ดินที่เป็นพิษในอาร์กติกฟื้นคืนชีพขึ้นมาได้อย่างไร

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

การแปรรูปแร่ทองแดง-นิกเกิลในคาบสมุทรโคลาทำให้เกิดความเสียหายอย่างร้ายแรงต่อระบบนิเวศของอาร์กติกที่เปราะบาง รอบโรงงานซึ่งผลิตนิกเกิล โคบอลต์ และโลหะนอกกลุ่มเหล็กอื่นๆ มาเป็นเวลา 80 ปี ได้เกิดเขตมลพิษทางเทคโนโลยีขึ้น ซึ่งชวนให้นึกถึงภูมิทัศน์ของดวงจันทร์

สามารถนำชีวิตกลับมาที่นี่ได้หรือไม่? การทดลองของนักวิทยาศาสตร์ดินรัสเซียแสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ ผู้เข้าร่วมการวิจัย Vyacheslav Vasenev จาก RUDN University และ Marina Slukovskaya จาก Kola Scientific Center ของ Russian Academy of Sciences พูดถึงงานของพวกเขา N + 1

N + 1: อะไรคือแก่นแท้ของความเสียหายที่เกิดกับป่าทุนดราจากการผลิตโลหะมีค่า?

เวียเชสลาฟ วาเซเนฟ: ดินในพื้นที่รกร้างว่างเปล่ารอบๆ โรงงานมีความเสื่อมโทรมสูง มีพิษและไม่เหมาะกับพืชในทางปฏิบัติ: ประกอบด้วยทองแดง นิกเกิล และโลหะหนักอื่นๆ จำนวนมาก

โลหะเหล่านี้เข้าไปในดินผ่านอากาศ พืชจะปล่อยสารประกอบต่างๆ ขึ้นไปในอากาศ และอนุภาคฝุ่นขนาดไมครอน ละอองละอองที่เกาะอยู่รอบโรงงานมานานหลายทศวรรษ สารประกอบโลหะค่อยๆ ตกตะกอนในป่ารอบๆ ต้นพืช ซึ่งท้ายที่สุดแล้วทำให้ต้นไม้และพืชพันธุ์อื่นๆ ตาย และโลหะจำนวนมากสะสมอยู่ในดินจนสามารถขุดใหม่ได้หากต้องการ ปัญหาหลักคือพบโลหะจำนวนมากในดินในรูปของสารประกอบที่ละลายน้ำได้ซึ่งสิ่งมีชีวิตดูดซึมได้ง่าย

พื้นที่รกร้างรอบโรงสีอยู่ไกลแค่ไหน?

มารีน่า สลูคอฟสกายา: เขตอิทธิพลของพืชมีพื้นที่ประมาณ 200 ตารางกิโลเมตรและพื้นที่รกร้างว่างเปล่าประมาณหนึ่งในสามของพื้นที่ทั้งหมด

BB: เมื่อเข้าใกล้โรงงาน สามารถตรวจสอบการปราบปรามของระบบนิเวศโดยสภาพของพืชพรรณ พื้นที่รกร้างเริ่มต้นเพียงไม่กี่กิโลเมตรก่อนโรงงาน แต่ภูมิทัศน์ที่หดหู่ใจพบได้ก่อนหน้านี้ ในไทกาตอนเหนือ พืชพรรณไม่หนาแน่นนัก และอยู่ห่างจากพืชเพียงไม่กี่กิโลเมตรจะสังเกตเห็นได้ว่าทุกสิ่งรอบตัวเริ่มเหี่ยวเฉา ผอมลง เปลี่ยนเป็นสีเหลืองและตายไปได้อย่างไร

ระบบดินเทียมของคุณทำงานอย่างไรและทำงานอย่างไร?

