Hvordan giftig jord i Arktis bringes til live igen

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

Forarbejdningen af kobber-nikkelmalme på Kolahalvøen forårsager alvorlige skader på de skrøbelige arktiske økosystemer. Omkring fabrikkerne, som har produceret nikkel, kobolt og andre ikke-jernholdige metaller i 80 år, er der dannet en zone med teknogen forurening, der minder om et månelandskab.

Kan livet bringes tilbage hertil? Eksperimentet fra russiske jordbundsforskere viser, at dette er muligt. Forskningsdeltagerne Vyacheslav Vasenev fra RUDN University og Marina Slukovskaya fra Kola Scientific Center i det russiske videnskabsakademi talte om deres arbejde N + 1.

N + 1: Hvad er essensen af skaden på skov-tundraen ved produktion af værdifulde metaller?

Vyacheslav Vasenev:Jorden i ødemarken omkring anlægget er stærkt nedbrudt, giftig og praktisk talt uegnet til planter: Den indeholder meget kobber, nikkel og andre tungmetaller.

Disse metaller kom ind i jorden gennem luften. Planten udsender forskellige forbindelser til luften, og mikronstore støvpartikler, aerosoldråber har sat sig omkring planten i årtier. Metalforbindelser udfældede gradvist i skovene omkring planten, hvilket i sidste ende førte til, at træer og anden vegetation døde, og der ophobes så mange metaller i jorden, at de kan genudvindes, hvis det ønskes. Hovedproblemet er, at en stor del af metallerne findes i jorden i form af opløselige forbindelser, der let optages af levende organismer.

Hvor langt er ødemarken omkring møllen?

Marina Slukovskaya:Anlæggets indflydelseszone når omkring 200 kvadratkilometer, og selve ødemarken er omkring en tredjedel af det samlede areal.

BB:Når man nærmer sig planten, kan undertrykkelsen af økosystemer overvåges af vegetationstilstanden. Selve ødemarken starter kun få kilometer før fabrikken, men det depressive landskab findes tidligere. I den nordlige taiga er vegetationen alligevel ikke særlig tæt, og få kilometer fra planten bliver det bemærket, hvordan alt omkring begynder at visne, tynde ud, gulne og dø.

Hvordan fungerer dit kunstige jordsystem, og hvordan fungerer det?

FRK:Vi lavede en såkaldt jordstruktur - technozem. Det nederste lag består af mineaffald indeholdende calcium- og magnesiumkarbonater og silikater, og det øverste lag er lavet af vermiculit, et hygroskopisk lagdelt mineral fra hydromica-gruppen, som er særligt vigtigt i frøspiringsstadiet og begyndelsen af plantevæksten.

BB:Affald fra mineindustrien indeholder lidt tungmetaller, så denne pude afskærmer godt de underliggende lag. Derudover immobiliserer det metaller, og forhindrer dem i at lække og flyve væk.

Som følge heraf giver laget af basisk affald dig mulighed for at neutralisere det sure miljø og sætter minimums agrokemiske egenskaber, mens det øverste holder på vandet og tillader frø at spire og få fodfæste i affaldslaget.

Genopretningen af den naturlige arktiske jord under disse forhold ville tage et par hundrede år, og først efter ophør af aktiviteterne på anlægget, som ikke vil blive lukket. Genvinding ved hjælp af technozems kan fremskynde processen og beskytte jorden mod erosion.

Hvor dyr er denne metode?

FRK: Genvindingen af en hektar (0,01 kvadratkilometer) kræver omkring 3,5 millioner rubler. Dette kan sammenlignes med prisen på importeret frugtbar jord, men til dette skal du grave den op og tage den ud et sted, det vil sige forstyrre andre økosystemer, og vi bruger affald.

