كيف يتم إعادة التربة السامة في القطب الشمالي إلى الحياة

2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57

تتسبب معالجة خامات النحاس والنيكل في شبه جزيرة كولا في إلحاق أضرار جسيمة بالنظم الإيكولوجية الهشة في القطب الشمالي. حول المصانع ، التي كانت تنتج النيكل والكوبالت وغيرها من المعادن غير الحديدية منذ 80 عامًا ، تشكلت منطقة من التلوث التكنولوجي ، تذكرنا بالمناظر الطبيعية للقمر.

هل يمكن إعادة الحياة إلى هنا؟ تظهر تجربة علماء التربة الروس أن هذا ممكن. تحدث المشاركون في البحث فياتشيسلاف فاسينيف من جامعة RUDN ومارينا سلوكوفسكايا من مركز كولا العلمي التابع لأكاديمية العلوم الروسية عن عملهم N + 1.

N + 1: ما هو جوهر الضرر الذي يلحق بغابات التندرا من إنتاج المعادن الثمينة؟

فياتشيسلاف فاسينيف: التربة في الأراضي القاحلة حول النبات متدهورة للغاية وسامة وغير مناسبة عمليًا للنباتات: فهي تحتوي على الكثير من النحاس والنيكل والمعادن الثقيلة الأخرى.

دخلت هذه المعادن التربة عن طريق الهواء. ينبعث من النبات مركبات مختلفة في الهواء ، وجزيئات الغبار بحجم ميكرون ، وقطرات الهباء الجوي التي استقرت حول النبات لعقود. ترسبت المركبات المعدنية تدريجياً في الغابات حول النبات ، مما أدى في النهاية إلى موت الأشجار والنباتات الأخرى ، وتراكمت الكثير من المعادن في التربة بحيث يمكن إعادة تعدينها إذا رغبت في ذلك. المشكلة الرئيسية هي أن نسبة كبيرة من المعادن توجد في التربة في شكل مركبات قابلة للذوبان يسهل امتصاصها بواسطة الكائنات الحية.

كم تبعد الأرض القاحلة حول المطحنة؟

مارينا سلوكوفسكايا: تبلغ مساحة نفوذ المصنع حوالي 200 كيلومتر مربع ، وتشكل الأرض القاحلة نفسها حوالي ثلث المساحة الإجمالية.

BB: عند الاقتراب من النبات ، يمكن مراقبة قمع النظم البيئية من خلال حالة الغطاء النباتي. تبدأ الأرض القاحلة نفسها قبل بضعة كيلومترات من المصنع ، لكن المشهد الكئيب تم العثور عليه في وقت سابق. في التايغا الشمالية ، الغطاء النباتي ليس كثيفًا جدًا على أي حال ، وعلى بعد كيلومترات قليلة من النبات ، يصبح ملحوظًا كيف يبدأ كل شيء حوله في الذبول ، ويصبح رقيقًا ، ويتحول إلى اللون الأصفر ويموت.

كيف يعمل نظام التربة الصناعية الخاص بك وكيف يعمل؟

الآنسة: لقد صنعنا ما يسمى هيكل التربة - تكنوزيم. تتكون الطبقة السفلية من نفايات التعدين التي تحتوي على كربونات الكالسيوم والمغنيسيوم والسيليكات ، والطبقة العليا مصنوعة من الفيرميكوليت ، وهو معدن ذو طبقات استرطابية من مجموعة الهيدروميكا ، وهو مهم بشكل خاص في مرحلة إنبات البذور وبداية نمو النبات.

BB: تحتوي نفايات صناعة التعدين على القليل من المعادن الثقيلة ، لذلك تحمي هذه الوسادة الطبقات الأساسية جيدًا. بالإضافة إلى ذلك ، فهو يشل حركة المعادن ، في الواقع ، ويمنعها من التسرب والطيران بعيدًا.