นางสาว: เราสร้างโครงสร้างดินที่เรียกว่าเทคโนเซม ชั้นล่างประกอบด้วยของเสียจากการขุดที่มีแคลเซียมและแมกนีเซียมคาร์บอเนตและซิลิเกต และชั้นบนทำจากเวอร์มิคูไลต์ซึ่งเป็นแร่ธาตุชั้นดูดความชื้นจากกลุ่มไฮโดรมิกาซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในระยะงอกและจุดเริ่มต้นของการเจริญเติบโตของพืช

BB: ของเสียจากอุตสาหกรรมเหมืองแร่มีโลหะหนักเพียงเล็กน้อย หมอนนี้จึงป้องกันชั้นที่อยู่ด้านล่างได้ดี นอกจากนี้ มันทำให้โลหะเคลื่อนที่ไม่ได้ ในความเป็นจริง ป้องกันไม่ให้รั่วไหลและบินออกไป

เป็นผลให้ชั้นของของเสียที่เป็นด่างช่วยให้คุณสามารถทำให้สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดเป็นกลางและกำหนดคุณสมบัติทางเคมีเกษตรขั้นต่ำ ในขณะที่ชั้นบนเก็บน้ำและช่วยให้เมล็ดงอกและตั้งหลักในชั้นของเสีย

การฟื้นฟูดินอาร์กติกตามธรรมชาติภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้จะใช้เวลาสองสามร้อยปี และหลังจากสิ้นสุดกิจกรรมของพืช ซึ่งจะไม่ถูกปิด การฟื้นฟูโดยใช้เทคโนเซมสามารถเร่งกระบวนการและป้องกันดินจากการกัดเซาะ

วิธีนี้มีราคาแพงแค่ไหน?

นางสาว: การฟื้นฟูหนึ่งเฮกตาร์ (0.01 ตารางกิโลเมตร) ต้องการประมาณ 3.5 ล้านรูเบิล ซึ่งเทียบได้กับต้นทุนของดินอุดมสมบูรณ์ที่นำเข้ามา แต่สำหรับสิ่งนี้ คุณต้องขุดขึ้นมาและนำออกไปที่ไหนสักแห่ง นั่นคือ ทำลายระบบนิเวศอื่น ๆ และเราใช้ของเสีย

ภายในปีหน้า เราวางแผนที่จะดำเนินการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อคำนวณมูลค่าของระบบนิเวศที่สูญหาย กล่าวคือ เราจะประเมินความเสียหายสะสมและเปรียบเทียบกับต้นทุนการถมอันที่จริง ในกรณีนี้ เราไม่ได้พูดถึงราคาวัสดุและเทคโนโลยีมากนัก เป็นเรื่องเกี่ยวกับคุณภาพของดิน น้ำ อากาศ และองค์ประกอบอื่นๆ ของระบบนิเวศ

ในกรณีของการถมดิน มันมักจะเกิดขึ้นเช่นนี้: เมื่อพิจารณาถึงต้นทุนของงานและวัสดุ ดูเหมือนว่าจะมีจำนวนมาก แต่ถ้าคุณดูข้อดีทั้งหมดที่มาพร้อมกับมันจะกลายเป็นราคาไม่แพง

นอกจากจะสร้างดินใหม่แล้ว คุณยังปลูกพืชอีกด้วย คุณกำลังปลูกอะไรและทำไม?

นางสาว: เราปลูกซีเรียลเป็นหลัก เราทดลองกับพืชตระกูลถั่วด้วย แต่น่าเสียดายที่พวกมันตาย ธัญพืชนั้นดีขึ้นมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเราเลือกสายพันธุ์ที่มีโอกาสรอดในตอนแรก เนื่องจากการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วจึงได้รับการแก้ไขอย่างดีในดินและใบไม่สะสมมลภาวะมากเกินไป กองไฟ ต้นข้าวสาลีอ่อน และต้นโวลอสเน็ตแสดงให้เห็นตัวเองว่าดีที่สุด - ผู้อยู่อาศัยในฤดูร้อนคงจะต่อสู้กับพวกมัน และเราดีใจที่พวกเขาเติบโตขึ้น อาจเป็นไปได้ว่าถ้าคุณปลูกต้นฮอกวีดมันก็จะรู้สึกดี แต่บางทีเราจะไม่ทำในตอนนี้

