Ako toxická pôda v Arktíde opäť ožíva

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Spracovanie medenoniklových rúd na polostrove Kola vážne poškodzuje krehké arktické ekosystémy. Okolo tovární, ktoré už 80 rokov vyrábajú nikel, kobalt a iné farebné kovy, sa vytvorila zóna technogénneho znečistenia, ktorá pripomína mesačnú krajinu.

Dá sa sem vrátiť život? Experiment ruských pôdnych vedcov ukazuje, že je to možné. O svojej práci N + 1 hovorili účastníci výskumu Vyacheslav Vasenev z univerzity RUDN a Marina Slukovskaya z Kolského vedeckého centra Ruskej akadémie vied.

N + 1: Aká je podstata škôd spôsobených lesnej tundre produkciou cenných kovov?

Vjačeslav Vasenev:Pôda v pustatine v okolí závodu je vysoko degradovaná, toxická a pre rastliny prakticky nevhodná: obsahuje veľa medi, niklu a iných ťažkých kovov.

Tieto kovy sa dostali do pôdy vzduchom. Rastlina vyžaruje do ovzdušia rôzne zlúčeniny a prachové častice s veľkosťou mikrónov, kvapôčky aerosólu, sa usadzujú okolo rastliny po celé desaťročia. V lesoch v okolí závodu sa postupne vyzrážali zlúčeniny kovov, čo v konečnom dôsledku viedlo k odumieraniu stromov a inej vegetácie a v pôde sa nahromadilo toľko kovov, že ich možno v prípade potreby znovu vyťažiť. Hlavným problémom je, že veľký podiel kovov sa nachádza v pôde vo forme rozpustných zlúčenín, ktoré živé organizmy ľahko absorbujú.

Ako ďaleko je pustatina okolo mlyna?

Marina Slukovskaya:Zóna vplyvu závodu dosahuje asi 200 kilometrov štvorcových a samotná pustatina je asi tretina celkovej plochy.

BB:Pri približovaní sa k rastline možno podľa stavu vegetácie sledovať potlačenie ekosystémov. Samotná pustatina začína len pár kilometrov pred továrňou, no depresívna krajina sa nachádza skôr. V severnej tajge vegetácia aj tak nie je veľmi hustá a pár kilometrov od rastliny je badateľné, ako všetko naokolo začína chradnúť, rednúť, žltnúť a odumierať.

Ako funguje váš systém umelej pôdy a ako funguje?

PANI:Urobili sme takzvanú pôdnu štruktúru – technozem. Spodnú vrstvu tvorí banský odpad s obsahom uhličitanu vápenatého a horečnatého a kremičitany a vrchnú vrstvu tvorí vermikulit, hygroskopický vrstvený minerál zo skupiny hydromiky, ktorý je dôležitý najmä v štádiu klíčenia semien a na začiatku rastu rastlín.

BB:Odpad z ťažobného priemyslu obsahuje málo ťažkých kovov, takže tento vankúš dobre chráni spodné vrstvy. Okrem toho znehybňuje kovy, v skutočnosti zabraňuje ich úniku a odletu.

Vďaka tomu vrstva alkalického odpadu umožňuje neutralizovať kyslé prostredie a nastavuje minimálne agrochemické vlastnosti, zatiaľ čo vrchná zadržiava vodu a umožňuje semenám klíčiť a uchytiť sa v odpadovej vrstve.

Obnova prirodzenej arktickej pôdy za týchto podmienok by trvala niekoľko stoviek rokov, a to až po ukončení činnosti závodu, ktorý sa nechystá zavrieť. Rekultivácia pomocou technozemí môže urýchliť proces a chrániť pôdu pred eróziou.

Aká drahá je táto metóda?

PANI: Rekultivácia jedného hektára (0,01 kilometra štvorcového) si vyžaduje asi 3,5 milióna rubľov. To je porovnateľné s nákladmi na dovážanú úrodnú pôdu, ale na to ju treba vykopať a niekam vyniesť, čiže narušiť iné ekosystémy a využívame odpad.

