Bodemwetenschappers en scheikundigen van de RUDN University, samen met collega's van het Kola Science Center van de Russische Academie van Wetenschappen, hebben een methode ontwikkeld en getest voor het herstel van ecosystemen in de subarctische technogene woestenij die is verontreinigd door het afval van non-ferrometallurgiebedrijven. De technologie is gebaseerd op het gebruik van mijnafval dat giftige metaalverbindingen voor planten kan neutraliseren. Bij het onderzoek waren wetenschappers uit verschillende natuurwetenschappen betrokken:geochemie, bodemkunde, microbiologie en ecologie. Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Internationaal bodem- en waterbehoudonderzoek .

Industriële verwerking van erts en smelten van non-ferrometalen leidt tot verontreiniging van de bodem met koper, nikkel, zink en lood. In hoge concentraties, deze zijn gevaarlijk voor mens en milieu. Zwaar verontreinigde bodems verliezen vruchtbaarheid, en vegetatie en bodemleven worden gedood en afgebroken. Als resultaat, water- en winderosie neemt toe en dergelijke regio's worden door mensen gemaakte woestenijen. 'S Werelds grootste door mensen gemaakte woestenijen bevinden zich in het Russische Noordpoolgebied, waar grote afzettingen van non-ferrometalen en metallurgische bedrijven zijn gevestigd; deze noordelijke omgevingen zijn extreem gevoelig voor antropogene invloeden.

Wetenschappers van het Kola Science Center begonnen een veldexperiment met het gebruik van alkalisch mijnafval voor het herstel van door mensen gemaakte woestenijen in de regio Moermansk. Een paar jaar later, in 2010, het werd voortgezet door bodemwetenschappers van de RUDN Universiteit.

Op het terrein van de woestenij, op 1,5 kilometer van de fabriek voor de verwerking van sulfidekoper-nikkelertsen, wetenschappers hebben technosols gemaakt die uit twee lagen bestaan:de bovenste laag is hydroponisch vermiculiet, die in staat is om vocht vast te houden en plantengroei te bevorderen; de onderste bestaat uit afval dat carbonaten en silicaten van calcium en magnesium bevat. Nabijgelegen controlegebieden werden gecreëerd zonder een laag afval toe te voegen, en de planten stierven tijdens het eerste jaar van het experiment vanwege de hoge toxiciteit van de grond.

Op elke website, de onderzoekers zaaiden een mengsel van zaden van meerjarige grassen die onder noordelijke omstandigheden groeiden - rood zwenkgras (Festuca rubra L.), weidezwenkgras (F. pratensis Huds), awnless romp (Bromus inermis Leyss) en emerald festulolium (X Festulolium F. Aschers. et Graebn). complexe meststoffen die stikstof bevatten (16 procent), fosfor (7 procent) en kalium (13 procent) werden eenmaal per jaar in de bodem gebracht (behalve in het laatste jaar van het experiment).

Zeven jaar na de creatie van tecnhosols en het zaaien van gras, de onderzoekers beoordeelden indicatoren van efficiëntie van technologieën voor de sanering van woestenij:indicatoren van bodemopvolging, staat van vegetatiebedekking, en accumulatie van metalen in vegetatie en bodemcomponent van ecosystemen.

Na het verkrijgen van de resultaten van dit experiment, de onderzoekers beoordeelden de kwaliteit van de bodem en de toestand van de planten:de hoogte van het gras, bovengrondse biomassa, metaalgehalte geaccumuleerd in technosols en planten als gevolg van emissies van metallurgische fabrieken en ook het organische koolstofgehalte, humus- en fulvinezuren, het koolstofgehalte van microbiële biomassa en activiteit van bodemmicro-organismen. Verder, de resultaten werden vergeleken met gegevens over afval- en bodemkenmerken van de oorspronkelijke technogene woestenij.

De resultaten van de studie toonden aan dat ondanks de constante atmosferische depositie van zware metalen, op locaties met technosols op basis van mijnafval vindt een actief bodemvormingsproces plaats. Ze accumuleren organische koolstof, en het gehalte aan organische stoffen en microbiële biomassa na zeven jaar ontwikkeling van technosols was vergelijkbaar met de parameters van natuurlijke bodems.

De maximale biomassa van grasmat was in de variant met het gebruik van afval dat serpentijnmineralen in zijn samenstelling bevat, wat te wijten is aan het hoge gehalte aan silicium dat beschikbaar is voor planten in het afval, dat is een factor van stabiliteit van graangewassen onder stress.

"Natuurlijk herstel van verstoorde ecosystemen in Arctische omstandigheden duurt minstens 30 tot 35 jaar. In omstandigheden van extreme degradatie van bodem en vegetatie op door mensen gemaakte woestenijen, dit proces kan honderden jaren duren. De resultaten van het experiment tonen aan dat het gebruik van mijnafval als onderdeel van kunstmatige bodems - technosols - het niet alleen mogelijk maakt om bodemerosie te voorkomen en een vegetatiebedekking te creëren in de omstandigheden van constant optredende emissies van metalen, maar ook om het herstel van de bodem te versnellen en de migratie van zware metalen naar het milieu te verminderen, " zei Viacheslav Vasenov.

Volgens Vasenov, ongeveer 100 vierkante meter van het grondgebied is tot nu toe met de nieuwe methode ingepolderd, en 10 soorten mijnafval werden gebruikt in de experimenten.

"Vandaag, deze methode is optimaal in termen van arbeidskosten en economische efficiëntie, omdat de technologie gebaseerd is op afval van mijnbouwondernemingen, dat is, materialen met lage kosten, ’ concludeerde de onderzoeker.