Đất độc hại ở Bắc Cực được hồi sinh như thế nào

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Việc chế biến quặng đồng-niken ở bán đảo Kola đang gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho các hệ sinh thái mong manh ở Bắc Cực. Xung quanh các nhà máy sản xuất niken, coban và các kim loại màu khác trong 80 năm, một khu vực ô nhiễm công nghệ đã hình thành, gợi nhớ đến khung cảnh mặt trăng.

Sự sống có thể được đưa trở lại đây? Thí nghiệm của các nhà khoa học về đất của Nga cho thấy điều này là hoàn toàn có thể. Những người tham gia nghiên cứu Vyacheslav Vasenev từ Đại học RUDN và Marina Slukovskaya từ Trung tâm Khoa học Kola thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga đã nói về công trình N + 1 của họ.

N + 1: Thực chất của thiệt hại đối với lãnh nguyên rừng do sản xuất kim loại có giá trị là gì?

Vyacheslav Vasenev: Đất ở vùng đất hoang xung quanh nhà máy bị thoái hóa cao, độc hại và thực tế không thích hợp cho cây trồng: nó chứa nhiều đồng, niken và các kim loại nặng khác.

Các kim loại này xâm nhập vào đất qua không khí. Cây phát thải các hợp chất khác nhau vào không khí, và các hạt bụi có kích thước micromet, các giọt sol khí lắng đọng xung quanh cây trong nhiều thập kỷ. Các hợp chất kim loại dần dần kết tủa trong các khu rừng xung quanh nhà máy, điều này cuối cùng dẫn đến cái chết của cây cối và các thảm thực vật khác, và rất nhiều kim loại tích tụ trong đất đến mức chúng có thể được khai thác lại nếu muốn. Vấn đề chính là một tỷ lệ lớn các kim loại được tìm thấy trong đất ở dạng các hợp chất hòa tan dễ hấp thụ bởi các sinh vật sống.

Khoảng đất hoang xung quanh nhà máy là bao xa?

Marina Slukovskaya:Vùng ảnh hưởng của nhà máy lên tới khoảng 200 km vuông, và bản thân vùng đất hoang chiếm khoảng một phần ba tổng diện tích.

BB:Khi đến gần nhà máy, sự suy giảm của hệ sinh thái có thể được theo dõi bởi trạng thái của thảm thực vật. Bản thân khu đất hoang bắt đầu chỉ vài km trước nhà máy, nhưng khung cảnh trầm mặc đã được tìm thấy sớm hơn. Ở rừng taiga phía bắc, thảm thực vật dù sao cũng không dày đặc lắm, và cách cây vài km, có thể nhận thấy mọi thứ xung quanh bắt đầu khô héo, mỏng dần, ngả sang màu vàng và chết.

Hệ thống đất nhân tạo của bạn hoạt động như thế nào và hoạt động ra sao?

CÔ:Chúng tôi đã tạo ra cái gọi là cấu trúc đất - technozem. Lớp dưới bao gồm chất thải khai thác có chứa canxi và magiê cacbonat và silicat, và lớp trên được làm bằng vermiculite, một khoáng chất phân lớp hút ẩm từ nhóm hydromica, đặc biệt quan trọng ở giai đoạn hạt nảy mầm và bắt đầu phát triển của cây trồng.

BB:Chất thải từ ngành công nghiệp khai thác chứa ít kim loại nặng, vì vậy chiếc gối này che chắn tốt cho các lớp bên dưới. Ngoài ra, nó cố định kim loại, trên thực tế, ngăn chúng bị rò rỉ và bay đi.

Kết quả là, lớp chất thải kiềm cho phép bạn trung hòa môi trường axit và thiết lập các đặc tính nông hóa tối thiểu, trong khi lớp phía trên giữ nước và cho phép hạt giống nảy mầm và có chỗ đứng trong lớp chất thải.

Việc phục hồi đất Bắc Cực tự nhiên trong những điều kiện này sẽ mất vài trăm năm, và chỉ sau khi chấm dứt các hoạt động của nhà máy, nó sẽ không bị đóng cửa. Cải tạo sử dụng công nghệ có thể đẩy nhanh quá trình và bảo vệ đất khỏi bị xói mòn.

Phương pháp này tốn kém bao nhiêu?

CÔ: Việc khai hoang một ha (0,01 km vuông) cần khoảng 3,5 triệu rúp. Điều này có thể so sánh với chi phí của đất màu nhập khẩu, nhưng đối với điều này, bạn cần phải đào nó lên và mang nó đi đâu đó, tức là phá vỡ các hệ sinh thái khác và chúng ta sử dụng chất thải.

Vào năm tới, chúng tôi dự định thực hiện một nghiên cứu khác để tính toán giá trị của các hệ sinh thái bị mất, tức là chúng tôi sẽ ước tính thiệt hại tích lũy và so sánh với chi phí cải tạo. Thật vậy, trong trường hợp này, chúng ta không nói quá nhiều về chi phí vật liệu và công nghệ. Đó là chất lượng của đất, nước, không khí và các thành phần khác của hệ sinh thái.

