Pédologues et chimistes de l'Université RUDN, avec des collègues du Centre scientifique de Kola de l'Académie des sciences de Russie, ont développé et testé une méthode de restauration des écosystèmes dans les friches technogéniques subarctiques contaminées par les déchets des entreprises de métallurgie non ferreuse. La technologie est basée sur l'utilisation de déchets miniers capables de neutraliser les composés métalliques toxiques pour les plantes. L'étude a impliqué des scientifiques de différents domaines des sciences naturelles - géochimie, la science du sol, microbiologie et écologie. L'article est publié dans la revue Recherche internationale sur la conservation des sols et de l'eau .

Le traitement industriel du minerai et la fusion des métaux non ferreux entraînent une contamination du sol par le cuivre, nickel, zinc et plomb. A forte concentration, ceux-ci sont dangereux pour l'homme et l'environnement. Les sols fortement contaminés perdent leur fertilité, et la végétation et le biote du sol sont tués et dégradés. Par conséquent, l'érosion hydrique et éolienne augmente et ces régions deviennent des friches artificielles. Les plus grandes friches artificielles du monde sont situées dans l'Arctique russe, où se trouvent d'importants gisements de métaux non ferreux et des entreprises métallurgiques ; ces milieux nordiques sont extrêmement sensibles aux influences anthropiques.

Une expérience sur le terrain sur l'utilisation des déchets miniers alcalins pour la restauration des friches artificielles dans la région de Mourmansk a été lancée par des scientifiques du Kola Science Center. Quelques années plus tard, en 2010, il a été poursuivi par les pédologues de l'Université RUDN.

Sur le site de la friche, situé à 1,5 kilomètre de l'usine de traitement des minerais sulfurés de cuivre-nickel, les scientifiques ont créé des technosols constitués de deux couches :la couche supérieure est de la vermiculite hydroponique, qui est capable de retenir l'humidité et de favoriser la croissance des plantes; la partie inférieure est constituée de déchets contenant des carbonates et des silicates de calcium et de magnésium. Des zones de contrôle à proximité ont été créées sans ajouter une couche de déchets, et les plantes sont mortes au cours de la première année de l'expérience en raison de la forte toxicité du sol.

Sur chaque site, les chercheurs ont semé un mélange de graines de graminées vivaces poussant dans des conditions nordiques :fétuque rouge (Festuca rubra L.), fétuque des prés (F. pratensis Huds), croupion sans arêtes (Bromus inermis Leyss) et festulolium émeraude (X Festulolium F. Aschers. et Graebn). Engrais complexes contenant de l'azote (16 %), du phosphore (7 %) et du potassium (13 %) ont été introduits dans le sol une fois par an (sauf la dernière année de l'expérimentation).

Sept ans après la création des tecnhosols et des semis de graminées, les chercheurs ont évalué des indicateurs d'efficacité des technologies de dépollution des friches :indicateurs de succession des sols, état du couvert végétal, et l'accumulation de métaux dans la végétation et la composante sol des écosystèmes.

Après avoir obtenu les résultats de cette expérience, les chercheurs ont évalué la qualité du sol et l'état des plantes :hauteur de l'herbe, biomasse aérienne, la teneur en métaux accumulés dans les technosols et les usines en raison des émissions de l'usine métallurgique et également la teneur en carbone organique, acides humique et fulvique, la teneur en carbone de la biomasse microbienne et l'activité des microorganismes du sol. Plus loin, les résultats ont été comparés aux données sur les caractéristiques des déchets et des sols de la friche technogénique d'origine.

Les résultats de l'étude ont montré que malgré les dépôts atmosphériques constants de métaux lourds, un processus actif de formation des sols a lieu sur les sites avec des technosols à base de déchets miniers. Ils accumulent du carbone organique, et les teneurs en substances organiques et en biomasse microbienne après sept ans de développement des technosols étaient comparables aux paramètres des sols naturels.

La biomasse maximale de la couverture herbacée était dans la variante avec l'utilisation de déchets contenant des minéraux de serpentine dans sa composition, ce qui est dû à la forte teneur en silicium disponible pour les végétaux dans les déchets, qui est un facteur de stabilité des plantes céréalières en situation de stress.

"La restauration naturelle des écosystèmes perturbés dans des conditions arctiques prend au moins 30 à 35 ans. Dans des conditions de dégradation extrême du sol et de la végétation sur les terres incultes artificielles, ce processus peut prendre des centaines d'années. Les résultats de l'expérimentation montrent que l'utilisation des déchets miniers comme composant des sols artificiels - les technosols - permet non seulement de prévenir l'érosion des sols et de créer un couvert végétal dans des conditions d'émissions constantes de métaux, mais aussi pour accélérer la récupération des sols et réduire la migration des métaux lourds dans l'environnement, ", a déclaré Viacheslav Vasenov.

Selon Vasenov, environ 100 mètres carrés du territoire ont été récupérés jusqu'à présent en utilisant la nouvelle méthode, et 10 types de déchets miniers ont été utilisés dans les expériences.

"Aujourd'hui, cette méthode est optimale en termes de coûts salariaux et d'efficacité économique, parce que la technologie est basée sur les déchets des entreprises minières, C'est, matériaux à faible coût, " conclut le chercheur.