BB: เป็นสิ่งสำคัญที่หญ้าสีเขียวสูงไม่เพียงเติบโตในพื้นที่ถม แต่ยังฟื้นฟูการทำงานของดิน สะสมคาร์บอนอินทรีย์ และชุมชนจุลินทรีย์พัฒนา จนถึงตอนนี้ สารอาหารบางชนิด เช่น ไนโตรเจน ถูกนำไปใช้ในรูปของปุ๋ย แต่เมื่อเวลาผ่านไป เราสามารถคาดหวังความเป็นอิสระของระบบมากขึ้นเรื่อยๆ

แปลงนี้ยังดึงดูดสัตว์ต่างๆ ด้วย เช่น กระต่ายมากินหญ้า และในปีนี้ หนูได้ตั้งรกรากบนพื้นที่ที่มีดินพรุสกปรกมาก ห่างจากพืชไม่ถึงกิโลเมตร และขุดหลุมด้วยตัวเองในเทคโนเซมทดลอง ที่จริงแล้วสถานที่ทดลองเป็นเกาะสีเขียวที่รายล้อมไปด้วยภูมิประเทศที่เป็นหิน น่าทึ่งมาก แต่อย่างที่คุณเห็น ชีวิตปรากฏขึ้นทุกที่ที่มีโอกาส

นางสาว: การย้ายถิ่นของสัตว์ค่อนข้างขัดขวางการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เพราะด้วยเหตุนี้ เราจึงไม่ทราบตัวเลขที่ถูกต้องสำหรับชีวมวลของพืช และไม่สามารถแน่ใจได้อย่างสมบูรณ์ถึงข้อมูลเกี่ยวกับการสะสมและการอพยพของโลหะในเทคโนเซม แต่ในงานเหล่านี้ เป้าหมายหลักไม่ใช่แค่บทความหรือทุนใหม่เท่านั้น แต่ยังเป็นประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิตที่ชัดเจนและชัดเจนอีกด้วย ท้ายที่สุดแล้ว แนวคิดหลักไม่ใช่แค่การเติมวัสดุและปลูกหญ้าเท่านั้น เราได้ตรวจสอบความเป็นไปได้ที่จะเริ่มต้นกระบวนการของระบบนิเวศอีกครั้งในสภาวะสุดขั้วของคาบสมุทรโคลา ที่ซึ่งอากาศหนาวเย็นและมีระดับมลพิษสูง

การทดลองครั้งแรกเกี่ยวกับการใช้ของเสียจากการขุดในพื้นที่รกร้างว่างเปล่าถูกวางในปี 2010 เป็นเวลาเกือบสิบปีของการทำงาน เราได้ทดลองกับดินสองประเภทที่พบมากที่สุดในภูมิภาค ได้แก่ ดินพอดซอลและดินพรุ ซึ่งเราทำงานกับขยะจากเหมืองทั้งหมด 10 ประเภท ทั้งในสถานะเริ่มต้นและด้วยการเพิ่มสมรรถนะและเทอร์โมแอคติเวต รุ่น

โรงงานแห่งนี้เปิดดำเนินการมาตั้งแต่ปี 1930 และยังคงปล่อยฝุ่นพิษออกมาอย่างต่อเนื่องตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา คุณจะต้องทำการปลูกใหม่ทั้งหมดอีกครั้งในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าหรือไม่?