Trong trường hợp cải tạo thường xảy ra như thế này: bạn tính về chi phí công, vật liệu thì có vẻ nhiều nhưng nếu nhìn vào tất cả các ưu điểm đi kèm thì hóa ra không hề tốn kém.

Ngoài việc tạo đất mới, bạn cũng đang trồng cây. Chính xác thì bạn đang trồng cây gì và tại sao?

CÔ: Chúng tôi trồng chủ yếu là ngũ cốc. Chúng tôi cũng đã thử nghiệm với các loại đậu, nhưng không may là chúng đã chết. Các loại ngũ cốc đã trở nên tốt hơn nhiều, đặc biệt là khi chúng tôi chọn những loài ban đầu có cơ hội sống sót. Do sinh trưởng nhanh nên chúng cố định tốt trong đất và lá không tích tụ ô nhiễm quá nhiều. Bonfire, cỏ lúa mì và volosnets đã thể hiện tốt nhất - cư dân mùa hè sẽ chiến đấu với chúng, và chúng tôi rất vui vì chúng đang phát triển. Có thể, nếu bạn trồng một cây hogweed, thì nó cũng sẽ cảm thấy tốt, nhưng chúng tôi, có lẽ, sẽ không làm điều này bây giờ.

BB: Điều quan trọng là không chỉ cỏ xanh cao mọc ở các bãi khai hoang mà các chức năng của đất cũng được phục hồi, tích lũy cacbon hữu cơ và cộng đồng vi sinh vật phát triển. Cho đến nay, một số chất dinh dưỡng, ví dụ như nitơ, được sử dụng dưới dạng phân bón, nhưng theo thời gian, chúng ta có thể mong đợi ngày càng có nhiều quyền tự chủ hơn của hệ thống.

Các mảnh đất cũng thu hút động vật: thỏ rừng đến kiếm ăn trên cỏ, và năm nay, chuột đã định cư trên một khu vực có đất than bùn rất bẩn cách nhà máy chưa đầy một km và tự đào hố trong công nghệ thử nghiệm. Thật đáng kinh ngạc rằng, trên thực tế, các địa điểm thí nghiệm là những hòn đảo xanh được bao quanh bởi cảnh quan đá, nhưng như bạn có thể thấy, sự sống xuất hiện ở bất cứ nơi nào nó có cơ hội.

CÔ: Sự di cư của động vật phần nào gây trở ngại cho nghiên cứu khoa học, vì kết quả là chúng ta không biết số liệu chính xác về sinh khối của thực vật và không thể hoàn toàn chắc chắn về dữ liệu về sự tích tụ và di chuyển của kim loại trong công nghệ. Nhưng trong những công việc này, mục tiêu chính không chỉ là những vật phẩm hay những khoản trợ cấp mới, mà còn là một lợi ích rất rõ ràng, có thể nhìn thấy được đối với chúng sinh. Rốt cuộc, ý tưởng chính không chỉ là đổ vật liệu vào và trồng cỏ. Chúng tôi đã nghiên cứu cách có thể khởi động lại các quá trình hệ sinh thái trong điều kiện khắc nghiệt của Bán đảo Kola, nơi rất lạnh và mức độ ô nhiễm cao.

Thử nghiệm đầu tiên về việc sử dụng chất thải khai thác trên vùng đất hoang đã được thực hiện vào năm 2010. Trong gần mười năm làm việc, chúng tôi đã thử nghiệm trên hai loại đất phổ biến nhất trong khu vực, đất podzol và đất than bùn, nơi chúng tôi đã làm việc với tổng cộng mười loại chất thải khai thác, cả ở trạng thái ban đầu và được làm giàu và nhiệt hóa của chúng. các phiên bản.

Nhà máy hoạt động từ những năm 1930 và tiếp tục thải ra bụi độc hại kể từ đó. Bạn sẽ phải làm lại tất cả các đồn điền trong một vài năm?

CÔ: Đúng vậy, việc sản xuất bắt đầu từ năm 1938 và không ngừng cho đến ngày nay. Nhưng nó đã vượt qua giai đoạn không thân thiện nhất của mình, đỉnh cao là từ khoảng năm 1978 đến năm 2000. Giờ đây, họ đang cố gắng kiểm soát lượng khí thải, lắp đặt các bộ lọc, tái thiết sản xuất và nhà máy thải ra khoảng 50 nghìn tấn bụi mỗi năm, ít hơn 3 lần so với những năm 1990.

Thật không may, ô nhiễm đã tích tụ gây ra không ít tác hại. Mặc dù ô nhiễm mới liên tục xuất hiện, cho đến nay không cần phải tu sửa lại các địa điểm: “đệm” chất thải có thể cố định các kim loại đi vào.

Rất khó để dự đoán trong nhiều thập kỷ phía trước, nhưng cho đến nay tình trạng của thảm thực vật phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết hơn là bất cứ điều gì khác. Ví dụ, mùa hè năm 2019 vừa qua rất lạnh, và mặc dù thực tế là ngũ cốc ném ra ngoài tai, nhưng hạt không có thời gian để chín vào cuối tháng Tám.

