Jak toxická půda v Arktidě znovu ožívá

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Zpracování měděných a niklových rud na poloostrově Kola vážně poškozuje křehké arktické ekosystémy. Kolem továren, které již 80 let vyrábějí nikl, kobalt a další barevné kovy, se vytvořila zóna technogenního znečištění připomínající měsíční krajinu.

Dá se sem vrátit život? Experiment ruských půdologů ukazuje, že je to možné. O své práci N + 1 hovořili účastníci výzkumu Vjačeslav Vasenev z univerzity RUDN a Marina Slukovskaja z Kolského vědeckého centra Ruské akademie věd.

N + 1: Jaká je podstata škod způsobených lesní tundře produkcí cenných kovů?

Vjačeslav Vasenev:Půda v pustině kolem rostliny je silně degradovaná, toxická a pro rostliny prakticky nevhodná: obsahuje hodně mědi, niklu a dalších těžkých kovů.

Tyto kovy se do půdy dostaly vzduchem. Rostlina emituje do vzduchu různé sloučeniny a prachové částice o velikosti mikronů, kapičky aerosolu, které se po desetiletí usazují kolem rostliny. V lesích kolem závodu se postupně vysrážely sloučeniny kovů, což nakonec vedlo k odumírání stromů a jiné vegetace a v půdě se nahromadilo tolik kovů, že je lze v případě potřeby znovu těžit. Hlavním problémem je, že velký podíl kovů se v půdě nachází ve formě rozpustných sloučenin, které živé organismy snadno vstřebávají.

Jak daleko je pustina kolem mlýna?

Marina Slukovskaya:Zóna vlivu rostliny dosahuje asi 200 kilometrů čtverečních a samotná pustina je asi třetina celkové plochy.

BB:Při přiblížení k rostlině lze potlačení ekosystémů sledovat podle stavu vegetace. Samotná pustina začíná jen pár kilometrů před továrnou, ale depresivní krajina se nachází dříve. V severní tajze stejně není vegetace příliš hustá a pár kilometrů od rostliny je patrné, jak vše kolem začíná chřadnout, řídnout, žloutnout a umírat.

Jak funguje váš systém umělé půdy a jak to funguje?

SLEČNA:Udělali jsme tzv. půdní strukturu – technozem. Spodní vrstvu tvoří těžební odpady s obsahem uhličitanu vápenatého a hořečnatého a silikáty a horní vrstvu tvoří vermikulit, hygroskopický vrstevnatý minerál ze skupiny hydromiky, který je důležitý zejména ve fázi klíčení semen a začátku růstu rostlin.

BB:Odpad z těžebního průmyslu obsahuje málo těžkých kovů, takže tento polštář dobře chrání spodní vrstvy. Navíc znehybňuje kovy, vlastně zabraňuje jejich úniku a odletu.

Vrstva alkalického odpadu díky tomu umožňuje neutralizovat kyselé prostředí a nastavuje minimální agrochemické vlastnosti, zatímco horní zadržuje vodu a umožňuje semenům klíčit a uchytit se v odpadní vrstvě.

Obnova přirozené arktické půdy by za těchto podmínek trvala několik set let, a to až po ukončení činnosti elektrárny, která se nechystá uzavřít. Rekultivace pomocí technozemí může urychlit proces a chránit půdu před erozí.

Jak drahá je tato metoda?

SLEČNA: Rekultivace jednoho hektaru (0,01 km2) vyžaduje asi 3,5 milionu rublů. To je srovnatelné s náklady na dovezenou úrodnou půdu, ale k tomu je potřeba ji vykopat a někde vyvézt, tedy narušit jiné ekosystémy, a my využíváme odpad.

Do příštího roku plánujeme provést další studii, abychom vypočítali hodnotu ztracených ekosystémů, to znamená, že odhadneme nahromaděné škody a porovnáme je s náklady na rekultivaci. V tomto případě skutečně nehovoříme tolik o nákladech na materiál a technologii. Jde o kvalitu půdy, vody, ovzduší a dalších složek ekosystému.

V případě rekultivace se to často děje takto: vezmete-li v úvahu náklady na práci a materiál, zdá se, že je toho hodně, ale když se podíváte na všechny doprovodné výhody, ukáže se, že je to levné.

Kromě vytváření nové půdy také sázíte rostliny. Co přesně pěstujete a proč?

SLEČNA: Sázíme především obiloviny. Experimentovali jsme i s luštěninami, ale bohužel uhynuly. Obiloviny vyšly mnohem lépe, zvláště když jsme zpočátku vybrali druhy, které mají šanci na přežití. Díky rychlému růstu jsou dobře fixovány v půdě a listy příliš nehromadí znečištění. Nejlépe se ukázaly ohně, pšenice a volosnety - letní obyvatelé by se s nimi poprali a jsme rádi, že rostou. Pravděpodobně, když zasadíte bolševník, bude se také cítit dobře, ale možná to zatím neuděláme.

BB: Je důležité, aby na rekultivacích rostla nejen vysoká zelená tráva, ale aby se obnovily funkce půdy, hromadil se organický uhlík a rozvíjelo se mikrobiální společenství. Zatím jsou některé živiny, například dusík, aplikovány ve formě hnojiv, ale postupem času lze očekávat stále větší autonomii systému.

Pozemky lákají i zvířata: zajíci se sem chodí krmit na trávě a na ploše s velmi špinavou rašelinnou půdou necelý kilometr od rostliny se letos usadily myši a vyhrabaly si díry v experimentálních technozemích. Je úžasné, že experimentální místa jsou ve skutečnosti zelené ostrovy obklopené skalnatou krajinou, ale jak vidíte, život se objevuje všude, kde je mu dána příležitost.