นางสาว: ใช่ การผลิตเริ่มขึ้นในปี 1938 และไม่หยุดจนถึงทุกวันนี้ แต่มันผ่านช่วงที่ไม่เป็นมิตรมากที่สุด จุดสูงสุดคือประมาณปี 1978 ถึง 2000 ตอนนี้พวกเขากำลังพยายามควบคุมการปล่อยมลพิษ ติดตั้งตัวกรองแล้ว กำลังสร้างการผลิตใหม่ และโรงงานปล่อยฝุ่นประมาณ 50,000 ตันต่อปี ซึ่งน้อยกว่าในปี 1990 ถึงสามเท่า

น่าเสียดายที่มลพิษที่สะสมอยู่แล้วทำให้เกิดอันตรายไม่น้อย แม้ว่ามลพิษใหม่จะเข้ามาอย่างต่อเนื่อง แต่จนถึงขณะนี้ ไม่จำเป็นต้องสร้างรูปแบบใหม่: "เบาะ" ของเสียจะทำให้โลหะที่เข้ามาไม่สามารถเคลื่อนที่ได้

เป็นการยากที่จะคาดการณ์ล่วงหน้าหลายทศวรรษข้างหน้า แต่จนถึงตอนนี้ สภาพของพืชผักขึ้นอยู่กับสภาพอากาศมากกว่าสิ่งอื่นใด ตัวอย่างเช่น ฤดูร้อนปีที่แล้วปี 2019 อากาศหนาวมาก และแม้ว่าซีเรียลจะถอนหูออก แต่เมล็ดก็ไม่มีเวลาทำให้สุกภายในสิ้นเดือนสิงหาคม

โดยทั่วไป เราเห็นว่าอินทรียวัตถุกำลังสะสม ชุมชนจุลินทรีย์กำลังพัฒนา ขอบฟ้าแห่งอินทรีย์ใหม่ปรากฏขึ้นเหนือชั้นแร่ของขยะในเวลาเดียวกัน เรามีแปลงควบคุมที่แทนที่จะเอาทรายธรรมดาไปเป็นขยะ ดังนั้นทั้งพืชและจุลินทรีย์ต่างรู้สึกแย่กับทรายมากกว่าขยะ กล่าวคือการเลือกวัสดุที่ถูกต้องเป็นตัวกำหนดชะตากรรมของการปลูกจริงๆ.

เหตุใดจึงจำเป็นต้องทำการบุกเบิกเลย? คุณไม่สามารถละทิ้งพื้นที่ที่ถูกรบกวนและรอให้ระบบนิเวศรักษาตัวเองได้หรือไม่?

BB: สิ่งที่สำคัญที่สุดในการฟื้นฟูไม่ใช่ความจริงที่ว่าระบบนิเวศกำลังได้รับการฟื้นฟูในพื้นที่ที่ถูกรบกวนอย่างหนัก นอกจากนี้ยังทำให้สามารถปรับปรุงสถานการณ์ทางนิเวศวิทยาในภูมิภาคโดยรวมได้ โลหะหนักถูกทำให้เคลื่อนที่ไม่ได้และไม่สามารถลงสู่พื้นน้ำและผิวน้ำได้อีกต่อไป และจากพวกมันลงสู่แม่น้ำและสู่ทะเลสาบ Imandra ซึ่งเป็นแหล่งกักเก็บประเภทประมงสูงสุด

มีตัวอย่างโครงการถมที่ดินขนาดใหญ่ในรัสเซียหรือทั่วโลกหรือไม่?

BB: และในภูมิภาค Murmansk และในรัสเซียโดยรวม ฉันยังไม่ทราบตัวอย่างเมื่อเทคโนโลยีดังกล่าวจะถูกนำมาใช้ในพื้นที่ขนาดใหญ่ ในส่วนที่เหลือของโลกมีตัวอย่างดังกล่าว แต่โดยพื้นฐานแล้วงานดังกล่าวได้ดำเนินการหลังจากการปิดกิจการนั่นคือหลังจากโอนอาณาเขตไปยังเขตความรับผิดชอบของรัฐโดยสมบูรณ์ ตัวอย่างเช่น ในแคนาดา มีการดำเนินการถมพื้นที่ขนาดใหญ่โดยมีส่วนร่วมของนักเรียนและผู้ว่างงานในพื้นที่รอบโรงงานทองแดงนิกเกิล

