Jordforskere bruger mineaffald til at genoprette menneskeskabte ødemarker

Jordforskere og kemikere fra RUDN University, sammen med kolleger fra Kola Science Center ved det russiske videnskabsakademi, har udviklet og afprøvet en metode til genopretning af økosystemer i den subarktiske teknogene ødemark, der er forurenet af affald fra ikke-jernholdige metallurgivirksomheder. Teknologien er baseret på brugen af ​​mineaffald, der er i stand til at neutralisere giftige metalforbindelser til planter. Undersøgelsen involverede forskere fra forskellige naturvidenskabelige områder - geokemi, jordbundsvidenskab, mikrobiologi og økologi. Artiklen er publiceret i tidsskriftet International jord- og vandbevaringsforskning .

Industriel forarbejdning af malm og smeltning af ikke-jernholdige metaller fører til forurening af jorden med kobber, nikkel, zink og bly. I høje koncentrationer, disse er farlige for mennesker og miljø. Stærkt forurenet jord mister frugtbarhed, og vegetation og jordbiota dræbes og nedbrydes. Som resultat, vand- og vinderosion øges, og sådanne regioner bliver menneskeskabte ødemarker. Verdens største menneskeskabte ødemarker ligger i det russiske arktiske område, hvor store forekomster af ikke-jernholdige metaller og metallurgiske virksomheder er placeret; disse nordlige miljøer er ekstremt følsomme over for menneskeskabte påvirkninger.

Et felteksperiment med brugen af ​​alkalisk mineaffald til restaurering af menneskeskabte ødemarker i Murmansk-regionen blev startet af forskere fra Kola Science Center. Et par år senere, i 2010, det blev fortsat af jordforskere ved RUDN University.

På stedet for ødemarken, beliggende 1,5 kilometer fra anlægget til forarbejdning af sulfid kobber-nikkel malme, forskere har skabt teknosoler bestående af to lag:det øverste lag er hydroponisk vermiculit, som er i stand til at bevare fugt og fremme plantevækst; den nederste består af affald indeholdende carbonater og silikater af calcium og magnesium. Nærliggende kontrolområder blev oprettet uden at tilføje et lag affald, og planterne døde i løbet af forsøgets første år på grund af jordens høje toksicitet.

På hvert websted, forskerne såede en blanding af frø af flerårige græsser, der vokser under nordlige forhold - rødsvingel (Festuca rubra L.), engsvingel (F. pratensis Huds), awnless rump (Bromus inermis Leyss) og smaragd festulolium (X Festulolium F. Aschers. et Graebn). Komplekse gødninger indeholdende nitrogen (16 procent), fosfor (7 procent) og kalium (13 procent) blev indført i jorden en gang om året (bortset fra det sidste år af forsøget).

Syv år efter skabelsen af ​​tecnhosols og sågræs, forskerne vurderede indikatorer for effektiviteten af ​​teknologier til sanering af ødemarker:indikatorer for jordsucces, tilstand af vegetationsdækning, og akkumulering af metaller i vegetation og jordkomponent i økosystemer.

Efter at have fået resultaterne af dette eksperiment, forskerne vurderede jordens kvalitet og planternes tilstand:græssets højde, biomasse over jorden, metalindhold akkumuleret i teknosoler og anlæg som følge af emissioner fra metallurgiske anlæg og også indholdet af organisk kulstof, humus- og fulvinsyrer, indholdet af kulstof i mikrobiel biomasse og aktivitet af jordmikroorganismer. Yderligere, resultaterne blev sammenlignet med data om affald og jordkarakteristika for det oprindelige teknogene ødemark.

Resultaterne af undersøgelsen viste, at på trods af den konstante atmosfæriske aflejring af tungmetaller, en aktiv jorddannelsesproces finder sted på steder med technosoler baseret på mineaffald. De ophober organisk kulstof, og indholdet af organiske stoffer og mikrobiel biomasse efter syv års udvikling af teknosoler var sammenlignelige med parametrene for naturlig jord.

Den maksimale biomasse af græsdække var i varianten med brug af affald indeholdende serpentinemineraler i dets sammensætning, hvilket skyldes det høje indhold af silicium, der er tilgængeligt for planter i affaldet, som er en faktor for stabilitet af kornplanter under stress.

"Naturlig genopretning af forstyrrede økosystemer under arktiske forhold tager mindst 30 til 35 år. Under forhold med ekstrem nedbrydning af jord og vegetation på menneskeskabte ødemarker, denne proces kan tage flere hundrede år. Resultaterne af forsøget viser, at brugen af ​​mineaffald som en komponent i kunstig jord - teknosoler - ikke kun gør det muligt at forhindre jorderosion og skabe vegetationsdække under forhold med konstant forekommende emissioner af metaller, men også for at fremskynde nyttiggørelsen af ​​jord og reducere migration af tungmetaller til miljøet, "Sagde Viacheslav Vasenov.

Ifølge Vasenov, omkring 100 kvadratmeter af territoriet er indtil videre blevet indvundet ved hjælp af den nye metode, og 10 typer mineaffald blev brugt i forsøgene.

"I dag, denne metode er optimal med hensyn til lønomkostninger og økonomisk effektivitet, fordi teknologien er baseret på affald fra minevirksomheder, det er, materialer med lave omkostninger, " konkluderede forskeren.