SLEČNA: Migrace živočichů poněkud zasahuje do vědeckého výzkumu, protože v důsledku toho neznáme správné údaje o biomase rostlin a nemůžeme si být zcela jisti údaji o akumulaci a migraci kovů v technozemích. Ale v těchto dílech nejsou hlavním cílem jen nové články nebo granty, ale také velmi jasný, viditelný přínos pro živé bytosti. Koneckonců, hlavní myšlenkou není jen vyplnit materiály a zasadit trávu. Zjišťovali jsme, jak je možné restartovat ekosystémové procesy v extrémních podmínkách poloostrova Kola, kde je velmi chladno a vysoký stupeň znečištění.

První experiment o využití těžebního odpadu v pustině byl položen v roce 2010. Za téměř deset let práce jsme experimentovali na dvou nejběžnějších půdních typech v regionu, podzolové a rašelinné půdě, kde jsme pracovali s celkem deseti druhy těžebních odpadů, a to jak ve výchozím stavu, tak s jejich obohacenými a termoaktivovanými verze.

Závod je v provozu od 30. let 20. století a od té doby stále vydává toxický prach. Budete muset za pár let znovu předělat všechny výsadby?

SLEČNA: Ano, výroba začala již v roce 1938 a nezastavila se dodnes. Ale prošlo svou nejnepřátelštější fází, vrchol byl asi od roku 1978 do roku 2000. Nyní se snaží emise kontrolovat, instalují se filtry, rekonstruuje se výroba a závod ročně vypustí asi 50 tisíc tun prachu, což je třikrát méně než v 90. letech.

Bohužel již nahromaděné znečištění nezpůsobuje menší škody. Přestože neustále přichází nové znečištění, zatím není potřeba lokality předělávat: „polštář“odpadu dokáže znehybnit přicházející kovy.

Je těžké předpovídat na desítky let dopředu, ale zatím stav vegetace závisí více na povětrnostních podmínkách než na čemkoli jiném. Například poslední léto 2019 bylo velmi chladné, a přestože obiloviny vyhazovaly klasy, semínka do konce srpna nestihla dozrát.

Obecně vidíme, že se hromadí organická hmota, vyvíjí se mikrobiální společenství, nad minerální vrstvou odpadu se objevil nový organický horizont. Zároveň máme kontrolní pozemky, kde jsme místo odpadu vzali obyčejný písek - a tak se na něm rostliny i mikrobi cítí mnohem hůř než na odpadu, čili správná volba materiálu je pro osud výsadby opravdu rozhodující..

Proč je vůbec nutné rekultivaci dělat? Nemůžete prostě opustit narušenou oblast a počkat, až se ekosystém sám uzdraví?

BB: Nejdůležitější na rekultivacích není ani to, že v silně narušených oblastech dochází k obnově ekosystémů. To také umožňuje zlepšit ekologickou situaci v regionu jako celku. Těžké kovy jsou imobilizovány a již se nemohou dostat do podzemních a povrchových vod a z nich do řek a do jezera Imandra, nádrže nejvyšší kategorie rybolovu.

Existují příklady rozsáhlých rekultivačních projektů v Rusku nebo ve světě?

BB: A v Murmanské oblasti a v Rusku jako celku zatím neznám příklady, kdy by se taková technologie používala na velkém území. Ve zbytku světa takové příklady jsou, ale v podstatě se takové práce prováděly po uzavření podniku, tedy těsně po převedení území úplně do zóny odpovědnosti státu. Například v Kanadě byly provedeny rozsáhlé rekultivační práce se zapojením studentů a nezaměstnaných v oblasti kolem továrny na měď a nikl.

Byl jsem v zařízení v Mexiku, kde byla rekultivována rafinerie. V rybnících pronikalo znečištění desítky metrů hluboko, kde se hromadily nejen ropné produkty, ale i obrovské množství těžkých kovů, protože olovnatá běloba se při výrobě používala dlouhou dobu. Nyní je na místě závodu zřízen velký park.

Z nedalekých továren si vezmete jak vermikulit, tak zeminu na polštář. Co s těmi, kteří se zabývají rekultivací například na Uralu a nemají k těmto materiálům přístup?

SLEČNA: Místo vermikulitu můžete použít gel, syntetické polymery a jakékoli další materiály spotřebovávající vlhkost - vše, co ochrání rostliny před vysycháním v raných fázích vývoje. Co se týče odpadů, na mnoha místech, kde jsou provozy na zpracování rud, jsou i zařízení na jejich těžbu, což znamená, že se s největší pravděpodobností dají najít vhodné odpady. Toto pravidlo samozřejmě nefunguje vždy a ne každý odpad může být účinný, ale k pochopení těchto problémů jsou potřeba specialisté.

Jaké další typy kontaminovaných oblastí lze rekultivovat pomocí vaší metody? Dá se například aplikovat na ropné skvrny?

BB: Samotný přístup tvorby půdních struktur je často využíván při rekultivacích různě narušených pozemků. Alkalické materiály se nejčastěji používají k zadržení a odstranění kontaminace těžkými kovy. Technologické schéma je dáno nejen typem znečištění, ale například také faktory, jako je typ půdy, klima a mnoho dalších. Každé narušené území je komplexní systém, proto v takovém, jako je to naše, neexistuje a ani nemůže existovat univerzální řešení problému.

SLEČNA: Konstrukce, se kterými pracujeme, jsou unikátním dlouhodobým experimentem. Již téměř deset let sledujeme vývoj ekosystémů a půd ve skutečně extrémních podmínkách, kombinující neustálé znečištění a drsné polární klima. Takových děl je na světě jen málo a možná právě proto je to pro nás tak zajímavé.