Технология добычи сланцевого газа и влияние на экологию. Влияние добычи полезных ископаемых на экологию

Хопёрский заповедник расположен в Воронежской области. В заповеднике особо охраняемым обитателем является занесённая в Красную книгу РФ русская выхухоль. Выхухоль – типичный обитатель речных пойм. Самый крупный и ценный из грызунов в заповеднике речной бобр. В Новохопёрском районе, в непосредственной близости от заповедника, скоро начнётся разработка медно-никелевых месторождений: добыча и первичное обогащение никелевых руд. На обогатительной фабрике будет использоваться технология, при которой понадобится много воды: на 1 т породы – 9 т воды. Экологи обеспокоены тем, что горно-обогатительное производство окажет негативное влияние на среду обитания охраняемых в заповеднике животных, в том числе выхухоли и бобра.

14 Каковы возможные негативные последствия добычи медно-никелевых руд в Новохопёрском районе для реки Хопёр – среды обитания охраняемых животных? Укажите два последствия.




В ответе названы любые два из перечисленных последствий: при


Примеры ответов :
	Выхухоль и бобры обитают в реке. Когда начнётся добыча
	руды, вода загрязнится, и животные не смогут в ней жить.
	Для обогащения нужно много воды, её будут брать из реки,
	и она обмелеет.
	Речные воды могут быть загрязнены, уровень воды в реке
	упадёт, и исчезнет привычное для животных место
	обитания.
	Загрязнение воды, рыба погибнет
В ответе названо только одно из перечисленных последствий: при
добыче руд может произойти загрязнение вод реки Хопёр, падение
уровня воды в реке, уменьшение поголовья рыбы.
Примеры ответов :
	Будут брать много воды для производства, река обмелеет.
	Вода реки станет более грязной.
	Из реки уйдет рыба, которой, возможно, питается
	выхухоль

	Критерии оценивания заданий с развёрнутым ответом

В ответе ничего не говорится ни о загрязнении вод реки Хопер, ни
о падении уровня воды в реке, ни об уменьшении поголовья рыбы.
Примеры ответов :
	Добыча медно-никелевых руд отрицательно скажется на
	реках Воронежской области.
	Будут нарушены ландшафты
		Максимальный балл

Ознакомьтесь с картой, показанной на рисунке.

ГИА, 2013 г.

ГЕОГРАФИЯ

20 Школьники выбирают место для игры в футбол. Оцените, какой из участков, обозначенных на карте цифрами 1, 2 и 3, больше всего подходит для этого. Для обоснования своего ответа приведите два довода.

Ответ запишите на отдельном листе или бланке, указав сначала номер задания.



	(допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла)
В ответе говорится о том, что больше всего подходит участок 1, и
приведено два обоснования , из которых очевидно, что учащийся


поверхности.
Примеры ответов :
	Участок 1		лучше всех остальных, потому что там
	горизонтальная поверхность и луг.
	На участке 2 местность заболочена, а участок 3 на склоне,
	поэтому участок 1 самый лучший.
Должен быть участок с горизонтальной поверхностью, а
		3 наклонный. Участок 2 болотистый. Ответ:
	участок 1
В ответе говорится о том, что больше всего подходит участок 1 ,и
приведено одно обоснование , из которого очевидно, что учащийся
умеет определять крутизну склонов по расстоянию между

поверхности.

В ответе говорится о том, что больше всего подходит участок 2
или 3 ,и приведеноодно обоснование , из которого очевидно, что
учащийся умеет определять крутизну склонов по расстоянию

характер поверхности.
Примеры ответов :
	Участок 1, потому что там луговая растительность.
	Участок 1, потому что там горизонтальная поверхность.
	Участок 3, потому что там луг.
	Участок 2, потому что там плоский рельеф

		Критерии оценивания заданий с развёрнутым ответом

В ответе назван участок 1 без обоснования или с неверным
обоснованием.

В ответе назван любой участок и приводится обоснование, из
которого не следует, что учащийся умеет определять крутизну
склонов по расстоянию между горизонталями или читать условные
знаки, обозначающие характер поверхности.
Примеры ответов :
	Я думаю, это участок 1, потому что он лучше.
	Участок 3 лучше.
		Максимальный балл

В октябре 2011 г. в Краснодарском крае была введена в эксплуатацию первая очередь современного рисоперерабатывающего комплекса, включающая рисовый завод, фасовочное производство, складской терминал, административный корпус и весь комплекс инженерных сооружений. Мощность завода – 40–45 тыс. т риса-сырца в год.