نتيجة لذلك ، تسمح لك طبقة النفايات القلوية بتحييد البيئة الحمضية وتعيين الحد الأدنى من الخصائص الكيميائية الزراعية ، بينما تحتفظ الطبقة العليا بالمياه وتسمح للبذور بالإنبات والحصول على موطئ قدم في طبقة النفايات.

ستستغرق استعادة تربة القطب الشمالي الطبيعية في ظل هذه الظروف بضع مئات من السنين ، وفقط بعد إنهاء أنشطة المصنع ، الذي لن يتم إغلاقه. يمكن أن يؤدي الاستصلاح باستخدام التقنيات إلى تسريع العملية وحماية التربة من التآكل.

ما هي تكلفة هذه الطريقة؟

الآنسة: يتطلب استصلاح هكتار واحد (0.01 كيلومتر مربع) حوالي 3.5 مليون روبل. هذا مشابه لتكلفة التربة الخصبة المستوردة ، ولكن لهذا تحتاج إلى حفرها وإخراجها في مكان ما ، أي تعطيل النظم البيئية الأخرى ، ونحن نستخدم النفايات.

بحلول العام المقبل ، نخطط لإجراء دراسة أخرى من أجل حساب قيمة النظم البيئية المفقودة ، أي أننا سنقدر الضرر المتراكم ونقارنه بتكلفة الاستصلاح.في الواقع ، في هذه الحالة ، لا نتحدث كثيرًا عن تكلفة المواد والتكنولوجيا. يتعلق الأمر بجودة التربة والمياه والهواء والمكونات الأخرى للنظام البيئي.

في حالة الاستصلاح ، غالبًا ما يحدث هذا على النحو التالي: إذا كنت تفكر في تكلفة العمل والمواد ، يبدو أن هناك الكثير ، ولكن إذا نظرت إلى جميع المزايا المصاحبة ، فقد تبين أنها غير مكلفة.

بالإضافة إلى إنشاء تربة جديدة ، فأنت تقوم أيضًا بزراعة النباتات. ما الذي تزرعه بالضبط ولماذا؟

الآنسة: نحن نزرع الحبوب بشكل رئيسي. جربنا البقوليات أيضًا ، لكنها ماتت للأسف. ظهرت الحبوب بشكل أفضل ، خاصة وأننا اخترنا في البداية الأنواع التي لديها فرصة للبقاء على قيد الحياة. نظرًا لنموها السريع ، فهي مثبتة جيدًا في التربة ، ولا تتراكم على الأوراق التلوث كثيرًا. أظهر البون فاير وعشبة القمح وشبكات الفولوسيون أنفسهم أفضل ما في الأمر - كان سكان الصيف سيقاتلون معهم ، ويسعدنا أنهم ينمون. على الأرجح ، إذا زرعت عشبة خنزير ، فسوف تشعر أيضًا بالرضا ، لكننا ، ربما ، لن نفعل ذلك في الوقت الحالي.

BB: من المهم ألا ينمو العشب الأخضر الطويل فقط في مواقع الاستصلاح ، ولكن أيضًا يتم استعادة وظائف التربة ، ويتراكم الكربون العضوي ، ويتطور المجتمع الميكروبي. حتى الآن ، يتم استخدام بعض العناصر الغذائية ، مثل النيتروجين ، في شكل أسمدة ، ولكن بمرور الوقت يمكننا أن نتوقع المزيد والمزيد من استقلالية النظام.

تجذب المؤامرات الحيوانات أيضًا: تأتي الأرانب لتتغذى على العشب ، وهذا العام ، استقرت الفئران في منطقة بها تربة خث قذرة جدًا على بعد أقل من كيلومتر واحد من النبات وحفروا ثقوبًا لأنفسهم في التقنيات التجريبية. إنه لأمر مدهش ، في الواقع ، أن المواقع التجريبية عبارة عن جزر خضراء محاطة بمناظر طبيعية صخرية ، ولكن كما ترى ، تظهر الحياة أينما أُتيحت لها فرصة.