Do budúceho roka plánujeme vykonať ďalšiu štúdiu, aby sme vypočítali hodnotu stratených ekosystémov, to znamená, že odhadneme nahromadené škody a porovnáme ich s nákladmi na rekultiváciu. Naozaj, v tomto prípade nehovoríme toľko o nákladoch na materiály a technológie. Ide o kvalitu pôdy, vody, vzduchu a ďalších zložiek ekosystému.

V prípade rekultivácie sa to často stáva takto: ak vezmete do úvahy náklady na prácu a materiál, zdá sa, že je toho veľa, ale ak sa pozriete na všetky sprievodné výhody, ukáže sa, že je to lacné.

Okrem toho, že vytvárate novú pôdu, vysádzate aj rastliny. Čo presne pestujete a prečo?

PANI: Sadíme hlavne obilniny. Experimentovali sme aj so strukovinami, ale bohužiaľ nám uhynuli. Obilniny prišli oveľa lepšie, najmä preto, že sme na začiatku vybrali druhy, ktoré majú šancu na prežitie. Vďaka rýchlemu rastu sú dobre fixované v pôde a listy príliš nehromadia znečistenie. Oheň, pšeničná tráva a volosnety sa ukázali najlepšie zo všetkých - letní obyvatelia by s nimi bojovali a sme radi, že rastú. Pravdepodobne, ak zasadíte boľševník, bude to tiež dobrý pocit, ale my to možno zatiaľ neurobíme.

BB: Dôležité je, aby na rekultiváciách nerástla len vysoká zelená tráva, ale obnovili sa funkcie pôdy, hromadil sa organický uhlík, rozvíjalo sa mikrobiálne spoločenstvo. Zatiaľ sa časť živín, napríklad dusík, aplikuje vo forme hnojív, no postupom času môžeme očakávať čoraz väčšiu autonómiu systému.

Pozemky lákajú aj zvieratá: zajace sa chodia kŕmiť trávou a tento rok sa na ploche s veľmi špinavou rašelinovou pôdou necelý kilometer od závodu usadili myši a vyhrabali si jamy v experimentálnych technozemách. Je úžasné, že experimentálne lokality sú v skutočnosti zelené ostrovy obklopené skalnatou krajinou, ale ako vidíte, život sa objavuje všade, kde dostane šancu.

PANI: Migrácia živočíchov trochu zasahuje do vedeckého výskumu, pretože v dôsledku toho nepoznáme správne údaje o biomase rastlín a nemôžeme si byť úplne istí údajmi o akumulácii a migrácii kovov v technozemách. No v týchto prácach nie sú hlavným cieľom len nové články či granty, ale aj veľmi jasný, viditeľný prínos pre živé bytosti. Koniec koncov, hlavnou myšlienkou nie je len vyplniť materiály a zasadiť trávu. Skúmali sme, ako je možné reštartovať ekosystémové procesy v extrémnych podmienkach polostrova Kola, kde je veľmi chladno a vysoký stupeň znečistenia.

Prvý experiment o využití banského odpadu v pustatine sa uskutočnil v roku 2010. Za takmer desať rokov práce sme experimentovali na dvoch najbežnejších pôdnych typoch v regióne, podzolovej a rašelinovej pôde, kde sme pracovali celkovo s desiatimi druhmi banských odpadov, a to ako vo východiskovom stave, tak aj s ich obohatenými a termoaktivovanými verzií.

Závod funguje od 30. rokov 20. storočia a odvtedy stále vypúšťa toxický prach. Budete musieť o pár rokov znova prerobiť všetky výsadby?

PANI: Áno, výroba začala už v roku 1938 a neprestala dodnes. Ale prešlo to svojou najnepriateľskejšou fázou, vrchol bol asi od roku 1978 do roku 2000. Teraz sa snažia kontrolovať emisie, inštalujú sa filtre, rekonštruuje sa výroba a závod ročne vypustí asi 50-tisíc ton prachu, čo je trikrát menej ako v 90. rokoch.

Žiaľ, už nahromadené znečistenie nespôsobuje menšie škody. Hoci neustále prichádza nové znečistenie, zatiaľ nie je potrebné prestavovať lokality: „vankúš“odpadu dokáže znehybniť prichádzajúce kovy.

