При добыче и переработке полезных ископаемых происходит масштабное воздействие человека на природную среду. Возникающие при этом экологические проблемы, связанные с добычей полезных ископаемых, требуют всестороннего изучения и незамедлительного решения.
Чем характеризуется добывающая отрасль?
В Российской Федерации широко развита добывающая отрасль, ведь на территории страны расположены месторождения основных видов полезных ископаемых. Эти скопления минеральных и органических образований, находящиеся в земных недрах, эффективно применяются, обеспечивая жизнедеятельность людей и производство.
Все полезные ископаемые можно разделить на три группы:
- твердые , подразделяющиеся на: уголь, руды, нерудные материалы и др.;
- жидкие , основными представителями этой категории являются: пресная, минеральная вода и нефть;
- газообразные , к которым относится природный газ.
В зависимости от назначения производится добыча полезных ископаемых следующих видов:
- рудных материалов (железных, марганцевых, медных, никелевых руд, бокситов, хромитов и благородных металлов);
- строительных материалов (известняка, доломита, глины, песка, мрамора, гранита);
- нерудных ресурсов (яшмы, агата, граната, корунда, алмазов, горного хрусталя);
- горно-химического сырья (апатитов, фосфоритов, поваренной и калийной соли, серы, барита, бром- и йодсодержащих растворов;
- топливно-энергетических материалов (нефти, газа, угля, торфа, горючих сланцев, урановых руд);
- гидроминерального сырья (подземных пресных и минерализированных вод);
- минеральных образований океана (рудоносных жил, пластов континентального шельфа и железомарганцевых включений);
- минеральных ресурсов морской воды.
На долю российской добывающей промышленности приходится четверть мирового объема добычи газа, 17% добываемой в мире нефти, 15% – каменного угля, 14% – железной руды.
Предприятия добывающей промышленности стали крупнейшими источниками загрязнения природной среды. Вещества, которые выбрасываются горнодобывающим комплексом, оказывают губительное воздействие на экосистему. Проблемы негативного воздействия добывающей и перерабатывающей промышленностей стоят очень остро, так как затрагивают все сферы жизни.
Как влияет отрасль на земную поверхность, воздух, воду, флору и фауну?
Масштабы развития добывающей отрасли поражают: при пересчете объемов добычи сырья на одного жителя планеты получится примерно 20 тонн ресурсов. Но лишь десятая часть из этого количества приходится на конечные продукты, а все остальное является отходами. Развитие горнодобывающего комплекса неминуемо ведет к негативным последствиям, основными из которых являются:
- истощение сырьевых ресурсов;
- загрязнение окружающей среды;
- нарушение естественных процессов.
Все это приводит к серьезным экологическим проблемам. Можно посмотреть на отдельных примерах на то, как влияют на окружающую среду различные виды добывающих производств.
На месторождениях ртути происходит нарушение ландшафта, образуются отвалы. При этом происходит рассеивание ртути, являющейся токсичным веществом, губительно влияющей на все живое. Аналогичная проблема возникает на разработке залежей сурьмы. В результате работ остаются скопления тяжелых металлов, загрязняющих атмосферу.
При добыче золота используются технологии для отделения благородного металла от минеральных примесей, сопровождающиеся выделением в атмосферу ядовитых компонентов. На отвалах месторождений руд урана наблюдается присутствие радиоактивного излучения.
Чем опасна добыча угля:
- деформацией поверхности и углесодержащих пластов;
- загрязнением воздуха, воды и почвы в районе расположения карьера;
- выбросом газа и пыли при выносе пустых пород на поверхность;
- обмелением и исчезновением рек;
- затоплением брошеных карьеров;
- образованием депрессионных воронок;
- обезвоживанием, засолением слоя почвы.