23 Какая особенность сельского хозяйства Краснодарского края способствовала выбору на его территории места для строительства рисоперерабатывающего комплекса?

Ответ запишите на отдельном листе или бланке, указав сначала номер задания.



(допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла)
В ответе говорится о развитии рисосеяния в Краснодарском крае.
Примеры ответов :
Краснодарский край – один из немногих регионов России, где
производят рис. Его удобно перерабатывать на месте сбора

Одно из направлений сельского хозяйства края –
рисоводство. Близость к полям, где выращивают рис, и
обусловила размещение здесь		рисоперерабатывающего
комплекса
В ответе ничего	не говорится о	развитии рисосеяния в
Краснодарском крае.
Пример ответа :
Здесь благоприятные природные условия
Максимальный балл

Уголь - первое ископаемое топливо, которое начал использовать человек. В настоящее время в качестве энергоносителей применяются по большей мере нефть и газ. Однако, несмотря на это, угольная промышленность продолжает играть важнейшую роль в экономике любой страны, в том числе и России.

Статистические данные

В 50-е годы прошлого столетия доля угля в топливно-энергетическом балансе России составляла 65 %. В последующем она постепенно сокращалась. В особенности серьезный спад начался в 70-е годы, после открытия газовых месторождений в Сибири. Во времена кризиса 90-х интерес энергетиков к этому виду топлива окончательно упал. Многие ГЭС, изначально спроектированные для работы на угле, были переоборудованы под газ.

В последующие годы добыча твердого топлива у нас в стране немного возросла. Однако развивается угольная промышленность России, несмотря на действующие программы по ее реанимации, и в наше время довольно-таки медленно. В 2015 г. добыча в России составила около 360 млн тонн. При этом российские компании закупили около 80 млн тонн. В советские времена, даже после начавшейся в 70-е «газовой паузы», этот показатель составлял 716 млн т (1980-82 гг.). Причем в 2015 г., по словам представителей Минэкономразвития, сократились и инвестиции в отрасль.

Угольная промышленность: структура

Видов добываемого угля существует всего два: бурый и каменный. Последний имеет большую энергетическую ценность. Однако запасов каменного угля в России, как и во всем мире, не слишком много. На долю бурого приходится целых 70 %. Добываться твердое топливо может двумя способами: открытым и шахтным. Первый метод используется тогда, когда расстояние от поверхности земли до пласта составляет не более 100 м. Шахтным способом уголь может добываться на очень большой глубине - в тысячу и более метров. Иногда используется также комбинированная методика разработки.

Помимо предприятий, занимающихся добычей этого вида твердого топлива шахтным и открытым способом, в структуру угольной отрасли включены обогатительные фабрики и производства по брикетированию. Природный уголь, а в особенности бурый, имеет обычно не слишком высокую теплотворную способность из-за содержащихся в нем примесей. На обогатительных фабриках его дробят и просеивают через сетку в воду. При этом само твердое топливо всплывает наверх, а частицы пород оседают на дно. Далее уголь высушивают и обогащают кислородом. В результате его тепловая способность значительно повышается.

Брикетирование в зависимости от показателей давления при обработке может производиться с применением связующих или без них. Такая обработка значительно повышает температуру сгорания угля.

Основные потребители

Приобретают уголь у добывающих компаний в основном предприятия топливно-энергетического комплекса, а также металлургической отрасли. Бурый уголь используется по большей мере в котельных. Также иногда его применяют в качестве топлива на ТЭЦ. Потребителями каменного угля являются по большей части металлургические предприятия.

