses versnel en die grond teen erosie beskerm.

Hoe duur is hierdie metode?

MS: Die herwinning van een hektaar (0,01 vierkante kilometer) verg ongeveer 3,5 miljoen roebels. Dit is vergelykbaar met die koste van ingevoerde vrugbare grond, maar hiervoor moet jy dit opgrawe en iewers uithaal, dit wil sê ander ekosisteme ontwrig, en ons gebruik afval.

Teen volgende jaar beplan ons om nog 'n studie te doen om die waarde van die verlore ekosisteme te bereken, dit wil sê, ons sal die opgehoopte skade skat en dit met die koste van herwinning vergelyk. Inderdaad, in hierdie geval praat ons nie so baie oor die koste van materiaal en tegnologie nie. Dit gaan oor die kwaliteit van grond, water, lug en ander komponente van die ekosisteem.

In die geval van herwinning gebeur dit dikwels so: jy neem die koste van werk en materiaal in ag, dit blyk dat daar baie is, maar as jy na al die gepaardgaande voordele kyk, blyk dit goedkoop te wees.

Benewens die skep van nuwe grond, plant jy ook plante. Wat presies plant jy en hoekom?

MS: Ons plant hoofsaaklik graan. Ons het ook met peulgewasse geëksperimenteer, maar hulle het ongelukkig gesterf. Die graan het baie beter opgekom, veral omdat ons aanvanklik spesies gekies het wat 'n kans op oorlewing het. As gevolg van hul vinnige groei, is hulle goed vas in die grond, en die blare versamel nie te veel besoedeling nie. Vreugdevuur, koringgras en volosnette het hulself die beste van almal gewys - somerbewoners sou met hulle baklei het, en ons is bly dat hulle groei. Waarskynlik, as jy 'n varkkruid plant, sal dit ook goed voel, maar ons sal dit miskien nie vir nou doen nie.

BB: Dit is belangrik dat nie net lang groen gras in die herwinningsterreine groei nie, maar ook dat die funksies van die grond herstel word, organiese koolstof ophoop en die mikrobiese gemeenskap ontwikkel. Tot dusver word van die voedingstowwe, byvoorbeeld stikstof, in die vorm van kunsmis toegedien, maar mettertyd kan ons meer en meer outonomie van die stelsel verwag.

Die erwe lok ook diere: hase kom vreet op die gras, en vanjaar het muise hulle op 'n gebied met baie vuil turfgrond minder as 'n kilometer van die plant gevestig en vir hulself gate in eksperimentele tegnozems gegrawe. Dit is verbasend dat die eksperimentele terreine in werklikheid groen eilande is wat deur rotsagtige landskap omring word, maar soos jy kan sien, verskyn die lewe oral waar dit 'n kans gegun word.

MS: Die migrasie van diere meng ietwat in met wetenskaplike navorsing, want ons ken as gevolg daarvan nie die korrekte syfers vir die biomassa van plante nie en kan nie heeltemal seker wees van die data oor die ophoping en migrasie van metale in tegnozems nie. Maar in hierdie werke is die hoofdoel nie net nuwe artikels of toekennings nie, maar ook 'n baie duidelike, sigbare voordeel vir lewende wesens. Die hoofgedagte is immers nie net om materiaal in te vul en gras te plant nie. Ons het ondersoek hoe dit moontlik is om ekosisteemprosesse te herbegin in die uiterste toestande van die Kola-skiereiland, waar dit baie koud is en 'n hoë mate van besoedeling is.

Die eerste eksperiment oor die gebruik van mynafval in die woestyn is in 2010 gelê. Vir byna tien jaar se werk het ons geëksperimenteer op die twee mees algemene grondtipes in die streek, podzol- en turfgrond, waar ons met altesaam tien tipes mynafval gewerk het, beide in die aanvanklike toestand en met hul verrykte en termo-geaktiveerde weergawes.

Die aanleg is sedert die 1930's in werking en gee sedertdien steeds giftige stof uit. Sal jy oor 'n paar jaar weer al die aanplantings moet oordoen?

MS: Ja, produksie het in 1938 begin en het tot vandag toe nog nie opgehou nie. Maar dit het sy mees onvriendelike fase verbygegaan, die hoogtepunt was van ongeveer 1978 tot 2000. Nou probeer hulle emissies beheer, filters word geïnstalleer, produksie word herbou, en die aanleg straal ongeveer 50 duisend ton stof per jaar uit, wat drie keer minder is as in die 1990's.

Ongelukkig veroorsaak reeds opgehoopte besoedeling nie minder skade nie. Alhoewel nuwe besoedeling voortdurend inkom, is dit tot dusver nie nodig om die terreine te herbou nie: die "kussing" van afval slaag daarin om die inkomende metale te immobiliseer.