На территории, расположенной вблизи от рудника, происходит создание антропогенных форм (оврагов, карьеров, терриконов, отвалов) из отходов сырья, которые могут простираться на десятки километров. На них не могут расти ни деревья, ни другие растения. А стекающая с отвалов вода с токсическими веществами наносит вред всему живому на больших прилежащих площадях.
На месторождениях каменной соли происходит образование галитовых отходов, переносимых осадками в водоемы, служащие для снабжения жителей ближайших населенных пунктов питьевой водой. Вблизи разработок магнезитов происходит изменение кислотно-щелочного баланса почвы, приводящее к гибели растительности. Изменение химического состава почвы приводит к мутациям растений – изменению окраски, уродливости и т. д.
Происходит и загрязнение земель сельскохозяйственного назначения. При транспортировке полезных ископаемых пыль может разлетаться на большие расстояния и оседать на почве.
Со временем земная кора истощается, снижаются запасы сырья, падает содержание полезных ископаемых. Вследствие этого возрастают объемы добычи и количество отходов. Одним из путей выхода из сложившейся ситуации является создание искусственных аналогов природных материалов.
Защита литосферы
Одним из методов, позволяющих защитить земную поверхность от губительного воздействия горнодобывающих предприятий, является рекультивация земли. Частично решить экологическую проблему можно с помощью заполнения отходами разработок образовавшихся выемок.
Поскольку во многих породах содержится не один вид полезных ископаемых, необходимо оптимизировать технологии, производя добычу и переработку всех имеющихся в руде компонентов. Такой подход не только окажет положительное влияние на состояние окружающей среды, но и принесет немалый экономический эффект.
Как сохранить окружающую среду?
На современном этапе развития промышленных технологий необходимо предусматривать мероприятия по охране окружающей среды. В приоритете находится создание малоотходных или безотходных производств, способных значительно уменьшить губительное воздействие на экологию.
Мероприятия, помогающие решить проблему
При решении проблемы защиты окружающей среды важно использовать комплексные мероприятия: производственные, экономические, научно-технические, социальные.
Улучшить экологическую ситуацию можно с помощью:
- более полного извлечения ископаемых из недр;
- применения промышленностью попутного нефтяного газа;
- комплексного использования всех компонентов пород;
- мероприятий по очистке вод при подземных разработках;
- применения шахтных сточных вод в технических целях;
- использования отходов в других производствах.
Во время добычи и переработки минерально-сырьевых ресурсов необходимо использовать современные технологии, позволяющие сократить выбросы вредных веществ. Несмотря на затратность применения передовых разработок, вложения оправданы улучшением экологической ситуации.
Добыча газа и нефти. К чему это приводит?
Как связаны землетрясения с добычей природных ископаемых?
Уже давно установлено, что из-за добычи полезных ископаемых изменятся общий геологический круговорот Земли. Из-за этого ухудшается геологическое и биологическое состояние планеты сразу по ряду аспектов. Во-первых, залежи ископаемых переводятся человеком в другую форму химического соединения, а это очень опасно и вредно для человечества. Во-вторых, образуются в геологических слоях полости, которые могут привести к определенным проблемам. А в-третьих, бывшие геологические аккумуляции будут распределяться по поверхности земли, рассеивая при этом ряд химически опасных составов, наносящих вред планете и человечеству.
Согласно статистике США, за последние 10 лет количество землетрясений выросло очень сильно, современные ученые установили, что причина землетрясений является деятельность человека. Точнее, ученые поняли, что землетрясения увеличились из-за слишком активного и частого вмешательства людей в недра Земли. То есть рост местных разработок нефти и газа приводит к увеличению количества землетрясений, и это установлено при ряде исследований. В частности, на участке добычи полезных ископаемых между Алабамой и Монтаной, сейсмологи зафиксировали сильный рост землетрясений — исследование проводилось еще в 2001 году.