ฉันอยู่ที่โรงงานแห่งหนึ่งในเม็กซิโกซึ่งมีการเรียกคืนโรงกลั่น ในบ่อน้ำ มลพิษได้แทรกซึมลึกลงไปหลายสิบเมตร ซึ่งไม่เพียงแต่ผลิตภัณฑ์จากน้ำมัน แต่ยังรวมถึงโลหะหนักจำนวนมากอีกด้วย เนื่องจากตะกั่วขาวถูกใช้ในการผลิตมาเป็นเวลานาน ตอนนี้ได้มีการจัดตั้งสวนสาธารณะขนาดใหญ่ขึ้นบนเว็บไซต์ของโรงงานแล้ว

คุณใช้ทั้งเวอร์มิคูไลท์และดินสำหรับหมอนจากโรงงานใกล้เคียง แล้วผู้ที่มีส่วนร่วมในการบุกเบิกเช่นในเทือกเขาอูราลและไม่สามารถเข้าถึงวัสดุเหล่านี้ได้?

นางสาว: แทนที่จะใช้เวอร์มิคูไลท์ คุณสามารถใช้เจล โพลีเมอร์สังเคราะห์ และวัสดุอื่นๆ ที่กินความชื้น ซึ่งจะเป็นทุกอย่างที่จะปกป้องพืชจากการทำให้แห้งในระยะแรกของการพัฒนา ในส่วนของของเสีย ในหลาย ๆ แห่งที่มีโรงงานแปรรูปแร่ก็มีสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับการสกัดด้วย ซึ่งหมายความว่า เป็นไปได้มากว่าคุณจะพบของเสียที่เหมาะสม แน่นอนว่ากฎนี้ใช้ไม่ได้ผลเสมอไป และของเสียทั้งหมดก็อาจไม่ได้ผล แต่นี่คือสิ่งที่ผู้เชี่ยวชาญจำเป็นต้องเข้าใจถึงปัญหาเหล่านี้

พื้นที่ปนเปื้อนประเภทใดอีกบ้างที่สามารถเรียกคืนได้โดยใช้วิธีของคุณ? ตัวอย่างเช่น ใช้กับน้ำมันที่หกรั่วไหลได้หรือไม่?

BB: แนวทางการสร้างโครงสร้างของดินมักใช้ในการถมที่ดินที่ถูกรบกวนต่างๆ วัสดุอัลคาไลน์มักใช้เพื่อบรรจุและกำจัดการปนเปื้อนของโลหะหนัก แผนผังเทคโนโลยีไม่ได้กำหนดโดยประเภทของมลพิษเท่านั้น แต่ยังกำหนดโดยปัจจัยต่างๆ เช่น ประเภทของดิน สภาพภูมิอากาศ และอื่นๆ อีกมากมาย ทุกอาณาเขตที่ถูกรบกวนเป็นระบบที่ซับซ้อน ดังนั้น เช่นของเรา ไม่มีและไม่สามารถแก้ปัญหาที่เป็นสากลได้

นางสาว: โครงสร้างที่เราทำงานด้วยเป็นการทดลองระยะยาวที่ไม่เหมือนใคร เป็นเวลาเกือบทศวรรษแล้วที่เราเฝ้าสังเกตการพัฒนาของระบบนิเวศและดินในสภาวะที่รุนแรงอย่างแท้จริง ซึ่งรวมเอามลภาวะที่คงที่และสภาพอากาศที่รุนแรงของขั้วโลก มีเพียงไม่กี่งานเท่านั้นทั่วโลก และนั่นอาจเป็นเหตุผลว่าทำไมงานดังกล่าวจึงน่าสนใจสำหรับเรา