Til næste år planlægger vi at gennemføre endnu en undersøgelse for at beregne værdien af de tabte økosystemer, det vil sige, at vi vil estimere den akkumulerede skade og sammenligne den med omkostningerne ved genindvinding. I dette tilfælde taler vi faktisk ikke så meget om omkostningerne ved materialer og teknologi. Det handler om kvaliteten af jord, vand, luft og andre komponenter i økosystemet.

I tilfælde af genvinding sker det ofte sådan: du overvejer omkostningerne ved arbejde og materialer, det ser ud til, at der er meget, men hvis du ser på alle de medfølgende fordele, viser det sig at være billigt.

Udover at skabe ny jord, så planter du også planter. Hvad er det præcis du planter og hvorfor?

FRK: Vi planter hovedsageligt korn. Vi eksperimenterede også med bælgfrugter, men de døde desværre. Kornene kom meget bedre op, især da vi i første omgang udvalgte arter, der har en chance for at overleve. På grund af deres hurtige vækst sidder de godt fast i jorden, og bladene samler ikke for meget forurening op. Bål, hvedegræs og volosnet viste sig bedst af alle - sommerboerne ville have kæmpet med dem, og vi er glade for, at de vokser. Sandsynligvis, hvis du planter en bjørneklo, så vil det også føles godt, men vi vil måske ikke gøre dette for nu.

BB: Det er vigtigt, at der ikke kun vokser højt grønt græs på indvindingsstederne, men også jordens funktioner genoprettes, organisk kulstof ophobes, og det mikrobielle samfund udvikler sig. Indtil videre er nogle af næringsstofferne, for eksempel kvælstof, tilført i form af gødning, men med tiden kan vi forvente mere og mere autonomi i systemet.

Parcellerne tiltrækker også dyr: Harer kommer for at fodre på græsset, og i år har mus slået sig ned på et område med meget snavset tørvejord mindre end en kilometer fra planten og gravet huller til sig selv i eksperimentelle technozems. Det er forbløffende, at forsøgsstederne faktisk er grønne øer omgivet af klippelandskab, men som du kan se, dukker livet op, hvor end det får en chance.

FRK: Dyrenes migration forstyrrer i nogen grad den videnskabelige forskning, fordi vi som følge heraf ikke kender de korrekte tal for planters biomasse og ikke kan være helt sikre på dataene om akkumulering og migration af metaller i technozems. Men i disse værker er hovedmålet ikke kun nye artikler eller bevillinger, men også en meget klar, synlig fordel for levende væsener. Hovedideen er trods alt ikke kun at fylde materialer i og plante græs. Vi undersøgte, hvordan det er muligt at genstarte økosystemprocesser under de ekstreme forhold på Kolahalvøen, hvor det er meget koldt og høj grad af forurening.

Det første forsøg med brug af mineaffald i ødemarken blev anlagt i 2010. I næsten ti års arbejde har vi eksperimenteret med de to mest almindelige jordtyper i regionen, podzol- og tørvejord, hvor vi har arbejdet med i alt ti typer mineaffald, både i udgangstilstanden og med deres berigede og termoaktiverede versioner.

Anlægget har været i drift siden 1930'erne og fortsætter med at udsende giftigt støv lige siden. Skal du lave alle beplantninger om igen om nogle år?

FRK: Ja, produktionen begyndte tilbage i 1938 og er ikke stoppet den dag i dag. Men det passerede sin mest uvenlige fase, toppen var fra omkring 1978 til 2000. Nu forsøger de at kontrollere emissioner, filtre er installeret, produktionen bliver rekonstrueret, og anlægget udsender omkring 50 tusinde tons støv om året, hvilket er tre gange mindre end i 1990'erne.

Desværre forårsager allerede akkumuleret forurening ikke mindre skade. Selvom der konstant kommer ny forurening ind, er der indtil videre ingen grund til at ombygge stederne: "puden" af affald formår at immobilisere de indkommende metaller.