Что интересно, 2011 год буквально побил все рекорды землетрясений 20 века почти в шесть раз, а массовость такой деятельности связывается именно с добычей различных ископаемых. Одной из причин таких проблем является оставление в скважинах после бурения миллионов тонн нагнетательных вод, именно они нарушают сейсмическое равновесие. Эта причина привела к закрытию на севере Онтарио уже пяти месторождений газа, которые сильно влияли на возникновение ряда землетрясений. То же самое касается и закрытия нагнетательных скважин в Арканзасе, которые были причиной движения пластов Земли, что привели к увеличению сейсмической активности.
Факт, что добыча нефти и газа в Оклахоме и Арканзасе является прямо пропорциональной скачку землетрясений , доказан учеными еще в 2009 году. Совсем недавно в 2013 году было зафиксировано ряд землетрясений, которые связываются учеными именно с добычей ископаемых. В частности, в Кемеровской области полностью остановлены работы под землей по добыче полезных ископаемых. Геологическая служба США тогда зафиксировала толчки общей магнитудой до 5,3 рядом с местом проведения добычи. А когда началась сейсмическая активность, тут же заморозили все работы по добыче угля, жертв тогда не было, но мировое сообщество сделало выводы о связи землетрясений с добычей ископаемых в шахтах.
Сейсмологическая активность наблюдается и в Кривом Роге в Украине. Там было немало землетрясений, связанных с добычей ископанных. Это событие связывается именно с техногенной деятельностью, тогда при этом проводились взрывы для выработки ископаемых. Эти взрывы нарушили естественную среду, и соответственно, они спровоцировали выделение определенной энергии, что было установлено местными учеными. Техногенная деятельность активизировала природные структуры и тут же появились сейсмические сильные толчки. Подобные случаи также наблюдаются в других регионах, где развита промышленность и ведется добыча подземных природных ресурсов.
Сегодня существует ряд причин искусственного возникновения землетрясений, в частотности они наблюдаются из-за притока подземных вод при добыче. Разработка различных карьеров, дробильных комплексов и других объектов добычи приводят к сильным разрушениям общей земной поверхности. Этот фактор не только отрицательно влияет на саму экологию, но и приводит к сейсмоактивности.
В ходе добычи и переработки полезных ископаемых происходит большой геологический круговорот, в который вовлекаются различные системы. Вследствие этого оказывается большое воздействие на экологию региона добычи, и такое воздействие влечет за собой негативные последствия.
Масштабы добычи полезных ископаемых велики – в расчете на одного жителя Земли в год добывается до 20 тонн сырья, из которых менее 10% переходит в конечный продукт, а остальные 90% – отходы. Кроме того при добыче происходит значительная потеря сырья примерно 30 – 50%, что говорит о неэкономности некоторых видов добычи, особенно открытого способа.
Россия является страной с широко развитой добывающей отраслью, имеет месторождения основных сырьевых ресурсов. Вопросы негативного влияния добычи и переработки сырья очень актуальны, поскольку эти процессы затрагивают все сферы Земли:
- литосферу;
- атмосферу:
- воду;
- животный мир.
Влияние на литосферу
Любой способ добычи предусматривает выемку руды из земной коры, что приводит к образованию полостей и пустот, нарушается целостность коры, увеличивается трещиноватость.
В результате этого растет вероятность обвалов, оползней, разломов близлежащей к руднику территории. Создаются антропогенные формы рельефа:
- карьеры;
- отвалы;
- терриконы;
- овраги.
Такие атипичные формы имеют большие размеры, высота может достигать 300 м, а протяженность 50 км. Насыпи образуются из отходов переработанного сырья, на них не растут деревья и растения – это просто километры непригодной территории.
В ходе добычи каменной соли, при обогащении сырья, образуются галитовые отходы (на одну тонну соли приходится три–четыре тонны отходов), они твердые и нерастворимые, а дождевые воды переносят их в реки, которые часто используются для обеспечения питьевой водой населения близлежащих городов.
