כיצד מחזירים לחיים אדמה רעילה באזור הארקטי

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

עיבוד עפרות נחושת ניקל בחצי האי קולה גורם נזק חמור למערכות האקולוגיות השבריריות של הקוטב הצפוני. סביב המפעלים, שמייצרים ניקל, קובלט ומתכות לא ברזליות אחרות כבר 80 שנה, נוצר אזור של זיהום טכנוגני, המזכיר נוף ירח.

האם אפשר להחזיר את החיים לכאן? הניסוי של מדעני קרקע רוסים מראה שזה אפשרי. משתתפי המחקר ויאצ'סלב וסנב מאוניברסיטת RUDN ומרינה סלוקובסקיה מהמרכז המדעי קולה של האקדמיה הרוסית למדעים דיברו על עבודתם N+1.

N + 1: מהי מהות הנזק שנגרם ליער-טונדרה על ידי ייצור של מתכות יקרות ערך?

ויאצ'סלב וסנב: האדמה בשממה שמסביב למפעל מתכלה מאוד, רעילה ולמעשה לא מתאימה לצמחים: היא מכילה הרבה נחושת, ניקל ומתכות כבדות אחרות.

מתכות אלו נכנסו לאדמה דרך האוויר. הצמח פולט תרכובות שונות לאוויר, וחלקיקי אבק בגודל מיקרון, טיפות אירוסול התיישבו סביב הצמח במשך עשרות שנים. תרכובות מתכות שקעו בהדרגה ביערות שמסביב לצמח, מה שהוביל בסופו של דבר למוות של עצים וצמחייה אחרת, וכל כך הרבה מתכות הצטברו באדמה שאפשר לכרות אותן מחדש אם רוצים. הבעיה העיקרית היא שחלק גדול מהמתכות נמצאות בקרקע בצורה של תרכובות מסיסות הנספגות בקלות על ידי אורגניזמים חיים.

כמה רחוקה השממה סביב הטחנה?

מרינה סלוקובסקיה: אזור ההשפעה של המפעל מגיע לכ-200 קמ ר, והשממה עצמה היא כשליש מהשטח הכולל.

BB: כאשר מתקרבים לצמח, ניתן לעקוב אחר דיכוי המערכות האקולוגיות על ידי מצב הצמחייה. השממה עצמה מתחילה רק כמה קילומטרים לפני המפעל, אבל הנוף הדכאוני נמצא מוקדם יותר. בטייגה הצפונית ממילא הצמחייה לא צפופה במיוחד, ובמרחק של כמה קילומטרים מהצמח ניתן להבחין איך הכל מסביב מתחיל לקמול, להתדלדל, להצהיב ולמות.

כיצד פועלת מערכת האדמה המלאכותית שלך וכיצד היא פועלת?

גברת: עשינו מה שנקרא מבנה אדמה - טכנוזם. השכבה התחתונה מורכבת מפסולת כרייה המכילה סידן ומגנזיום קרבונטים וסיליקטים, והשכבה העליונה עשויה מורמיקוליט, מינרל שכבות היגרוסקופי מקבוצת ההידרומיקה, החשוב במיוחד בשלב נביטת הזרעים ותחילת גידול הצמח.

BB: פסולת מתעשיית הכרייה מכילה מעט מתכות כבדות, כך שהכרית הזו מגינה היטב על השכבות הבסיסיות. בנוסף, הוא משתק מתכות, למעשה, מונע מהן לדלוף ולעוף משם.

כתוצאה מכך, שכבת הפסולת הבסיסית מאפשרת לנטרל את הסביבה החומצית וקובעת את התכונות האגרוכימיות המינימליות, כאשר העליונה שומרת על מים ומאפשרת לזרעים לנבוט ולקבל דריסת רגל בשכבת הפסולת.

שיקום האדמה הארקטית הטבעית בתנאים אלה ייקח כמה מאות שנים, ורק לאחר הפסקת פעילות המפעל, שלא עומד להיסגר. שיקום באמצעות טכנוזמים יכול להאיץ את התהליך ולהגן על הקרקע מפני שחיקה.

עד כמה השיטה הזו יקרה?

גברת: הטיוב של דונם אחד (0.01 קמ ר) דורש כ-3.5 מיליון רובל. זה דומה לעלות של אדמה פורייה מיובאת, אבל בשביל זה צריך לחפור אותה ולהוציא אותה למקום כלשהו, כלומר לשבש מערכות אקולוגיות אחרות, ואנחנו משתמשים בפסולת.