Основные бассейны России

Самым крупным каменноугольным бассейном у нас в стране (и в мире) является Кузбасский. Здесь добывается 56 % всего российского угля. Разработки ведутся как открытым, так и шахтным методом. В европейской части России наиболее крупным и развитым районом является Печорский угольный бассейн. Твердое топливо здесь добывается шахтным способом с глубины до 300 м. Запасы бассейна составляют 344 млрд тонн. К наиболее крупным месторождениям также можно отнести:

Качко-Ачинский угольный бассейн. Расположен в Восточной Сибири и дает 12 % всего российского угля. Добыча осуществляется открытым способом. Качко-Ачинский бурый уголь является самым дешевым в стране, но при этом и самым низкокачественным.
Донецкий каменноугольный бассейн. Добыча ведется шахтным способом, а поэтому себестоимость угля довольно-таки высока.
Иркутско-Черемховский угольный бассейн. Добыча угля ведется открытым способом. Себестоимость его невысока, однако из-за большой удаленности от крупных потребителей используется он в основном только на местных электростанциях.
Южно-Якутский угольный бассейн. Находится на Дальнем Востоке. Добыча ведется открытым способом.

Также довольно-таки перспективными в России считаются угольные бассейны Ленинский, Таймырский и Тунгусский. Расположены все они в Восточной Сибири.

Основные проблемы угледобывающей отрасли России

Причин, по которым угольная промышленность у нас в стране развивается довольно-таки медленно, существует несколько. В первую очередь к проблемам этой отрасли народного хозяйства относят:

затянувшуюся «газовую паузу»;
значительную удаленность мест добычи от основных потребителей.

Также серьезными проблемами угольной промышленности в современной России считаются загрязнение окружающей среды и тяжелые условия труда рабочих.

Газ или уголь?

Таким образом, не особенно хорошо угольная промышленность России развивается прежде всего из-за нежелания потребителя переходить с голубого топлива на твердое. И неудивительно. Газ у нас в стране стоит очень недорого. Однако эта проблема угольной отрасли, по всей видимости, будет решена в довольно-таки короткие сроки. Дело в том, что «газовая пауза» близка к своему исчерпанию. По оценкам «Газпрома», продлится она еще не более 6-7 лет. Все дело в истощении наиболее рентабельных месторождений голубого топлива в России.

В связи с этим уже сегодня разрабатываются и начинают претворяться в жизнь программы, направленные на развитие угольной промышленности и внедрение технологий, основанных на использовании твердого топлива, по всей производственной цепи народного хозяйства.

Проблема удаленности от потребителей

Это, пожалуй, самая серьезная проблема угольной промышленности на сегодняшний день. Крупнейший бассейн России, Кузбасский, к примеру, расположен в 3000 км от ближайшего порта. Большие транспортные затраты приводят к понижению рентабельности шахт и разрезов и увеличению стоимости угля. Ситуацию усугубляет довольно-таки слабая развитость железнодорожных путей в Восточной Сибири.

Разумеется, в программах развития угольной промышленности уделяется внимание в том числе и этой проблеме. Одним из способов ее решения является вертикальная интеграция предприятий отрасли. Предлагается, к примеру, организовывать на базе шахт объекты энергетики малой и средней мощности. Такая реконструкция может быть без особых затрат произведена путем установки на шахтных котельных турбогенераторов.

Новые предприятия угольной промышленности, занимающиеся обогащением и брикетированием твердого топлива, также могут стать одним из решений этой проблемы. Очищенный уголь, конечно же, стоит дороже природного. А поэтому затраты на его перевозку окупаются быстрее.

Экологические проблемы

Разработка угольных пластов, а в особенности открытым способом, негативно влияет на окружающую среду. При этом проблемы могут быть такими:

изменение ландшафтов;
оседание земной поверхности и эрозия почвы;
выбросы метана из шахт;
загрязнение воды и воздуха;
возгорание угля в отвалах и шахтах;
отторжение земельных участков под хранение отходов добычи.

Решением экологической проблемы добычи угля может стать прежде всего принятие ряда нормативов и законов, регулирующих все этапы разработки месторождений. При этом следует стимулировать предприятия к осуществлению контроля за их соблюдением на всех этапах разработки угольных пластов.

Воздействие на здоровье человека

Добыча угля и разработка пластов в густонаселенных районах европейской части значительно усугубляет такие проблемы:

снижение продолжительности жизни;
увеличение количества врожденных аномалий у детей;
повышение количества нервных и онкологических заболеваний.

В особенности актуальны эти проблемы могут быть в районе Подмосковного, Качко-Ачинского и Южно-Якутского бассейнов. В данном случае решением проблемы может также стать разработка разного рода нормативов, направленных на внедрение новых способов организации добычи, позволяющих сохранить чистоту окружающей среды.

