Latvijas dabas resursu izpēte: kūdra, sapropelis un to izmantošanas iespējas

Viena no lielākajām Latvijas dabas bagātībām ir purvi, kas mūsdienās aizņem vairāk kā 10% no valsts teritorijas. Lielākie pēc platības ir augstā tipa purvi, kas atrodas Austrumlatvijas zemienē, Piejūras zemienē, Viduslatvijas zemienē un Ziemeļvidzemes zemienē.

Senākās ziņas par purvu nogulumu pētījumiem un kūdras ieguvi Latvijas teritorijā ir no 17. gadsimta otrās puses un 18. gadsimta sākuma, kad hercogs Jēkabs izdeva rīkojumu, kas noteica, ka, kurinot malku, jāizmanto arī kūdra. Tai laikā arī tika izdoti pirmie raksti par kūdras ieguvi un tās izmantošanu kurināšanai un lauksaimniecības vajadzībām.

Pamatotāki purvu nogulumu pētījumi Latvijas teritorijā tika uzsākti 1912. gadā. Latvijas Universitātē Lauksaimniecība fakultātē 1919. gadā tika nodibināta Purvu un kūdras izmantošanas katedra, kuru līdz 1939. gadam vadīja profesors P. Nomals. Plašāki un sistemātiskāki purvu pētījumi sākās kopš 1936. gada, kad tika nodibināta Zemes bagātību pētīšanas komisija, kas 1939. gadā pārtapa par Zemes bagātību pētīšanas institūtu.

Pēc Otrā pasaules kara palielinājās pieprasījums pēc kūdras izmantošanas enerģētikā un lauksaimniecībā, kas noteica jaunu purvu izpētes un iepriekšējo izpētes datu apkopošanas nepieciešamību. 1946. gada februārī no Zemes bagātību pētīšanas institūta Kūdras nodaļas izveidoja Latvijas PSR ZA Purvu institūtu. Tajā tika sagatavots Latvijas PSR Kūdras fonds, ko izdeva 1948. gadā. Kopš 1979. gada Latvijas purvu izpētē tika ieviesta radiolokācijas zondēšanas metode, ar kuras palīdzību var iegūt augstas precizitātes priekšstatu par kūdras slāņa biezumu, saguluma apstākļiem, uzbūvi, minerālo pamatni.

Blakus iepriekš minētajiem lietišķa rakstura pētnieciskajiem darbiem Latvijas purvos veikti zinātniski pētījumi, lai noskaidrotu klimata un veģetācijas izmaiņas purvu attīstības laikā. Mūsdienās Latvijas purvu pētījumos izmanto plašu starpdisciplināru metožu kompleksu, kas ietver gan klasiskās fizikālās, gan arī ķīmiskās, litoloģiskās, paleobotāniskās un datēšanas metodes. Purvu pētījumi veikti vairāku zinātnisko darbu, tai skaitā promocijas darbu ietvaros, tie atspoguļoti arī starptautiskos citējamos izdevumos.

Purvu pētījumi nākotnē nav iedomājami bez starpdisciplināru metožu pielietošanas un starpnozaru speciālistu sadarbības

Zemā purva kūdra ir aktuāls izpētes objekts, jo zemā tipa purvu un kūdras izmantošanas risinājumu atrašana ir ļoti būtiska gan saimnieciski, gan arī ilgtspējīgas vides attīstībai. Kā vienu no piemēriem var minēt zemā tipa kūdras resursu ieguvi jau izstrādātajos augstā tipa purvos, tas samazinātu nepieciešamību apgūt vēl neizstrādātus augstā tipa purvus un tādejādi pietiekams skaits purvu tiktu atstāts neskarts un uzturētas to vitāli svarīgās funkcijas kā ekosistēmām. Apskatot purvus plašākā mērogā, bet tai skaitā arī zemā tipa purvus, tiem var izdalīt piecas ļoti būtiskas funkcijas gan ar ietekmi uz apkārtējo vidi kā tādu, gan arī uz pašu cilvēku:

1) ražošanas funkcija - purvos uzkrājas kūdra, kas ir vērtīgs dabas resurss, taču tai pat laikā šeit pieejami arī citi resursi (saldūdens, sapropelis, dūņas, dabasgāze u.c);

2) uzturfunkcija - purvus, kā teritorijas ir iespējams izmantot dažāda rakstura saimnieciskajai darbībai - piemēram, lauksaimniecībai vai dārzkopībai;

3) regulācijas funkcija - purvi kā ekosistēmas regulē klimatu, nosaka hidroloģiskos apstākļus un substrāta sastāvu;

4) informatīvā funkcija - pētot purvus ir iespējams izzināt cilvēces vēsturi, reliģiskos un filozofiskos aspektus;

5) transformācijas funkcija - purvi ir pastāvīgi mainīga vide.