الآنسة: تتعارض هجرة الحيوانات إلى حد ما مع البحث العلمي ، لأننا نتيجة لذلك لا نعرف الأرقام الصحيحة للكتلة الحيوية للنباتات ولا يمكننا التأكد تمامًا من البيانات المتعلقة بتراكم وهجرة المعادن في التكنوزيمات. لكن الهدف الرئيسي في هذه الأعمال ليس فقط المقالات أو المنح الجديدة ، ولكن أيضًا فائدة واضحة ومرئية للكائنات الحية. بعد كل شيء ، الفكرة الرئيسية ليست فقط ملء المواد ونبات العشب. لقد درسنا كيف يمكن إعادة تشغيل عمليات النظام البيئي في الظروف القاسية لشبه جزيرة كولا ، حيث يكون الجو شديد البرودة ودرجة عالية من التلوث.

تم إجراء أول تجربة لاستخدام نفايات التعدين في الأراضي القاحلة في عام 2010. لما يقرب من عشر سنوات من العمل ، جربنا نوعي التربة الأكثر شيوعًا في المنطقة ، تربة البودزول والجفت ، حيث عملنا مع ما مجموعه عشرة أنواع من نفايات التعدين ، في كل من الحالة الأولية ومع التخصيب والمنشط حرارياً. الإصدارات.

المصنع يعمل منذ ثلاثينيات القرن الماضي ولا يزال ينبعث منه الغبار السام منذ ذلك الحين. هل سيتعين عليك إعادة كل الغرسات مرة أخرى في غضون سنوات قليلة؟

الآنسة: نعم ، بدأ الإنتاج عام 1938 ولم يتوقف حتى يومنا هذا. لكنها مرت أكثر مراحلها غير ودية ، حيث كانت الذروة من عام 1978 إلى عام 2000 تقريبًا. الآن يحاولون التحكم في الانبعاثات ، وتركيب المرشحات ، وإعادة بناء الإنتاج ، ويطلق المصنع حوالي 50 ألف طن من الغبار سنويًا ، وهو أقل بثلاث مرات مما كان عليه في التسعينيات.

لسوء الحظ ، لا يسبب التلوث المتراكم بالفعل ضررًا أقل. على الرغم من ورود تلوث جديد باستمرار ، ليست هناك حاجة حتى الآن لإعادة تشكيل المواقع: تعمل "وسادة" النفايات على شل حركة المعادن الواردة.

من الصعب التنبؤ بعقود قادمة ، ولكن حتى الآن تعتمد حالة الغطاء النباتي على الأحوال الجوية أكثر من أي شيء آخر. على سبيل المثال ، كان الصيف الأخير من عام 2019 شديد البرودة ، وعلى الرغم من حقيقة أن الحبوب تخلصت من الأذنين ، إلا أن البذور لم يكن لديها الوقت لتنضج بحلول نهاية شهر أغسطس.

بشكل عام ، نرى أن المادة العضوية تتراكم ، وأن المجتمع الميكروبي يتطور ، وظهر أفق عضوي جديد فوق الطبقة المعدنية للنفايات.في الوقت نفسه ، لدينا مناطق تحكم حيث أخذنا الرمال العادية بدلاً من النفايات - وهكذا ، تشعر كل من النباتات والميكروبات بأنها أسوأ بكثير من النفايات ، أي أن الاختيار الصحيح للمواد أمر حاسم حقًا لمصير الزراعة.

لماذا من الضروري القيام بالاستصلاح على الإطلاق؟ ألا يمكنك فقط التخلي عن المنطقة المضطربة وانتظار النظام البيئي للشفاء من تلقاء نفسه؟

BB: أهم شيء في الاستصلاح ليس حتى حقيقة استعادة النظم البيئية في المناطق المضطربة بشدة. وهذا يجعل من الممكن أيضًا تحسين الوضع البيئي في المنطقة ككل. يتم تجميد المعادن الثقيلة ولم يعد بإمكانها الوصول إلى المياه الجوفية والسطحية ، ومنها إلى الأنهار وإلى بحيرة إيماندرا ، وهو خزان من أعلى فئة مصايد الأسماك.