עד השנה הבאה אנו מתכננים לערוך מחקר נוסף על מנת לחשב את שווי המערכות האקולוגיות האבודות, כלומר נאמוד את הנזק המצטבר ונשווה אותו לעלות ההשבה.ואכן, במקרה זה, אנחנו לא מדברים כל כך הרבה על עלות החומרים והטכנולוגיה. מדובר באיכות הקרקע, המים, האוויר ושאר המרכיבים של המערכת האקולוגית.

במקרה של טיוב, זה קורה הרבה פעמים כך: לוקחים בחשבון את עלות העבודה והחומרים, נראה שיש הרבה, אבל אם מסתכלים על כל היתרונות הנלווים, זה מתברר שזה לא יקר.

בנוסף ליצירת אדמה חדשה, אתה גם שותל צמחים. מה בדיוק שותלים ולמה?

גברת: אנחנו שותלים בעיקר דגנים. ניסינו גם בקטניות, אבל לצערנו הן מתו. הדגנים עלו הרבה יותר טוב, במיוחד מאז שבחרנו בתחילה מינים שיש להם סיכוי לשרוד. בשל גדילתם המהירה, הם מקובעים היטב באדמה, והעלים אינם צוברים זיהום יתר. מדורות, עשב חיטה ועשבונים הראו את עצמם הכי טוב מכולם - תושבי הקיץ היו נלחמים איתם, ואנחנו שמחים שהם גדלים. כנראה, אם אתה שותל עשב חזיר, אז זה גם ירגיש טוב, אבל אנחנו, אולי, לא נעשה את זה כרגע.

BB: חשוב שלא רק דשא ירוק גבוה יצמח באתרי הטיוב, אלא גם תפקודי הקרקע ישוחזרו, פחמן אורגני מצטבר, וקהילת החיידקים מתפתחת. עד כה, חלק מהחומרים התזונתיים, למשל חנקן, מיושמים בצורת דשנים, אך עם הזמן ניתן לצפות ליותר ויותר אוטונומיה של המערכת.

החלקות מושכות גם בעלי חיים: ארנבות באות להאכיל מהעשב, והשנה התיישבו עכברים על שטח עם אדמת כבול מלוכלכת מאוד במרחק של פחות מקילומטר מהצמח וחפרו לעצמם בורות בטכנוזמים ניסיוניים. מדהים שלמעשה אתרי הניסוי הם איים ירוקים המוקפים בנוף סלעי, אבל כפי שניתן לראות, החיים מופיעים בכל מקום שניתן להם סיכוי.

גברת: נדידת בעלי חיים מפריעה במידת מה למחקר המדעי, מכיוון שכתוצאה מכך איננו יודעים את הנתונים הנכונים לביומסה של צמחים ולא יכולים להיות בטוחים לחלוטין בנתונים על הצטברות והגירה של מתכות בטכנוזמים. אבל בעבודות אלה, המטרה העיקרית היא לא רק מאמרים או מענקים חדשים, אלא גם תועלת ברורה מאוד, גלויה לבעלי חיים. אחרי הכל, הרעיון המרכזי הוא לא רק למלא חומרים ולשתול דשא. חקרנו כיצד ניתן להפעיל מחדש תהליכים של מערכת אקולוגית בתנאים הקיצוניים של חצי האי קולה, שם קר מאוד ורמת זיהום גבוהה.

הניסוי הראשון בשימוש בפסולת כרייה בשממה הונח ב-2010. במשך כמעט עשר שנות עבודה, עשינו ניסויים בשני סוגי הקרקע הנפוצים באזור, אדמת פודזול ואדמת כבול, בהם עבדנו עם סך של עשרה סוגי פסולת כרייה, הן במצב ההתחלתי והן עם מועשר ומופעל. גרסאות.

המפעל פועל מאז שנות ה-30 וממשיך לפלוט אבק רעיל מאז. האם תצטרך לעשות מחדש את כל הנטיעות שוב בעוד כמה שנים?

גברת: כן, הייצור החל עוד ב-1938 ולא פסק עד היום. אבל זה עבר את השלב הכי לא ידידותי שלו, השיא היה בערך מ-1978 עד 2000. כעת מנסים לשלוט בפליטות, מותקנים מסננים, בנייה מחדש של הייצור והמפעל פולט כ-50 אלף טון אבק בשנה, פי 3 פחות מאשר בשנות ה-90.

למרבה הצער, זיהום מצטבר גורם לא פחות נזק. למרות שמגיע כל הזמן זיהום חדש, עד כה אין צורך לשפץ את האתרים: ה"כרית" של הפסולת מצליחה לשתק את המתכות הנכנסות.