Решить экологические проблемы, связанные с возникновением пустот, можно путем заполнения отходами и переработанным сырьём оврагов и выемок в земной коре, образованных в результате добычи. Также необходимо совершенствовать технологию добычи, чтобы сокращать выемку пустой породы, это может в значительной мере уменьшить количество отходов.
Многие породы содержат несколько видов полезных ископаемых, поэтому возможно совмещать добычу и переработку всех компонентов руды. Это не только экономически выгодно, но и благоприятно повлияет на окружающую среду.
Еще одним негативным последствием, связанным с добычей полезных ископаемых является загрязнение ими близлежащих сельскохозяйственных почв. Это происходит во время транспортировки. Пыль разлетается на многие километры и оседает на поверхности почвы, на растениях и деревьях.
Многие вещества могут выделять токсины, которые затем попадают в пищу животным и человеку, отравляя организм изнутри. Часто вокруг магнезитовых месторождений, которые активно разрабатываются, наблюдается пустошь в радиусе до 40 км, почва меняет щелочно-кислотный баланс, и растения перестают расти, а близлежащие леса погибают.
В качестве решения этой проблемы экологи предлагают размещать перерабатывающие сырье предприятия вблизи места добычи, это также позволит сократить транспортные расходы. Например, располагать электростанции вблизи угольных месторождений.
Ну и, наконец, добыча сырья значительно истощает земную кору, с каждым годом уменьшаются запасы веществ, руды становятся менее насыщенными, это способствует большим объемам добычи и переработки. Как следствие – рост объемов отходов. Решением этих проблем может стать поиск искусственных заменителей природных веществ и их экономное потребление.
Добыча соли шахтным способом
Влияние на атмосферу
Колоссальные экологические проблемы оказывает добыча полезных ископаемых на атмосферу. В результате процессов первичной обработки добытых руд в воздух выбрасываются большие объёмы:
- метана,
- оксидов
- тяжелых металлов,
- серы,
- углерода.
Созданные искусственные терриконы постоянно горят, выбрасывая в атмосферу вредные вещества – угарный газ, углекислый газ, сернистый газ. Такое загрязнение атмосферы приводит к увеличению уровня радиации, изменению температурных показателей и увеличение или уменьшения осадков.
Во время добычи в воздух попадает большое количество пыли. Ежедневно на прилегающие к карьерам территории падает до двух килограмм пыли, в итоге почва остается погребенной под полуметровым слоем на долгие годы, а часто навсегда, и, естественно, теряет свое плодородие.
Решением данной проблемы является использование современного оборудования, снижающего уровень выбросов вредных веществ, а также использование шахтного способа добычи вместо открытого.
Влияние на водную среду
В результате добычи природного сырья сильно истощаются водоемы как подземные, так и поверхностные, осушаются болота. При добыче угля осуществляется откачка подземных вод, которые располагаются вблизи месторождения. На каждую тонну угля приходится до 20 м 3 пластовых вод, а при добыче железных руд – до 8 м 3 воды. Откачка вод создает такие экологические проблемы, как:
Кроме нефтяных пятен на поверхности воды, есть и другие угрозы для озер и рек - образование депрессионных воронок;
- исчезновение родников;
- высыхание малых рек;
- исчезновение ручьев.
Поверхностные воды страдают от загрязнений в результате осуществления процесса добычи и переработки ископаемого сырья. Так же как и в атмосферу, в воду попадает большое количество солей, металлов, токсических веществ, отходов.
В результате этого гибнут микроорганизмы, живущие в водоемах, рыба и прочая живность, человек использует загрязненную воду не только для своих хозяйственных нужд, но и в пищу. Предотвратить экологические проблемы, связанные с загрязнением гидросферы можно путем сокращения сбросов сточных вод, уменьшения расходов воды при добыче продукции, заполнением образованных пустот водой.
Этого можно добиться, совершенствуя процесс добычи сырья, использованием новых разработок в области машиностроения для добывающей отрасли.