Det er svært at forudsige i årtier frem, men indtil videre afhænger vegetationens tilstand mere af vejrforhold end af noget andet. Fx var den sidste sommer 2019 meget kold, og på trods af at kornene smed ørerne ud, nåede frøene ikke at modnes i slutningen af august.

Generelt ser vi, at organisk stof ophobes, det mikrobielle samfund udvikler sig, en ny organisk horisont er dukket op over minerallaget af affald. Samtidig har vi kontrolparceller, hvor vi i stedet for affald tog almindeligt sand - og så har både planter og mikrober det meget dårligere på det end på affald, det vil sige, at det rigtige materialevalg virkelig er afgørende for udplantningens skæbne..

Hvorfor er det overhovedet nødvendigt at lave genvinding? Kan du ikke bare forlade det forstyrrede område og vente på, at økosystemet heler sig selv?

BB: Det vigtigste ved indvinding er ikke engang det faktum, at økosystemerne genoprettes i stærkt forstyrrede områder. Dette gør det også muligt at forbedre den økologiske situation i regionen som helhed. Tungmetaller er immobiliseret og kan ikke længere komme ind i grund- og overfladevand og fra dem til floder og ind i Imandra-søen, et reservoir af den højeste fiskerikategori.

Er der eksempler på storstilede genvindingsprojekter i Rusland eller i verden?

BB: Og i Murmansk-regionen og i Rusland som helhed kender jeg endnu ikke eksempler på, hvornår en sådan teknologi ville blive brugt på et stort territorium. I resten af verden er der sådanne eksempler, men dybest set blev et sådant arbejde udført efter lukningen af virksomheden, det vil sige lige efter overførslen af territoriet helt ind i zonen med statsansvar. Eksempelvis blev der i Canada udført et stort indvindingsarbejde med inddragelse af studerende og arbejdsløse i området omkring kobber-nikkelværket.

Jeg var på et anlæg i Mexico, hvor et raffinaderi blev genvundet. I dammene trængte forureningen i titusinder af meters dybde, hvor der ikke kun blev ophobet olieprodukter, men også en enorm mængde tungmetaller, da blyhvidt blev brugt i produktionen i lang tid. Nu er der indrettet en stor park på stedet for anlægget.

Du tager både vermiculit og jord til puden fra de nærliggende fabrikker. Hvad med dem, der er engageret i genvinding, for eksempel i Ural og ikke har adgang til disse materialer?

FRK: I stedet for vermiculit kan du bruge gel, syntetiske polymerer og ethvert andet fugtforbrugende materiale - alt det, der vil beskytte planter mod at tørre ud i de tidlige udviklingsstadier. Med hensyn til affald er der mange steder, hvor der er malmforarbejdningsanlæg, også faciliteter til udvinding, hvilket betyder, at du højst sandsynligt kan finde passende affald. Selvfølgelig virker denne regel ikke altid, og ikke alt affald kan være effektivt, men det er det, der er brug for specialister for at forstå disse problemer.

Hvilke andre typer forurenede områder kan genvindes ved hjælp af din metode? Kan det for eksempel anvendes på olieudslip?

BB: Selve tilgangen til at skabe jordstrukturer bruges ofte til genvinding af forskellige forstyrrede jorder. Alkaliske materialer er mest almindeligt anvendt til at indeholde og eliminere tungmetalforurening. Teknologiordningen bestemmes ikke kun af typen af forurening, men også for eksempel af faktorer som jordtype, klima og meget mere. Hvert forstyrret territorium er et komplekst system, derfor er der ingen og kan ikke være en universel løsning på problemet i sådan som vores.

FRK: De konstruktioner, vi arbejder med, er et unikt langtidseksperiment. I næsten et årti har vi observeret udviklingen af økosystemer og jordbund under virkelig ekstreme forhold, der kombinerer konstant forurening og det barske polarklima. Der findes kun få sådanne værker over hele verden, og måske er det derfor, det er så interessant for os.