Zemā tipa kūdra ir pirmais kūdras tips pilnā purva attīstības ciklā, to var konstatēt visos trīs purvu tipos, taču atkarībā no purva tipa atšķirsies zemā tipa kūdras īpašības. Zemā tipa kūdrai ir raksturīga augsta sadalīšanās pakāpe, parasti virs 30%, bet dažos gadījumos pārsniedz arī 50%, un augsta mitruma pakāpe. Zemā tipa kūdras masu veido sabrukušas augu daļiņu anatomiskās struktūras, kas ir grūti identificējamas, un kūdru pamatā raksturo augsts humusa saturs. Humusvielu saturs, salīdzinot ar augstā tipa kūdru, zemā tipa kūdrā ir augstāks, piemēram, ja zemo kūdru izmantotu humusvielu ekstrakcijai, tās varētu iegūt vairāk nekā no tāda paša daudzuma augstā tipa kūdras.

Zemā tipa kūdras pētījumu rezultāti norāda, ka zemā tipa kūdras humusvielu pamatkomponenti ir četras funkcionālo savienojumu grupas - tie ir karboksilgrupas saturoši savienojumi, fenola grupas saturoši savienojumi, kā arī aromātiskie savienojumi un proteīnu sabrukšanas produkti. Zemā tipa kūdras pamatelementi ir ogleklis (> 40%), skābeklis ( >40%), ūdeņradis ( >5%) un slāpeklis ( >1%), kas ir līdzīgā saturā kā augstā tipa kūdrā, taču ar vienu izņēmumu, kas ir slāpeklis, - zemā tipa kūdrā tā ir vairāk. Zemā tipa kūdras funkcionālajā sastāvā dominē pret sadalīšanās procesiem paši noturīgākie savienojumi - polisaharīdi un karboksilgrupas.

Zemā tipa kūdra ir ļoti heterogēns veidojums un tāpēc ir sarežģīti atrast kādas īpašību kopsakarības starp diviem purviem, faktiski tas ir grūti pat viena purva dažādos punktos, tomēr ir vērojamas līdzības, kas nosaka kūdras īpašību mainību, un būtībā to, kas nosaka šo heterogenitāti. Tas ir organiskās un neorganiskas vielas saturs kūdrā, kūdras elementsastāvs, botāniskais sastāvs, sadalīšanās pakāpe, slāņa iegulas dziļums, vecums, kā arī gruntsūdens darbība purvā - ņemot vērā visus šos parametrus var prognozēt arī pārējās kūdras īpašības.

Viena no būtiskākajām zemā tipa kūdras īpašībām, lai izvērtētu tās potenciālu izmantošanu, ir metālu saturs, it sevišķi smago metālu saturs zemā tipa kūdrā metālu saturs ir augstāks nekā augstā tipa kūdrā. Tomēr, pētījumi norāda, ka metālu saturam kūdrā nav būtiskas ietekmes uz kūdras sastāvu un tā mainību. Metālu saturu nosaka kūdras slāņa dziļums (augšējos slāņos būs vairāk antropogēnas izcelsmes elementu, bet dziļākos slāņos -dabiskas izcelsmes elementu), vides pH līmenis, oksidācijas pakāpe un materiāla pienese no purva sateces baseina. Zemā tipa kūdras profilā dominē 13 pēc satura izplatītākie metāli, kas grupējas sārmu, sārmzemju, pārejas un citu metālu klasēs.

Lietderīgi izmantot ir iespējams ne tikai pašu kūdru, bet arī purvu teritorijas - tās var būt ar visai plašu pielietojuma spektru. Kā viens no virzieniem, kur jau tiek izmantota kūdra un tās humusvielas un potenciāli varētu tikt izmantota arī zemā tipa kūdra, ir lopkopība un veterinārija. To iespējams izmantot pakaišiem, kā piedevu mājlopu barībai gremošanas procesu un imūnsistēmas darbības uzlabošanai. Humīnskābes nostiprina šūnas, uzlabo barības vielu apriti, savukārt fulvoskābes ļauj šīs barības vielas uzņemt vairāk.

Sakarā ar to, ka zemā tipa kūdra satur vairāk humusvielu nekā augstā tipa kūdra, šis būtu vērā ņemams izpētes virziens. Zemā tipa kūdru un tās humusvielas var izmantot, piemēram, medicīnā un kosmetoloģijā. Humusvielu preparātus iespējams izmantot kā uztura bagātinātājus, organisma detoksikācijā. Jaunākie pētījumi norāda pat uz zemā tipa kūdras potenciālu dažādu saslimšanu ārstēšanā, tostarp vēža ārstēšanā. Tomēr zemā tipa kūdras izmantošanas iespēju izpētei šajā aspektā ir jāpievērš ļoti liela uzmanība, jo jāņem vērā, ka kūdras humusvielas var arī dot negatīvu efektu - piemēram, kombinācijā ar dažādām piesārņojošām vielām, - smagajiem metāliem (kas ir nopietna vides problēma), arī kombinācijā ar hlorētu ūdeni, tās var veidot arī vēzi izraisošus ķīmiskos savienojumus.

