Переработка медно-никелевых руд на Кольском полуострове наносит тяжелый ущерб хрупким арктическим экосистемам. Вокруг комбинатов, которые уже 80 лет выпускают никель, кобальт и другие цветные металлы, образовалась зона техногенного загрязнения, напоминающая лунный пейзаж. Можно ли вернуть сюда жизнь? Эксперимент российских почвоведов показывает, что это возможно. О своей работе N + 1 рассказали участники исследования Вячеслав Васенев из РУДН и Марина Слуковская из Кольского научного центра РАН.N + 1: В чем суть ущерба, причиненного лесотундре при производстве ценных металлов?Вячеслав Васенев: Почва на пустоши вокруг комбината очень сильно деградирована, токсична и практически не пригодна для растений: в ней много меди, никеля и других тяжелых металлов. Эти металлы попали в почву по воздуху. Комбинат выбрасывает в воздух различные соединения, и микронные частицы пыли, капли аэрозолей десятки лет оседали вокруг завода. Соединения металлов постепенно осаждались в лесах вокруг комбината, что в итоге привело к тому, что деревья и другая растительность погибла, а металлов в почве накопилось столько, что при желании их можно добывать повторно. Основная проблема — то, что большая доля металлов находится в почве в виде растворимых соединений, которые с легкостью поглощаются живыми организмами.Как далеко простирается пустошь вокруг комбината?Марина Слуковская: Зона воздействия комбината достигает примерно 200 квадратных километров, а сама пустошь — это где-то треть от общей площади.ВВ: При приближении к комбинату можно отслеживать угнетение экосистем по состоянию растительности. Сама пустошь начинается всего за несколько километров до завода, но депрессивный пейзаж встречается раньше. В северной тайге растительность и так не очень плотная, и за несколько километров от комбината становится заметно, как все вокруг начинает увядать, редеть, желтеть и погибать.А как устроена ваша искусственная почвенная система и как она работает?МС: Мы сделали так называемую почвенную конструкцию — технозем. Нижний слой состоит из горнопромышленных отходов, содержащих карбонаты и силикаты кальция и магния, а верхний — из вермикулита, гигроскопичного слоистого минерала из группы гидрослюд, особенно важного на этапе прорастания семян и начала роста растений.ВВ: Отходы горнодобывающей промышленности содержат мало тяжелых металлов, поэтому такая подушка хорошо экранирует нижележащие слои. К тому же она иммобилизует металлы, по сути, не дает им утекать и улетать.В результате слой из щелочных отходов позволяет нейтрализовать кислую среду и задает минимальные агрохимические свойства, а верхний удерживает воду и позволяет семенам прорасти и закрепиться в слое отходов.Восстановление естественной арктической почвы в этих условиях заняло бы пару сотен лет, причем только после прекращения деятельности комбината, который закрывать не собираются. Рекультивация с помощью техноземов позволяет ускорить процесс и защитить почвы от эрозии. Насколько дорогим выходит этот метод?МС: На рекультивацию одного гектара (0,01 квадратного километра) требуется около 3,5 миллиона рублей. Это сопоставимо со стоимостью привозного плодородного грунта, однако его для этого нужно где-то выкопать и вывезти, то есть нарушить другие экосистемы, а мы используем отходы.К следующему году мы планируем провести еще одно исследование, чтобы посчитать стоимость утраченных экосистем, то есть оценим накопленный ущерб и сопоставим со стоимостью рекультивации. Ведь в данном случаи мы говорим не столько о стоимости материалов и технологии. Речь идет о качестве почвы, воды, воздуха и других компонентов экосистемы.В случае с рекультивацией часто бывает так: считаешь стоимость работ и материалов, кажется, что много, а если смотреть на все сопутствующие плюсы, то получается и недорого.Помимо создания новой почвы вы еще высаживаете растения. Что именно вы сажаете и почему?МС: Мы высаживаем в основном злаки. Экспериментировали и с бобовыми, но, к сожалению, они погибли. Злаки подошли гораздо лучше, тем более, что мы изначально подбирали такие виды, у которых есть шанс на выживание. За счет быстрого роста они хорошо закрепляются в почве, а листья не слишком сильно накапливают загрязнение. Лучше всего себя показали костёр, пырей и волоснец – дачники бы с ними боролись, а мы радуемся, что они растут. Наверное, если посадить борщевик, то он тоже будет чувствовать себя хорошо, но мы, пожалуй, пока что делать этого не будем.ВВ: Важно то, что на участках рекультивации не только растет высокая зеленая трава, но и восстанавливаются функции почвы, накапливается органический углерод, развивается микробное сообщество. Пока что часть питательных веществ, например, азот, вносятся в виде удобрений, но со временем мы можем ожидать всё большей автономности системы.Участки привлекают и животных: покормиться травой приходят зайцы, а в этом году на участке с торфяной очень грязной почвой менее чем в километре от комбината поселились мыши и вырыли себе норки в экспериментальных техноземах. Удивительно, что, по сути, экспериментальные участки — это зеленые островки, окруженные каменистым ландшафтом, но как видно, жизнь появляется везде, где ей дают шанс.МС: Миграция животных несколько мешает научным исследованиям, потому что в итоге мы не знаем правильных цифр биомассы растений и не можем быть до конца уверенными в данных по накоплению и миграции металлов в техноземах. Но в этих работах главная цель – не только новые статьи или гранты, но и очень явная, видимая глазом польза для живых существ. Ведь основная идея заключается не просто в том, чтобы насыпать материалы и посадить траву. Мы исследовали, как можно в экстремальных условиях Кольского полуострова, где очень холодно и высокая степень загрязнения, перезапустить экосистемные процессы.