Ťažko predpovedať na desaťročia dopredu, no zatiaľ stav vegetácie závisí viac od poveternostných podmienok ako od čohokoľvek iného. Napríklad posledné leto 2019 bolo veľmi chladné a napriek tomu, že obilniny vyhadzovali klasy, semená do konca augusta nestihli dozrieť.

Vo všeobecnosti vidíme, že organická hmota sa hromadí, mikrobiálne spoločenstvo sa rozvíja, nad minerálnou vrstvou odpadu sa objavil nový organický horizont. Zároveň máme kontrolné pozemky, kde sme namiesto odpadu brali obyčajný piesok - a tak sa na ňom rastliny aj mikróby cítia oveľa horšie ako na odpade, čiže správny výber materiálu je naozaj rozhodujúci pre osud výsadby..

Prečo je vôbec potrebné robiť rekultiváciu? Nemôžete jednoducho opustiť narušenú oblasť a počkať, kým sa ekosystém sám uzdraví?

BB: Najdôležitejšou vecou pri rekultivácii nie je ani to, že na silne narušených územiach dochádza k obnove ekosystémov. To tiež umožňuje zlepšiť ekologickú situáciu v regióne ako celku. Ťažké kovy sú znehybnené a už sa nemôžu dostať do podzemných a povrchových vôd a z nich do riek a do jazera Imandra, nádrže najvyššej kategórie rybolovu.

Existujú príklady rozsiahlych rekultivačných projektov v Rusku alebo vo svete?

BB: A v regióne Murmansk a v celom Rusku zatiaľ nepoznám príklady, kedy by sa takáto technológia používala na veľkom území. Vo zvyšku sveta sú také príklady, ale v podstate sa takéto práce robili po zrušení podniku, teda tesne po prechode územia úplne do zóny zodpovednosti štátu. Napríklad v Kanade prebehli rozsiahle rekultivačné práce so zapojením študentov a nezamestnaných v oblasti okolo medenoniklového závodu.

Bol som v zariadení v Mexiku, kde bola regenerovaná rafinéria. V rybníkoch preniklo znečistenie desiatky metrov hlboko, kde sa hromadili nielen ropné produkty, ale aj obrovské množstvo ťažkých kovov, keďže pri výrobe sa dlho používala olovená beloba. Teraz je na mieste závodu zriadený veľký park.

Vermikulit aj zeminu na vankúš si beriete z neďalekých tovární. Čo s tými, ktorí sa zaoberajú rekultiváciou napríklad na Urale a nemajú prístup k týmto materiálom?

PANI: Namiesto vermikulitu môžete použiť gél, syntetické polyméry a akékoľvek iné materiály pohlcujúce vlhkosť - všetko, čo ochráni rastliny pred vysychaním v počiatočných štádiách vývoja. Čo sa týka odpadov, na mnohých miestach, kde sú zariadenia na spracovanie rúd, sú aj zariadenia na ich ťažbu, čo znamená, že s najväčšou pravdepodobnosťou nájdete vhodný odpad. Toto pravidlo, samozrejme, nie vždy funguje a nie každý odpad môže byť účinný, ale na pochopenie týchto problémov sú potrební špecialisti.

Aké ďalšie typy kontaminovaných oblastí je možné rekultivovať pomocou vašej metódy? Dá sa použiť napríklad na úniky ropy?

BB: Samotný prístup tvorby pôdnych štruktúr sa často využíva pri rekultivácii rôzne narušených území. Alkalické materiály sa najčastejšie používajú na zadržanie a odstránenie kontaminácie ťažkými kovmi. Technologická schéma je určená nielen typom znečistenia, ale napríklad aj faktormi ako typ pôdy, klíma a mnoho ďalších. Každé narušené územie je zložitý systém, preto v takom, ako je to u nás, neexistuje a ani nemôže existovať univerzálne riešenie problému.

PANI: Konštrukcie, s ktorými pracujeme, sú jedinečným dlhodobým experimentom. Už takmer desaťročie sledujeme vývoj ekosystémov a pôdy v skutočne extrémnych podmienkach, v ktorých sa spája neustále znečistenie a drsná polárna klíma. Takýchto diel je na celom svete len málo a možno práve preto je to pre nás také zaujímavé.