Профессиональные заболевания

Проблемы угольной промышленности на самом деле многочисленны. Однако профессиональные заболевания являются, пожалуй, одной из самых актуальных. В особенности неблагоприятное влияние несоблюдение экологических норм производства оказывает на работающих в шахтах людей. Производства этой специализации считаются едва ли не самыми опасными и вредными для здоровья на сегодняшний день.

Болеть работники угольной промышленности могут такими заболеваниями:

пневмокониозы;
пылевые и хронические бронхиты;
силикоз и кониотуберкулез;
зрительное и слуховое перенапряжение;
нервно-психические патологии;
радикулопатия;
артроз, катаракта, вибрационная болезнь.

Легочные заболевания возникают в результате вдыхания шахтерами угольной пыли и вредных газов. Зрительное и слуховое перенапряжение случается из-за нерационального освещения и тяжелых условий труда. Причиной нервно-психических заболеваний и радикулопатии также обычно является перенапряжение. Вибрационная болезнь и артроз связаны прежде всего с особенностями самого процесса добычи угля.

Нормы по разного рода вредным факторам в России приняты уже очень давно. А поэтому решением проблемы профессиональных заболеваний рабочих в такой отрасли, как угольная промышленность, может стать только неукоснительное следование им. Тем более что на сегодняшний день ситуация в плане развития профессиональных заболеваний шахтеров крайне неблагоприятная. По статистике, их уровень превышает средние по промышленности в 9 раз.

Производственный травматизм

Профессия шахтера, помимо всего прочего, является еще и одной из самых опасных в мире. В разрабатываемых угольных пластах всегда содержится ядовитый и взрывоопасный газ - метан. К его возгоранию может привести любая искра, появившаяся в процессе функционирования шахтного оборудования. В результате взрыва и последующего обвала слоев угля рабочие могут не только получить травму, но и погибнуть.

Предотвратить производственный травматизм по этой причине можно путем совершенствования средств предотвращения возгорания метана и угольной пыли. Базироваться разработка систем защиты должна прежде всего на автоматическом создании в шахтах взрывопреграждающей среды. На выработках должны распыляться ингибиторы реакции окисления метана кислородом. Газодисперсная предохранительная среда должна создаваться непрерывно. Любые опасные факторы взрыва следует снижать до безопасных пределов.

Также необходимо обеспечивать постоянную вентиляцию шахт, исключить возможность возникновения электрических разрядов и т. д. Конечно же, профессия шахтера в этом случае не станет легче. Но возможно, она будет гораздо более безопасной.

Проблема безработицы и ее решение

На сегодняшний день в России полностью закрыты нерентабельные шахты, в результате чего удалось избавиться от слабых звеньев производственной цепи, требующих, помимо всего прочего, еще и значительных вложений. Рост прибыли угледобывающих компаний в последнее время связан также с началом разработки действительно перспективных и выгодных шахт. Внедрение новейших технологий и оборудования вызвало, однако, проблему занятости жителей шахтерских поселков, поскольку потребность в ручном труде снизилась.

Министерство энергетики и угольной промышленности России, надо отдать ему должное, к этой проблеме отнеслось очень серьезно. Все сокращенные работники получили хорошую социальную защиту. Многим была предоставлена возможность устроиться на перерабатывающие предприятия угольной промышленности. Ведь с ростом добычи твердого топлива увеличилось и их количество.

Перспективы развития угольной промышленности в России

Предприятия, занимающиеся разработкой пластов твердого топлива в России, могут быть действительно очень прибыльными. Дело в том, что у нас в стране много таких месторождений, на которых выработка угля может вестись дешевым открытым способом. К примеру, угольная промышленность Украины на данный момент находится не в лучшем состоянии, именно потому, что пласты на территории этой страны залегают очень глубоко. Разрабатывать их приходится шахтным методом. Украинский уголь стоит в несколько раз дороже европейского, а поэтому о конкуренции не может быть речи.

В России же угольная промышленность является действительно перспективной. Интенсивное ее развитие может быть обеспечено только путем дальнейшего совершенствования технологий добычи и снижения издержек производства.

К настоящему времени приоритетными направлениями этой сферы топливно-энергетического комплекса являются:

масштабная модернизация производства;
вовлечение в обработку наиболее перспективных запасов;
разработка антикризисных мер;
снижение затрат на техническое перевооружение уже имеющихся малоперспективных шахт и разрезов.

