Арктика нуждается в очистке: ей помогут искусственные «болота»!

В издательстве Кольского научного центра вышла книга под названием «Пора очищать Арктику. Создание фитоочистной системы для доочистки сточных вод горнорудных предприятий от соединений азота». Это междисциплинарный труд, в котором приняли участие сотрудники Института проблем промышленной экологии Севера, Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева, а также Полярно-альпийского ботанического сада-института им. Н. А. Аврорина.

В книге обобщен опыт многолетних исследований создания инновационной и малозатратной технологии фитоочистной системы. Она предназначена для дополнительного очищения сточных вод горнопромышленных предприятий Арктической зоны от нитрат- и нитрит-ионов, а также ионов аммония.

Технология, которую разработали ученые Кольского научного центра, основана на естественных механизмах преобразования техногенных водоемов в природоподобную болотную экосистему. В ее основе – комплексное использование фитомодулей, на которых произрастают аборигенные растения. Эти модули просты по конструкции и могут стать основой для стартапа природоориентированного малого бизнеса.

Известно, что природная среда Мурманской области претерпела значительные изменения в ходе промышленного освоения региона. Так, например, добыча руд с применением взрывчатых веществ, содержащих нитрит аммония и другие химические компоненты, сопровождается загрязнением шахтных и сбрасываемых карьерных вод соединениями азота. Попадая в природные водоемы, химические вещества загрязняют грунт и, в конечном итоге, оказываются в организме человека, вызывая различные заболевания. Промышленные стоки нуждаются в максимальной очистке перед возвращением в природную среду, но провести ее очень сложно из-за высокой растворимости соединений азота в воде. При этом промышленные воды в Заполярье сбрасываются в больших объемах и требуют индивидуального подхода к доочистке в зависимости от специфики каждого конкретного предприятия.

Решение проблемы ученые КНЦ искали почти десять лет, проводили многолетние серии лабораторных и полевых экспериментов, и в результате пришли к технологии фитоочистных систем (ФОС) с использованием плавающих фитомодулей, для которых подобрали оптимальный ассортимент растений, хорошо размножающихся и дающих высокую биомассу в северных условиях. Сейчас конструкция максимально модернизирована: плавающие фитомодули усилены и дополнены фитоматами, фитосадками и фитотубусами. Все это в комплексе позволило создать условия для интенсивного роста отдельных растений и для комбинирования растительных блоков, чтобы предназначенный для очистки стоков водоем зарастал и заболачивался. Благодаря ФОС промышленно-загрязненные сточные воды очищаются практически естественным образом. А результаты впечатляют: содержание иона аммония в сточной воде снижается на 84%, нитратов — на 23 %.

Идея искусственно создавать биологические конструкции для очистки стоков появилась еще в начале XX века в Австралии. Затем исследования фитотехнологий для этих целей проводили в разных странах Европы и в США. Фитосистемы высокоэффективны и малозатратны в производстве, поэтому интерес к ним постепенно возрастал. К сегодняшнему времени во всем мире они признаны наиболее экономичным альтернативным способом очистки вод от самых разных загрязнителей, также рассматриваются как часть системы устойчивого развития и возобновляемого природопользования, и используются не только для промышленных, но и для муниципальных стоков. Например, в Томской области именно для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод предложено использовать биологические пруды с болотной растительностью - специально подготовленные участки естественных болот либо участки, на которые предварительно нанесен торфяной грунт.

Исследования ученых КНЦ РАН примечательны тем, что впервые фитоочистные сооружения были использованы в экстремальных арктических условиях на действующем промышленном предприятии – Оленегорском горно-обогатительном комбинате (АО «Олкон»). Именно там была сформирована система биоочистки карьерных вод, описанная в книге «Пора очищать Арктику». В 2018 году проект очистки сточных вод с помощью водных растений, реализованный АО «Олкон», победил на форуме «PEOPLE INVESTOR» в номинации «Экологическая эффективность». В настоящее время эта технология внедряется на другом предприятии – «Карельский окатыш».

Промышленники, специалисты экологических служб и все, кому интересно практическое применение научных изысканий в области охраны природы, найдут в книге «Пора очищать Арктику» массу интересного. Тут можно узнать об общих требованиях к сточным водам, традиционным и альтернативных методах их очистки, об опыте применения фитоочистных сооружений и о принципах построения ФОС, познакомиться с тем, как проходила модернизация фитосистем с использованием фитомодулей нового поколения, с их функциями и конструктивными особенностями. Ученые дают подробные сведения о том, какие именно водные и околоводные растения помогают очищать стоки в условиях Мурманской области и какие субстраты требуется применять.

Издание дополнено многочисленными фотографиями и схемами, ясно демонстрирующими, как от этапа к этапу проходили исследования, а также словарем экологических терминов. Брошюра логически продолжает методические рекомендации, вошедшие в труд «Пора озеленять Арктику. Инновационные газонные технологии для создания травяного покрова различного назначения в условиях Заполярья», который Кольский научный центр выпустил в 2020 году.

Новая книга подготовлена при организационной и финансовой помощи Оленегорскогогорно-обогатительного комбината (АО «Олкон») и экспертного центра «Проектный офис развития Арктики (ПОРА)».