Nhìn chung, chúng ta thấy rằng chất hữu cơ đang tích tụ, quần xã vi sinh vật đang phát triển, một chân trời hữu cơ mới đã xuất hiện bên trên lớp khoáng chất thải. Đồng thời, chúng tôi có các ô kiểm soát, nơi thay vì chất thải, chúng tôi lấy cát thông thường - và do đó, cả thực vật và vi sinh vật đều cảm thấy nó tồi tệ hơn nhiều so với chất thải, nghĩa là, sự lựa chọn chính xác vật liệu thực sự quyết định đến số phận của việc trồng.

Tại sao cần phải khai hoang? Bạn không thể chỉ từ bỏ khu vực bị xáo trộn và đợi cho hệ sinh thái tự phục hồi?

BB: Điều quan trọng nhất trong việc khai hoang thậm chí không phải là thực tế là các hệ sinh thái đang được phục hồi ở những khu vực bị xáo trộn nặng nề. Điều này cũng giúp cải thiện tình hình sinh thái trong toàn khu vực. Các kim loại nặng bị cố định và không còn có thể đi vào nước ngầm và bề mặt, và từ chúng chảy ra sông và vào Hồ Imandra, một hồ chứa thuộc loại thủy sản cao nhất.

Có ví dụ về các dự án khai hoang quy mô lớn ở Nga hoặc trên thế giới không?

BB: Và ở vùng Murmansk, và ở Nga nói chung, tôi chưa biết ví dụ khi nào một công nghệ như vậy sẽ được sử dụng trên một vùng lãnh thổ rộng lớn. Ở phần còn lại của thế giới, có những ví dụ như vậy, nhưng về cơ bản công việc đó được thực hiện sau khi doanh nghiệp đóng cửa, tức là ngay sau khi chuyển hoàn toàn lãnh thổ vào khu vực chịu trách nhiệm của nhà nước. Ví dụ, ở Canada, một công việc khai hoang quy mô lớn đã được thực hiện với sự tham gia của sinh viên và những người thất nghiệp trong khu vực xung quanh nhà máy đồng-niken.

Tôi đang ở một cơ sở ở Mexico, nơi một nhà máy lọc dầu đã được khai hoang. Tại các ao nuôi, ô nhiễm xâm nhập sâu hàng chục mét, nơi không chỉ tích tụ các sản phẩm từ dầu mỏ mà còn tích tụ một lượng rất lớn kim loại nặng do sử dụng chì trắng trong sản xuất lâu nay. Bây giờ một công viên lớn đã được thiết lập trên địa điểm của nhà máy.

Bạn lấy cả vermiculite và đất làm gối từ các nhà máy gần đó. Còn những người tham gia vào công cuộc khai hoang, ví dụ, ở Ural và không có quyền truy cập vào các tài liệu này thì sao?

CÔ: Thay vì vermiculite, bạn có thể sử dụng gel, polyme tổng hợp và bất kỳ vật liệu tiêu thụ độ ẩm nào khác - mọi thứ sẽ bảo vệ cây trồng khỏi bị khô trong giai đoạn phát triển ban đầu. Về chất thải, ở nhiều nơi có các cơ sở chế biến quặng cũng có các cơ sở khai thác, điều đó có nghĩa là bạn có thể tìm thấy chất thải phù hợp. Tất nhiên, quy tắc này không phải lúc nào cũng hoạt động và không phải tất cả các chất thải đều có thể có hiệu quả, nhưng đây là điều cần các bác sĩ chuyên khoa để hiểu những vấn đề này.

Những loại khu vực bị ô nhiễm nào khác có thể được phục hồi bằng phương pháp của bạn? Ví dụ, nó có thể được áp dụng cho sự cố tràn dầu?

BB: Cách tiếp cận chính của việc tạo ra các cấu trúc đất thường được sử dụng để cải tạo các vùng đất bị xáo trộn khác nhau. Vật liệu kiềm được sử dụng phổ biến nhất để chứa và loại bỏ ô nhiễm kim loại nặng. Sơ đồ công nghệ không chỉ được xác định bởi loại ô nhiễm mà còn được xác định bởi các yếu tố như loại đất, khí hậu và nhiều yếu tố khác. Mỗi lãnh thổ bị xáo trộn là một hệ thống phức tạp, do đó, chẳng hạn như của chúng ta, không có và không thể là một giải pháp chung cho vấn đề.

CÔ: Các công trình chúng tôi làm việc là một thử nghiệm dài hạn duy nhất. Trong gần một thập kỷ, chúng tôi đã quan sát sự phát triển của các hệ sinh thái và đất trong điều kiện thực sự khắc nghiệt, kết hợp ô nhiễm liên tục và khí hậu khắc nghiệt ở vùng cực. Chỉ có một số công trình như vậy trên khắp thế giới, và có lẽ đó là lý do tại sao nó rất thú vị đối với chúng tôi.