Запасы и их характеристика

Достойных внимания перспективных месторождений, таким образом, в России имеется много. Печорский угольный бассейн, Кузбасс и другие выработки способны обеспечивать страну твердым топливом еще столетиями. Кондиционные запасы угля у нас в стране превышают 4 трлн тонн. То есть при текущей добыче в 300-360 млн тонн в год ресурсов хватит еще примерно на 400 лет.

Угольные бассейны на территории России многочисленны, а пласты доступны для разработки. Освоение последних не имеет практически никаких ограничений. Ко всему прочему, добываемое у нас в стране твердое топливо в большинстве случаев отличается очень хорошими качествами, а поэтому ценится на европейском рынке. Уголь, характеристики которого выше, чем у российского, поставляется только из Северной Америки и Австралии.

Вывод

Таким образом, основной задачей инновационного развития угольной промышленности в России являются:

повышение безопасности добычи;
внедрение новых технологий по переработке угля;
вертикальная интеграция угольной отрасли промышленности.

Определяя политику и перспективы развития угольной промышленности, нужно сформировать эффективный механизм государственного регулирования, а также разработать систему экономических мер, способствующих активному движению инвестиций. Помимо этого должен быть принят комплекс организационных и законодательных мер, направленных на гармонизацию структуры топливно-энергетического баланса государства и обеспечивающих опережающий рост потребления угля в основном на ТЭЦ.

Обследовано и проанализировано более 200 месторождений по добыче ОПИ в Белгородской области. Разработка месторождений ОПИ осуществляется в основном открытым карьерным способом, экономически эффективным и перспективным. Существенным недостатком разработки месторождений является негативное влияние на окружающую среду, выраженное в воздействии на атмосферный воздух в результате пыле- и газообразования, на поверхностные и подземные воды, на земельные ресурсы в виде деградации почв, выведения нарушенных земель из оборота по окончании разработки полезных ископаемых и др. Данное исследование позволило оценить степень воздействия разработки месторождений по добыче ОПИ на окружающую среду. Обосновано, что ориентировочная СЗЗ, согласно СНиПа, является достаточной для всех месторождений. При правильной эксплуатации и своевременной рекультивации воздействие карьеров не оказывает существенного воздействия на прилегающую территорию за границей СЗЗ.

Ключевые слова: общераспространенные полезные ископаемые (ОПИ)

месторождение

санитарно-защитная зона (СЗЗ)

предельно-допустимая концентрация (ПДК)

1. Корнилов А.Г. [и др.] Влияние флотационных технологий на состояние земельных ресурсов // Недропользование – XXI век. – 2012. – № 4.

2. Назаренко Н.В. Закономерности пространственного распределения карьеров ОПИ в Белгородской области и их воздействие на окружающую среду // Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах: материалы IV Междунар. научн. конф. 11-14 октября 2010 г. – М. ; Белгород: Константа, 2010.

3. Назаренко Н.В. Особенности развития экзогенных геоморфологических процессов при разработке месторождений общераспространенных полезных ископаемых в Белгородской области / Назаренко Н.В., Фурманова Т.Н. // Антропогенная геоморфология: наука и практика: материалы XXXII Пленума Геоморфологической комиссии РАН (г. Белгород, 25-29 сентября 2012 г.). – М. ; Белгород: ИД «Белгород», 2012.

4. Назаренко Н.В. Проблемы рекультивации нарушенных земель на карьерах общераспространенных полезных ископаемых в Белгородской области и пути их решения / Н.В. Назаренко [и др.] // Проблемы региональной экологии. – 2011. – № 2.

5. Защита от шума: СНиП 23-03-2003. – М. : Госстрой России, 2004.

6. Об охране атмосферного воздуха: Федеральный закон Российской Федерации от 4 мая 1999 г. № 96-ФЗ (в редакции 31 декабря 2005 г.).

7. Об охране окружающей среды: Федеральный закон Российской Федерации от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ (в редакции 31 декабря 2005 г.).