Первый эксперимент по использованию горнопромышленных отходов на пустоши заложили в 2010 году. За почти десять лет работы мы экспериментировали на двух самых распространенных типах почв в этом регионе, подзоле и торфяной почве, где работали в общей сложности с десятью видами горнопромышленных отходов как в исходном состоянии, так и с их обогащенными и термоактивированными вариантами.Комбинат работает с 1930-х годов и продолжает выбрасывать токсичную пыль до сих пор. Не придется ли заново переделывать все посадки через несколько лет?МС: Да, производство началось еще в 1938 году и не прекращается до сих пор. Но свою самую неэкологичную фазу оно прошло, пик был примерно с 1978 по 2000 год. Сейчас выбросы стараются контролировать, стоят фильтры, реконструируют производство, а комбинат выбрасывает порядка 50 тысяч тонн пыли в год, что в три раза меньше, чем в 1990-х годах. К сожалению, не меньший вред наносит уже накопленное загрязнение. Хотя новое загрязнение постоянно поступает, пока что переделывать площадки не приходится: «подушке» из отходов удается иммобилизировать поступающие металлы.На десятилетия вперед загадывать сложно, но пока что состояние растительности больше зависит от погодных условий, чем от чего-либо ещё. Например, последнее лето 2019 года было очень холодным, и несмотря на то, что злаки выбросили колосья, семена к концу августа не успели созреть. В целом мы видим, что органика накапливается, микробное сообщество развивается, появился новый органический горизонт над минеральным слоем отходов. При этом у нас есть контрольные участки, где вместо отходов мы взяли обычный песок — так вот, на нем и растения, и микробы чувствуют себя гораздо хуже, чем на отходах, то есть правильный выбор материала действительно имеет решающее значение для судьбы посадки.
Экспериментальный участок в лесотундре в 1,5 километра от медно-никелевого комбината: a) сразу после устройства в 2010 году; b) через год (слева — контрольный участок , справа — участок с слоем из горнопромышленных отходов); c) и d) — участок через семь лет.Почему вообще необходимо заниматься рекультивацией? Разве нельзя просто забросить нарушенный участок и подождать, пока экосистема сама восстановится?ВВ: Самое важное в рекультивации даже не то, что на сильно нарушенных территориях идет восстановление экосистемы. Это еще и позволяет улучшить экологическую обстановку в регионе в целом. Тяжелые металлы иммобилизируются и уже не могут попасть в грунтовые и поверхностные воды, а из них в реки и в озеро Имандра, водоем высшей рыбохозяйственной категории.Есть ли в России или в мире примеры масштабных проектов по рекультивации?ВВ: И в Мурманской области, и в России в целом я пока не знаю примеров, когда подобную технологию применяли бы на большой территории. В остальном мире такие примеры есть, но в основном такие работы проводились уже после закрытия предприятия, то есть как раз-таки после перехода территории полностью в зону ответственности государства. Например, в Канаде провели масштабную работу по рекультивации с привлечением студентов и безработных на территории вокруг медно-никелевого комбината.Я был на объекте в Мексике, где рекультивировали территорию нефтеперерабатывающего завода. В прудах загрязнение проникало вглубь на десятки метров, где накапливались не только нефтепродукты, но и огромное количество тяжелых металлов, поскольку долгое время в производстве использовали свинцовые белила. Теперь на месте завода разбит крупный парк.И вермикулит, и грунт для подушки вы берете с окрестных производств. Как быть тем, кто занимается рекультивацией, например, на Урале и не имеет доступа к этим материалам?МС: Вместо вермикулита можно использовать гель, синтетические полимеры и любые другие влагоемкие материалы — все, что будет защищать растения от пересыхания на первых этапах развития. Что касается отходов, то во многих местах, где есть предприятия по переработке руд, есть и предприятия по их добыче, а значит, скорее всего, можно подобрать подходящие отходы. Конечно, это правило работает не всегда, и не все отходы могут быть эффективными, но для того и нужны специалисты, чтобы разобраться в этих вопросах.А какие еще виды загрязненных территорий можно рекультивировать вашим способом? Например, можно ли его применить на нефтеразливах?ВВ: Сам подход создания почвенных конструкций часто применяют для рекультивации разных нарушенных земель. Щелочные материалы чаще всего используют для локализации и устранения загрязнения тяжелыми металлами. Схема технологии определяется не только видом загрязнения, но и, например, такими факторами, как тип почв, климат и многое другое. Каждая нарушенная территория — сложная система, поэтому в таких, как у нас, комплексных работах нет и не может быть универсального решения проблемы.МС: Конструкции, с которыми мы работаем, — уникальный многолетний эксперимент. Мы уже практически десятилетие наблюдаем за развитием экосистем и почв в по-настоящему экстремальных условиях, сочетающих постоянное загрязнение и суровый заполярный климат. Подобных работ во всем мире — единицы, и, возможно, именно поэтому для нас это так интересно.