Влияние на животный и растительный мир
Во время активной разработки крупных месторождений сырья радиус загрязнений близлежащих почв может составлять 40 км. Почва подвержена различным химическим изменениям, в зависимости от вредности перерабатываемых веществ. Если в землю попадает большое количество токсических веществ, на ней гибнут и не растут деревья, кустарники и даже трава.
Следовательно, нет пищи для животных, они либо гибнут, либо ищут новые места для обитания, происходит миграция целых популяций. Решением этих проблем должно быть снижение уровня выбросов вредных веществ в атмосферу, а также компенсационные меры по восстановлению и очищению загрязненных территорий. К компенсационным мерам относится удобрение почв, высадка лесов, организация пастбищ.
При разработке новых месторождений, когда снимается верхний слой грунта – плодородный чернозем, его можно транспортировать и распределять на бедных, истощенных местах, вблизи уже неактивных рудников.
Видео: Загрязнение окружающей среды
Представители бизнеса редко признают вредность или опасность методов своей работы. Это касается практически всех - и химических компаний, и автомобильных, и нефтегазовых. Что касается последних, то те из них, кто добывает сланцевый газ, утверждают, что методы такой добычи безвредны для окружающей среды и безопасны для людей, проживающих рядом с месторождениями.
Добывают газ методом гидроразрыва пласта и в США, и в Австралии, и в других странах. Организации, занимающиеся вопросами охраны окружающей среды, давно стараются показать то, что гидроразрыв пласта весьма негативным образом влияет на геологическую структуру месторождения полезных ископаемых, а также на местные экосистемы. Депутат австралийского парламента Джереми Бакингем не стал вести долгие дискуссии и полемизировать на тему гидроразрыва пласта, пишет RT. Он взял зажигалку, и… поджег реку в месте, с которым соседствует множество газовых скважин, где газ добывается при помощи именно такой технологии.
Судя по реакции депутата, сам он не ожидал, что эффект будет настолько сильным - газ, поднимавшийся со дна реки, воспламенился очень быстро, окружив лодку политика огнем.
«Фрекинг и деятельность газовой промышленности вызывают у австралийцев сильнейшее беспокойство. Фермеры рассказали мне, что на реке Кондамин, одной из важнейших в Австралии, начали образовываться пузырьки. Затем они превратились в крупный кипящий газовый шлейф. Я, безусловно, не ожидал, что река загорится и пламя будет полыхать в течение нескольких часов», - сообщил Бакингем в интервью RT.
В принципе, выход природного газа на поверхность - это не такая уж и редкость. Но в текущих условиях, в этом регионе, выход газа на поверхность (и не в одном месте, а в нескольких) проявился не так давно, о чем говорят местные жители.
В связи с возможным ущербом для окружающей среды добыча сланцевого газа запрещена во Франции и Болгарии. Добыча сланцевого сырья запрещена или приостановлена также в Германии, Нидерландах, ряде штатов США. О том, насколько велик вред окружающей среде, наносимый добычей сланцевого газа путем гидроразрыва пластов, ученые продолжают спорить. Кто-то утверждает, что в воде и почве рядом с проводимыми работами по гидроразрыву пласта появляются метан и множество примесей, вредных для человека, включая бензол, толуол, этилбензол и ксилолы. Некоторые специалисты считают, что изменение геологической структуры месторождения в некоторых случаях приводит к землетрясениям. Но то, что негативный эффект есть, и он достаточно велик, согласны уже практически все.
Отмечу также, что исследования на эту тематику затруднены в связи с массовым лоббированием своих интересов нефтегазовых компаний различного уровня, работающих с использованием разных методов добычи нефти и газа. Некоторые из этих компаний заинтересованы в том, чтобы добыча нефти и газа при помощи гидроразрыва пласта была прекращена. В интересах других организаций, наоборот - активизация работ в этом направлении.