Общераспространенные полезные ископаемые (ОПИ) являются важнейшим компонентом ресурсного потенциала Белгородской области. ОПИ - это сырьевая основа для дорожного строительства, производства строительных материалов и т.д. В настоящее время процесс развития и перспективы использования ОПИ характеризуются отсутствием современных прогнозно-поисковых исследований, включая геолого-экономические оценки выявленных объектов общераспространенных полезных ископаемых, а также социально и экономически обоснованных программ развития и использования месторождений ОПИ. В связи с постоянно растущими потребностями строительного комплекса в сырье в староосвоенных регионах происходит неконтролируемое истощение полезных ископаемых, иррациональное извлечение которых приводит к негативному воздействию не только на окружающую природную среду, но и на условия проживания и здоровье населения в районах интенсивной добычи ОПИ .

В Белгородской области в настоящее время разрабатывается свыше 300 карьеров ОПИ. Прогнозные запасы мела, глин и песка практически не ограничены и распространены равномерно по всей территории области. Более 50% карьеров вначале располагались на склонах балок и оврагов, а затем, углубляясь и расширяясь, стали захватывать пахотные угодья. Примерно 25% карьеров располагается в поймах рек и около 20% - в оврагах и балках. В связи с незначительной глубиной залегания данных полезных ископаемых их добыча в основном ведется экономически эффективным открытым способом, но встречается и подземная разработка месторождений, в частности, при попутной добыче мела производятся сооружение подземных овощехранилищ .

Существенным недостатком разработки месторождений ОПИ является негативное влияние на окружающую среду, выраженное в воздействии на атмосферный воздух, на поверхностные и подземные воды, на земельные ресурсы и др.

В связи с принадлежностью к различным географическим ландшафтным зонам, дифференциацией по физико-механическим свойствам и условиям залегания общераспространенных полезных ископаемых имеют место определенные особенности воздействия открытой разработки на окружающую среду и здоровье занятых в производстве людей.

В настоящее время одной из основных задач является выявление зависимостей добычи минерального сырья от инженерно-геологических, гидрологических и экологических особенностей различных ландшафтных районов, геоэкологическая оценка глубины и масштабов воздействия на окружающую среду, разработка эффективных предложений по снижению негативного воздействия и рациональному использованию природных ресурсов, а также предложения по минимизации этих воздействий на окружающую среду.

Основными видами воздействия на среду при разработке карьеров являются:

Изъятие природных ресурсов (земельных, водных);

Загрязнение воздушного бассейна выбросами газообразных и взвешенных веществ;

Шумовое воздействие;

Изменение рельефа территории, гидрогеологических условий площадки строительства и прилегающей территории;

Загрязнение территории землеотвода образующимися отходами и сточными водами;

Изменение социальных условий жизни населения.

Принципы оценки негативного воздействия на состояние экосистемы заключаются в выборе максимальной нагрузки технологического процесса на каждый из компонентов окружающей среды с учетом потребления энергоресурсов при штатной и неблагоприятной по метеоусловиям ситуации, сравнении с установленными нормативами предельно допустимых концентраций воздействия на здоровье людей, объекты животного мира и растительность, а также рекреационные территории. При анализе этих воздействий разрабатываются оптимальные схемы, модели и методы уменьшения негативного антропогенного воздействия на экосистемы .

Разработка месторождения полезных ископаемых открытым способом оказывает негативное влияние на атмосферный воздух в результате пыле- и газообразования. Основными источниками воздействия являются выемочно-погрузочные и вскрышные работы, работы по отвалообразованию, внутренние и внешние отвалы, переэкскавация навалов породы, дорога, дробление сырья. Пыль в зависимости от добываемого сырья представляет собой пыль неорганическую с содержанием диоксида кремния ниже 20% - при добыче суглинков, 20-70% - при добыче глин и песка, свыше 70% - при добыче опоки. Концентрация пыли при выемочно-погрузочных работах зависит от крепости и естественной влажности горной породы, объема одновременно разгружаемой породы, высоты разгрузки, угла поворота экскаватора. Завышение высоты разгрузки приводит зачастую к обрушению верхней части уступа и повышению запыленности в 1,5-5 раз.

При транспортировании сырья по внутрикарьерным дорогам пылевыделение осуществляется с поверхности нагруженного в кузов автосамосвала материала и взаимодействия автомобильных колес с поверхностью дороги. Интенсивность и объем пылеобразования зависят от скорости движения, грузоподъемности автомашин, а также от типа дорожного покрытия.

Общим для всех способов отвалообразования является образование больших незакрепленных поверхностей (плоскостных источников), которые при неблагоприятных условиях приводят к интенсивному пылеобразованию, зависящему от вида материала, гранулометрического состава, метеорологических условий.

