Kuzey Kutbu'ndaki zehirli toprak nasıl hayata döndürülür?

2024 Yazar: Seth Attwood | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-16 16:18

Kola Yarımadası'ndaki bakır-nikel cevherlerinin işlenmesi, kırılgan Arktik ekosistemlerinde ciddi hasara neden oluyor. 80 yıldır nikel, kobalt ve diğer demir dışı metalleri üreten fabrikaların çevresinde, ay manzarasını anımsatan bir teknolojik kirlilik bölgesi oluştu.

Hayat buraya geri getirilebilir mi? Rus toprak bilimcilerinin deneyi bunun mümkün olduğunu gösteriyor. RUDN Üniversitesi'nden araştırma katılımcıları Vyacheslav Vasenev ve Rusya Bilimler Akademisi Kola Bilim Merkezi'nden Marina Slukovskaya, N + 1 çalışmaları hakkında konuştular.

N + 1: Değerli metallerin üretiminin orman-tundraya verdiği zararın özü nedir?

Vyacheslav Vasenev:Bitkinin etrafındaki çorak arazideki toprak oldukça bozulmuştur, zehirlidir ve bitkiler için pratik olarak uygun değildir: çok fazla bakır, nikel ve diğer ağır metaller içerir.

Bu metaller toprağa hava yoluyla girdi. Bitki havaya çeşitli bileşikler yayar ve mikron boyutlu toz partikülleri, aerosol damlacıkları on yıllardır bitkinin etrafına yerleşir. Metal bileşikleri, bitkinin etrafındaki ormanlarda yavaş yavaş çökelti, bu da nihayetinde ağaçların ve diğer bitki örtüsünün ölümüne yol açtı ve toprakta o kadar çok metal birikti ki, istendiğinde yeniden mayınlanabilecekler. Asıl sorun, toprakta büyük oranda metallerin canlı organizmalar tarafından kolayca emilen çözünür bileşikler şeklinde bulunmasıdır.

Değirmenin etrafındaki çorak arazi ne kadar uzakta?

Marina Slukovskaya:Tesisin etki alanı yaklaşık 200 kilometrekareye ulaşıyor ve çorak arazinin kendisi toplam alanın yaklaşık üçte biri.

BB:Bitkiye yaklaşırken, ekosistemlerin baskılanması vejetasyonun durumu ile izlenebilir. Çorak arazi fabrikadan sadece birkaç kilometre önce başlıyor, ancak depresif manzara daha önce bulunuyor. Kuzey taygada, bitki örtüsü zaten çok yoğun değildir ve bitkiden birkaç kilometre uzakta, etrafındaki her şeyin nasıl solmaya, incelmeye, sararmaya ve ölmeye başladığı fark edilir hale gelir.

Yapay toprak sisteminiz nasıl çalışıyor ve nasıl çalışıyor?

HANIM:Sözde bir toprak yapısı yaptık - technozem. Alt katman, kalsiyum ve magnezyum karbonatlar ve silikatlar içeren maden atıklarından oluşur ve üst katman, özellikle tohum çimlenmesi ve bitki büyümesinin başlangıcında önemli olan hidromika grubundan higroskopik katmanlı bir mineral olan vermikülitten yapılır.

BB:Madencilik endüstrisinden kaynaklanan atıklar çok az ağır metal içerir, bu nedenle bu yastık alttaki katmanları iyi bir şekilde korur. Ayrıca metalleri hareketsiz hale getirir, aslında sızdırmalarını ve uçup gitmelerini engeller.

Sonuç olarak, alkali atık tabakası, asidik ortamı nötralize etmenize ve minimum agrokimyasal özellikleri ayarlamanıza izin verirken, üst kısım suyu tutar ve tohumların çimlenmesine ve atık tabakasında bir yer edinmesine izin verir.

Doğal Arktik toprağının bu koşullar altında restorasyonu birkaç yüz yıl alacaktı ve ancak kapatılmayacak olan tesisin faaliyetlerinin sona ermesinden sonra. Teknozemlerin kullanıldığı ıslah, süreci hızlandırabilir ve toprağı erozyona karşı koruyabilir.

Bu yöntem ne kadar pahalı?

HANIM: Bir hektarın (0,01 kilometre kare) ıslahı için yaklaşık 3,5 milyon ruble gerekiyor. Bu, ithal edilen verimli toprağın maliyetiyle karşılaştırılabilir, ancak bunun için onu kazmanız ve bir yerden çıkarmanız, yani diğer ekosistemleri bozmanız gerekir ve biz de atık kullanırız.