Kā viena no perspektīvām ir arī kūdras šķiedras izmantošana. Zemā tipa kūdras šķiedru kombinācijā ar vilnu var izmantot tekstilrūpniecībā, tādejādi ir iespējams iegūt izturīgu materiālu ar ārstnieciskām īpašībām. No zemā tipa kūdras var iegūt arī celulozi (zemā tipa kūdrā celulozes saturs ir augstāks nekā augstā tipa kūdrā), tādejādi to var izmantot arī papīra ražošanā, kā arī augu podiņu ražošanā. Kā vēl viens piemērs, kur zemā tipa kūdra varētu tikt izmantota, ir aktivētās ogles ražošana.

Sapropelis ir daļēji atjaunojams zemes dzīļu resurss; to veido sīkgraudaini un irdeni kontinentālo ūdeņu nogulumi ar organisko vielu saturu sausnā ne mazāku par 15%, kas sastāv galvenokārt no ūdens dzīvnieku un augu atliekām.

Sapropelis veidojas ūdenstilpēs, kurās biomasas produkcijas veidošanās ir intensīvāka nekā mineralizācijas process - tas plaši novērojams, piemēram, Āzijas un Eiropas mērenā klimata joslā un Ziemeļamerikas Lielo Ezeru reģionā. Labvēlīgus sapropeļa rašanās apstākļus nodrošina mežu teritorijas, kā arī sekliem, aizaugušiem ezeriem un purviem bagāti līdzenumi, lielu upju ielejas, turpretim mūžīgā sasaluma un kalnaini apvidi, kā arī teritorijas, kur atsedzas pamatklintājs, nav piemērotas sapropeļa ģenēzei.

Kopumā Latvijā sapropeļa resursus veido apmēram 2 miljardi m3: 700 - 800 miljoni mezeros un 1,5 miljardi m3 purvos zem kūdras slāņa. Pēc apjoma lielākie sapropeļa krājumi ir Ludzas (98 358 tūkst, m3), Rēzeknes (98 240 tūkst, m3) un Rīgas (86 573 tūkst, m3) novados. Jāpiebilst, ka Rīgas novadā dominē silikātu sapropelis, kas tiek vērtēts kā mazvērtīgs resurss ar zemu izmantošanas potenciālu. Savukārt Rēzeknes un Ludzas novados prevalē organogēni-silikātu sapropelis, kas ir piemērots augsnes mēslošanai. Salīdzinot sapropeļa ieguves iespējas dažādos Latvijas novados, zemākais sapropeļa resursu apjoms ir Bauskas apkaimē, kas lēsts tikai ap 645 tūkst. m3.

Pašlaik Latvijas tautsaimniecības veicināšanas un augstas pievienotās vērtības produktu izstrādes bioekonomikas un viedās specializācijas jomās par prioritāriem sapropeļa izmantošanas virzieniem, līdztekus aizaugošu ezeru attīrīšanas un padziļināšanas darbiem, tieši sapropeļa saistvielas īpašības var izrādīties perspektīvas. Jaunākie Latvijas Universitātē veiktie pētījumi uzrādīja, ka sapropeļa sastāvā esošās bioloģiski aktīvās vielas stimulē augu augšanu un palīdz tiem daudz efektīvāk uzņemt barības vielas. Arī mūsdienās gan sapropeļa līmvielas spējas, gan sapropelī esošo bioloģiski aktīvo komponentu kompozīcija ir perspektīvi noderīgas resursa īpašības degradētu un piesārņotu augšņu rekultivācijas pasākumos, biodegradablu podiņu un konteineru ražošanā, kā arī organogēni-minerālo mēslojumu granulu un augsnes ielabotāju izstrādē.

 

Māris Kļaviņš, Ingrida Krigere, Laimdota Kalniņa, Karina Stankeviča, Zane Vinceviča-Gaile, Vaira Obuka, Oskars Purmalis, Jānis Krūmiņš

Zinātnes Vēstnesis, 05.05.2016.

Lasīts 1393 reizes Pēdējo reizi rediģēts Piektdiena, 06 maijs 2016 09:40
Mihails Gorskis

Projekta vadītājs un zinātniskais redaktors

Mājas lapa: www.kimijas-sk.lv E-pasts Šī e-pasta adrese ir aizsargāta no mēstuļu robotiem. Pārlūkprogrammai ir jābūt ieslēgtam JavaScript atbalstam, lai varētu to apskatīt.
Pieslēdzieties, lai rakstītu komentārus
Aktīvā pozīcija: Sākumlapa Ķīmijas jaunumi Latvijas dabas resursu izpēte: kūdra, sapropelis un to izmantošanas iespējas