קשה לחזות עשרות שנים קדימה, אבל עד כה מצב הצמחייה תלוי יותר בתנאי מזג האוויר מאשר בכל דבר אחר. לדוגמה, הקיץ האחרון של 2019 היה קר מאוד, ולמרות שהדגנים זרקו את האוזניים, הזרעים לא הספיקו להבשיל עד סוף אוגוסט.

באופן כללי אנו רואים שחומר אורגני מצטבר, קהילת החיידקים מתפתחת, אופק אורגני חדש הופיע מעל השכבה המינרלית של הפסולת.יחד עם זאת, יש לנו חלקות בקרה שבהן במקום פסולת לקחנו חול רגיל - וכך, גם הצמחים וגם החיידקים מרגישים עליו הרבה יותר גרוע מאשר על פסולת, כלומר, הבחירה הנכונה של החומר באמת מכריעה את גורל השתילה..

למה בכלל צריך לעשות טיוב? אתה לא יכול פשוט לנטוש את האזור המופרע ולחכות שהמערכת האקולוגית תרפא את עצמה?

BB: הדבר החשוב ביותר בטיוב הוא אפילו לא העובדה שמערכות אקולוגיות משוחזרות באזורים מופרעים מאוד. זה גם מאפשר לשפר את המצב האקולוגי באזור כולו. מתכות כבדות משותקות ואינן יכולות להיכנס עוד למים הקרקעיים והעיליים, ומהן לנהרות ואל אגם אימנדרה, מאגר מקטגוריית הדיג הגבוהה ביותר.

האם יש דוגמאות לפרויקטים של טיוב בקנה מידה גדול ברוסיה או בעולם?

BB: ובאזור מורמנסק, וברוסיה כולה, אני עדיין לא יודע על דוגמאות שבהן טכנולוגיה כזו תשמש בשטח גדול. בשאר העולם יש דוגמאות כאלה, אבל בעצם עבודה כזו בוצעה לאחר סגירת המפעל, כלומר מיד לאחר העברת השטח לחלוטין לאזור אחריות המדינה. כך למשל, בקנדה בוצעה עבודת טיוב רחבת היקף במעורבות של סטודנטים ומובטלים באזור סביב מפעל הנחושת-ניקל.

הייתי במתקן במקסיקו שבו הוחזר אתר בית זיקוק. בבריכות חדר זיהום לעומק של עשרות מטרים, שם הצטברו לא רק מוצרי נפט, אלא גם כמות עצומה של מתכות כבדות, שכן לייצור לבן עופרת שימשה במשך תקופה ארוכה. כעת הוקם פארק גדול באתר המפעל.

אתה לוקח גם ורמיקוליט וגם אדמה לכרית מהמפעלים הסמוכים. מה לגבי אלה שעוסקים בטיוב, למשל, באורל ואין להם גישה לחומרים אלו?

גברת: במקום ורמיקוליט אפשר להשתמש בג'ל, פולימרים סינתטיים וכל חומר אחר שצורך לחות - כל מה שיגן על הצמחים מהתייבשות בשלבי הפיתוח המוקדמים. לגבי פסולת, בהרבה מקומות בהם יש מתקנים לעיבוד עפרות יש גם מתקנים להפקתן, מה שאומר, ככל הנראה, ניתן למצוא פסולת מתאימה. כמובן, כלל זה לא תמיד עובד, ולא כל פסולת יכולה להיות יעילה, אבל זה מה שדרושים מומחים כדי להבין את הבעיות הללו.

אילו סוגים נוספים של אזורים מזוהמים ניתן להחזיר בשיטה שלך? לדוגמה, האם ניתן ליישם אותו על דליפת נפט?

BB: עצם הגישה של יצירת מבני קרקע משמשת לעתים קרובות להשבת קרקעות מופרעות שונות. חומרים אלקליניים משמשים לרוב להכיל ולחסל זיהום מתכות כבדות. תכנית הטכנולוגיה נקבעת לא רק לפי סוג הזיהום, אלא גם, למשל, לפי גורמים כמו סוג הקרקע, האקלים ועוד. כל טריטוריה מופרעת היא מערכת מורכבת, ולכן, בזו שלנו, אין ולא יכול להיות פתרון אוניברסלי לבעיה.

גברת: הקונסטרוקציות שאנו עובדים איתן הן ניסוי ייחודי לטווח ארוך. במשך כמעט עשור אנו צופים בהתפתחות של מערכות אקולוגיות וקרקעות בתנאים קיצוניים באמת, תוך שילוב של זיהום מתמיד והאקלים הקוטבי הקשה. יש רק כמה עבודות כאלה בכל העולם, ואולי בגלל זה זה כל כך מעניין אותנו.