Dit is moeilik om vir dekades vorentoe te voorspel, maar tot dusver hang die toestand van plantegroei meer af van weerstoestande as van enigiets anders. Die laaste somer van 2019 was byvoorbeeld baie koud, en ten spyte van die feit dat die graan die ore uitgegooi het, het die sade nie tyd gehad om teen die einde van Augustus ryp te word nie.

Oor die algemeen sien ons dat organiese materiaal ophoop, die mikrobiese gemeenskap ontwikkel, 'n nuwe organiese horison het bo die mineraallaag van afval verskyn. Terselfdertyd het ons beheerpersele waar ons in plaas van afval gewone sand geneem het - en dus voel beide plante en mikrobes baie slegter daarop as op afval, dit wil sê die korrekte keuse van materiaal is werklik deurslaggewend vir die lot van plant.

Waarom is dit enigsins nodig om herwinning te doen? Kan jy nie maar die versteurde area verlaat en wag dat die ekosisteem homself genees nie?

BB: Die belangrikste ding in herwinning is nie eers die feit dat ekosisteme in erg versteurde gebiede herstel word nie. Dit maak dit ook moontlik om die ekologiese situasie in die streek as geheel te verbeter. Swaar metale is geïmmobiliseer en kan nie meer in grond- en oppervlakwater ingaan nie, en daarvandaan in riviere en in die Imandrameer, 'n reservoir van die hoogste visserykategorie, in.

Is daar voorbeelde van grootskaalse herwinningsprojekte in Rusland of in die wêreld?

BB: En in die Moermansk-streek, en in Rusland as geheel, weet ek nog nie van voorbeelde wanneer so 'n tegnologie op 'n groot gebied gebruik sou word nie. In die res van die wêreld is daar sulke voorbeelde, maar basies is sulke werk uitgevoer na die sluiting van die onderneming, dit wil sê net na die oordrag van die grondgebied heeltemal in die sone van staatsverantwoordelikheid. Byvoorbeeld, in Kanada is 'n grootskaalse herwinningswerk uitgevoer met die betrokkenheid van studente en werkloses in die gebied rondom die koper-nikkel-aanleg.

Ek was by 'n fasiliteit in Mexiko waar 'n raffinaderyperseel herwin is. In die damme het besoedeling tientalle meters diep binnegedring, waar nie net olieprodukte nie, maar ook 'n groot hoeveelheid swaarmetale opgehoop is, aangesien loodwit vir 'n lang tyd in produksie gebruik is. Nou is 'n groot park op die terrein van die aanleg opgerig.

Jy neem beide vermikuliet en grond vir die kussing van die nabygeleë fabrieke. Wat van diegene wat besig is met herwinning, byvoorbeeld in die Oeral en nie toegang tot hierdie materiaal het nie?

MS: In plaas van vermikuliet kan jy jel, sintetiese polimere en enige ander vogverbruikende materiaal gebruik - alles wat plante sal beskerm teen uitdroog in die vroeë stadiums van ontwikkeling. Met betrekking tot afval, op baie plekke waar daar ertsverwerkingsfasiliteite is, is daar ook fasiliteite vir die ontginning daarvan, wat beteken dat jy heel waarskynlik geskikte afval kan vind. Natuurlik werk hierdie reël nie altyd nie, en nie alle afval kan effektief wees nie, maar dit is wat spesialiste nodig het om hierdie kwessies te verstaan.

Watter ander tipes besmette gebiede kan met jou metode herwin word? Kan dit byvoorbeeld toegepas word op oliestortings?

BB: Die einste benadering om grondstrukture te skep, word dikwels gebruik vir die herwinning van verskeie versteurde lande. Alkaliese materiale word die meeste gebruik om swaarmetaalbesoedeling te bevat en uit te skakel. Die tegnologieskema word nie net deur die tipe besoedeling bepaal nie, maar ook byvoorbeeld deur faktore soos grondtipe, klimaat en vele meer. Elke versteurde gebied is 'n komplekse stelsel, daarom, in soos ons s'n, is daar geen en kan nie 'n universele oplossing vir die probleem wees nie.

MS: Die konstruksies waarmee ons werk is 'n unieke langtermyn-eksperiment. Vir byna 'n dekade neem ons die ontwikkeling van ekosisteme en gronde waar in werklik uiterste toestande, wat konstante besoedeling en die harde poolklimaat kombineer. Daar is net 'n paar sulke werke oor die hele wêreld, en miskien is dit hoekom dit vir ons so interessant is.