Önümüzdeki yıl, kaybedilen ekosistemlerin değerini hesaplamak için başka bir çalışma yapmayı planlıyoruz, yani birikmiş hasarı tahmin edip, iyileştirme maliyeti ile karşılaştıracağız. Gerçekten de bu durumda malzeme ve teknolojinin maliyetinden pek bahsetmiyoruz. Ekosistemin toprak, su, hava ve diğer bileşenlerinin kalitesi ile ilgilidir.

Islah durumunda, genellikle böyle olur: işin ve malzemelerin maliyetini göz önünde bulundurursunuz, çok şey var gibi görünüyor, ancak beraberindeki tüm avantajlara bakarsanız, ucuz olduğu ortaya çıkıyor.

Yeni toprak oluşturmanın yanı sıra bitki dikiyorsunuz. Tam olarak ne ekiyorsun ve neden?

HANIM: Ağırlıklı olarak tahıl ekiyoruz. Baklagillerle de denedik ama ne yazık ki öldüler. Tahıllar çok daha iyi çıktı, özellikle de başlangıçta hayatta kalma şansı olan türleri seçtiğimiz için. Hızlı büyümeleri nedeniyle toprağa iyi sabitlenirler ve yapraklar çok fazla kirlilik biriktirmez. Şenlik ateşi, buğday çimi ve volosnetler kendilerini en iyi şekilde gösterdi - yaz sakinleri onlarla savaşırdı ve büyüdüklerine sevindik. Muhtemelen, bir yaban mersini ekersen, o da iyi hissettirir, ama belki de şimdilik bunu yapmayacağız.

BB: Islah alanlarında sadece uzun yeşil otların yetişmesi değil, aynı zamanda toprağın işlevlerinin de eski haline getirilmesi, organik karbonun birikmesi ve mikrobiyal topluluğun gelişmesi önemlidir. Şimdiye kadar, örneğin azot gibi bazı besinler gübre şeklinde uygulandı, ancak zamanla sistemin daha fazla özerkliğini bekleyebiliriz.

Araziler ayrıca hayvanları da çekiyor: tavşanlar çimenlerde beslenmek için geliyorlar ve bu yıl fareler, bitkiden bir kilometreden daha kısa bir mesafede çok kirli turba toprağı olan bir alana yerleştiler ve deneysel teknozemlerde kendileri için delikler kazdılar. Aslında, deney alanlarının kayalık bir manzarayla çevrili yeşil adalar olması şaşırtıcı, ancak gördüğünüz gibi, yaşam, fırsat verilen her yerde ortaya çıkıyor.

HANIM: Hayvanların göçü, bilimsel araştırmalara bir şekilde müdahale eder, çünkü sonuç olarak, bitkilerin biyokütlesi için doğru rakamları bilmiyoruz ve teknozemlerdeki metallerin birikimi ve göçü hakkındaki verilerden tam olarak emin olamayız. Ancak bu çalışmalarda asıl amaç sadece yeni makaleler veya hibeler değil, aynı zamanda canlılar için çok açık, görünür bir fayda sağlamaktır. Sonuçta ana fikir sadece malzemeleri doldurmak ve çim dikmek değil. Çok soğuk ve yüksek derecede kirliliğin olduğu Kola Yarımadası'nın aşırı koşullarında ekosistem süreçlerini yeniden başlatmanın nasıl mümkün olduğunu araştırdık.

Maden atıklarının çorak arazide kullanımına ilişkin ilk deney 2010 yılında yapılmıştır. Yaklaşık on yıllık bir çalışma boyunca, bölgedeki en yaygın iki toprak türü olan podzol ve turba toprağı üzerinde denemeler yaptık ve burada hem başlangıç durumunda hem de zenginleştirilmiş ve termoaktif hale getirilmiş toplam on tür maden atığı ile çalıştık. sürümler.

Tesis 1930'lardan beri faaliyet gösteriyor ve o zamandan beri zehirli toz yaymaya devam ediyor. Birkaç yıl içinde tüm ekimleri yeniden yapmak zorunda kalacak mısınız?

HANIM: Evet, üretim 1938'de başladı ve bugüne kadar durmadı. Ama en düşmanca dönemini geçti, zirve 1978'den 2000'e kadardı. Şimdi emisyonları kontrol etmeye çalışıyorlar, filtreler kuruluyor, üretim yeniden yapılıyor ve tesis yılda yaklaşık 50 bin ton toz salıyor ki bu 1990'lara göre üç kat daha az.

Ne yazık ki, zaten birikmiş kirlilik daha az zarara neden olmaz. Sürekli olarak yeni kirlilik gelmesine rağmen, şimdiye kadar sahaları yeniden şekillendirmeye gerek yok: atık “yastığı” gelen metalleri hareketsiz hale getirmeyi başarıyor.