هل توجد أمثلة على مشاريع استصلاح واسعة النطاق في روسيا أو في العالم؟

BB: وفي منطقة مورمانسك ، وفي روسيا ككل ، لا أعرف حتى الآن أمثلة على استخدام مثل هذه التكنولوجيا في منطقة واسعة. في بقية العالم ، توجد مثل هذه الأمثلة ، ولكن تم تنفيذ هذا العمل بشكل أساسي بعد إغلاق المشروع ، أي بعد نقل الإقليم بالكامل إلى منطقة مسؤولية الدولة. على سبيل المثال ، في كندا ، تم تنفيذ أعمال استصلاح واسعة النطاق بمشاركة الطلاب والعاطلين عن العمل في المنطقة المحيطة بمصنع النحاس والنيكل.

كنت في منشأة في المكسيك حيث تم استصلاح موقع مصفاة. في البرك ، اخترق التلوث عشرات الأمتار ، حيث لم تتراكم منتجات النفط فحسب ، بل تراكمت أيضًا كمية هائلة من المعادن الثقيلة ، حيث تم استخدام الرصاص الأبيض في الإنتاج لفترة طويلة. الآن تم إنشاء حديقة كبيرة في موقع المصنع.

تأخذ الفيرميكيولايت والتربة للوسادة من المصانع القريبة. ماذا عن أولئك الذين يعملون في الاستصلاح ، على سبيل المثال ، في جبال الأورال وليس لديهم وصول إلى هذه المواد؟

الآنسة: بدلاً من الفيرميكوليت ، يمكنك استخدام الهلام والبوليمرات الاصطناعية وأي مواد أخرى تستهلك الرطوبة - كل ما يحمي النباتات من الجفاف في المراحل الأولى من التطور. فيما يتعلق بالنفايات ، في العديد من الأماكن التي توجد بها مرافق لمعالجة الخامات ، توجد أيضًا مرافق لاستخراجها ، مما يعني ، على الأرجح ، أنه يمكنك العثور على نفايات مناسبة. بالطبع ، لا تعمل هذه القاعدة دائمًا ، ولا يمكن أن تكون جميع النفايات فعالة ، ولكن هذا ما يحتاجه المتخصصون لفهم هذه المشكلات.

ما الأنواع الأخرى من المناطق الملوثة التي يمكن استصلاحها باستخدام طريقتك؟ على سبيل المثال ، هل يمكن تطبيقه على انسكابات النفط؟

BB: غالبًا ما يستخدم نهج إنشاء هياكل التربة لاستصلاح الأراضي المضطربة المختلفة. تستخدم المواد القلوية بشكل شائع لاحتواء التلوث بالمعادن الثقيلة والقضاء عليه. لا يتم تحديد مخطط التكنولوجيا فقط من خلال نوع التلوث ، ولكن أيضًا ، على سبيل المثال ، من خلال عوامل مثل نوع التربة والمناخ وأكثر من ذلك بكثير. كل منطقة مضطربة هي نظام معقد ، وبالتالي ، في مثل منطقتنا ، لا يوجد ولا يمكن أن يكون حلًا عالميًا للمشكلة.

الآنسة: الإنشاءات التي نعمل معها هي تجربة فريدة طويلة الأمد. منذ ما يقرب من عقد من الزمان ، كنا نراقب تطور النظم البيئية والتربة في ظروف قاسية حقًا ، تجمع بين التلوث المستمر والمناخ القطبي القاسي. لا يوجد سوى عدد قليل من هذه الأعمال في جميع أنحاء العالم ، وربما هذا هو السبب في أنها ممتعة للغاية بالنسبة لنا.