Önümüzdeki on yıllar için tahminde bulunmak zor, ancak şu ana kadar bitki örtüsünün durumu her şeyden çok hava koşullarına bağlı. Örneğin, 2019'un son yazı çok soğuktu ve tahılların kulakları fırlatmasına rağmen, tohumların Ağustos ayının sonuna kadar olgunlaşması için zaman yoktu.

Genel olarak, organik maddenin biriktiğini, mikrobiyal topluluğun geliştiğini, atık mineral tabakasının üzerinde yeni bir organik ufuk ortaya çıktığını görüyoruz. Aynı zamanda, atık yerine sıradan kum aldığımız kontrol arazilerimiz var - ve bu nedenle, hem bitkiler hem de mikroplar üzerinde atıktan çok daha kötü hissediyorlar, yani doğru malzeme seçimi ekim kaderi için gerçekten belirleyici.

Neden hiç ıslah yapmak gerekli? Bozulmuş bölgeyi terk edip ekosistemin kendini iyileştirmesini bekleyemez misin?

BB: Islahta en önemli şey, yoğun şekilde bozulan alanlarda ekosistemlerin restore edilmesi bile değildir. Bu aynı zamanda bölgedeki ekolojik durumu bir bütün olarak iyileştirmeyi mümkün kılar. Ağır metaller hareketsizdir ve artık yeraltı ve yüzey sularına ve onlardan nehirlere ve en yüksek balıkçılık kategorisine sahip bir rezervuar olan Imandra Gölü'ne giremez.

Rusya'da veya dünyada büyük ölçekli ıslah projelerinin örnekleri var mı?

BB: Ve Murmansk bölgesinde ve bir bütün olarak Rusya'da, böyle bir teknolojinin geniş bir bölgede ne zaman kullanılacağına dair örnekleri henüz bilmiyorum. Dünyanın geri kalanında bu tür örnekler var, ancak temel olarak bu tür çalışmalar, işletmenin kapatılmasından sonra, yani bölgenin tamamen devlet sorumluluğu bölgesine aktarılmasından hemen sonra gerçekleştirildi. Örneğin Kanada'da bakır-nikel tesisi çevresinde öğrencilerin ve işsizlerin katılımıyla geniş çaplı bir ıslah çalışması yapılmıştır.

Meksika'da bir rafineri sahasının ıslah edildiği bir tesisteydim. Havuzlarda kirlilik, sadece petrol ürünlerinin değil, aynı zamanda büyük miktarda ağır metallerin de biriktiği onlarca metre derinliğe nüfuz etti, çünkü üretimde uzun süre kurşun beyazı kullanıldı. Şimdi tesisin yerinde büyük bir park kuruldu.

Yakındaki fabrikalardan yastık için hem vermikülit hem de toprak alıyorsunuz. Örneğin Urallarda ıslah ile uğraşanlar ve bu materyallere erişimi olmayanlar ne olacak?

HANIM: Vermikülit yerine jel, sentetik polimerler ve diğer nem tüketen malzemeleri kullanabilirsiniz - bitkileri geliştirmenin ilk aşamalarında kurumasını önleyecek her şey. Atık ile ilgili olarak, cevher işleme tesislerinin olduğu birçok yerde, bunların çıkarılması için tesisler de vardır, bu da büyük olasılıkla uygun atık bulabileceğiniz anlamına gelir. Tabii ki, bu kural her zaman işe yaramaz ve tüm atıklar etkili olmayabilir, ancak bu konuları anlamak için uzmanlara ihtiyaç duyulan şey budur.

Yönteminiz kullanılarak başka hangi tür kirlenmiş alanlar ıslah edilebilir? Örneğin, petrol sızıntılarına uygulanabilir mi?

BB: Toprak yapıları oluşturma yaklaşımı, genellikle çeşitli bozulmuş arazilerin ıslahı için kullanılır. Alkali malzemeler en yaygın olarak ağır metal kontaminasyonunu kontrol altına almak ve ortadan kaldırmak için kullanılır. Teknoloji şeması yalnızca kirlilik türüyle değil, aynı zamanda örneğin toprak türü, iklim ve çok daha fazlası gibi faktörlerle de belirlenir. Her rahatsız bölge karmaşık bir sistemdir, bu nedenle bizimki gibi soruna evrensel bir çözüm yoktur ve olamaz.

HANIM: Çalıştığımız yapılar benzersiz bir uzun vadeli deneydir. Neredeyse on yıldır, sürekli kirlilik ve sert kutup iklimini birleştirerek ekosistemlerin ve toprakların gerçekten aşırı koşullarda gelişimini gözlemliyoruz. Tüm dünyada bu türden sadece birkaç eser var ve belki de bu yüzden bizim için çok ilginç.