При работе автомобильного транспорта и спецтехники загрязнение атмосферы в зоне влияния карьера и в самом карьере происходит при работе двигателей дорожно-строительной техники и автотранспорта, выделяющих азота диоксид, азота оксид, бензин, оксид углерода, оксид серы и сажу.

Для моделирования гипотетической ситуации среднестатистического карьера по добыче ОПИ нами был выбран условно максимальный карьер, с наибольшим ареалом разработки по всем видам добываемого сырья (мел, песок, глина). Также учитывалась максимальная нагрузка обслуживающего автотранспорта с 8-часовым рабочим днем, без выходных.

Оценка степени загрязняющего воздействия на атмосферный воздух проводится по самому напряженному этапу производства работ в карьере, характеризующемуся наибольшими выбросами загрязняющих веществ. Методика оценки воздействия заключается в сравнении максимальных приземных концентраций при рассеивании загрязняющих веществ на границах санитарно-защитной зоны карьера, ближайшей жилой застройки, акватории водных объектов, особо охраняемых природных территорий и лесополос с установленными нормативами ПДК воздействия на здоровье людей, объекты животного мира и растительность, рекреационные территории.

Данные результаты свидетельствуют, что при разработке карьера любого из видов добываемого сырья уровень негативного воздействия находится в рамках допустимых нормативов, а основным загрязнителем воздушной среды является специализированный автотранспорт. При работе автотранспорта основным загрязняющим веществом является диоксид азота, но на границе СЗЗ его концентрация не превышает 1 ПДК, а пыль неорганическая (глина, песок, мел) на границе СЗЗ ниже 0,1 ПДК (табл. 1).

Таблица 1 - Динамика рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере при добыче ОПИ

Загрязняющие вещества, выделяющиеся в атмосферу при разработке карьера	На глиняных карьерах (доли ПДК)	На меловых карьерах (доли ПДК)	На песчаных карьерах (доли ПДК)

0301 - Азота диоксид
0328 - Углерод
0330 - Серы диоксид
0337 -Углерода оксид
0703 - Бенз[а]пирен
2704 - Бензин
2908 - Пыль неорг.: 70-20% двуокиси кремния
2908 - Пыль неорг., ниже 20% двуокиси кремния

Анализ данных показал, что на всех карьерах основным источником загрязнения воздушной среды является автотранспорт, обслуживающий карьер; пыль при добыче, погрузке и перевозке не оказывает существенного загрязнения. Согласно СНиП, санитарно-защитная зона карьеров составляет для мела - 500 м, песка - 300 м, глин - 300 м . Ориентировочная СЗЗ для всех карьеров с аналогичными параметрами и ниже является достаточной.

Основными источниками внешнего шума являются двигатели дорожно-строительной техники. Оценка уровня шума, проникающего с производственной зоны на селитебную территорию, заключается в сравнении расчетного уровня шума в расчетной точке (ближайшая жилая зона) для одновременно работающей техники с допустимым уровнем шума для объектов, расположенных на этой территории (жилых домов). Нормирование шума проводится для дневного и ночного времени суток.

Шумовые характеристики принимаются по паспортным данным используемой в карьере спецтехники и автотранспорта. Допустимые уровни звука составляют для жилых кварталов 40 дБА в дневное время и 30 дБА в ночное время .

Снижение уровня звука шумозащитным экраном изменяется от 38,66 до 47,21 дБА, в зависимости от удаления источника звука от жилой зоны.

Расчетный уровень звука при удалении от источника шума на расстояние 225 м без экрана составит 34,8 дБА, что соответствует допустимому уровню звука в дневное и ночное время на прилегающей к жилой зоне территории. При работе на глубине 2-3 м в карьере уровень звука не достигнет жилой зоны (-3,86 дБА). При удалении жилой зоны на 1400 м от источника шума уровень звука без экрана (работа на поверхности) составит 13,9 дБА.

Расчетным методом установлено, что шум автотранспорта и спецтехники, работающего согласно технологической схеме (не более двух единиц техники на площадке одновременно) как в дневное, так и в ночное время, не оказывает вредного влияния на прилегающую застройку. Взрывные работы на всех карьерах по добыче ОПИ в Белгородской области не применяются. В связи с этим данные расчеты проводить не целесообразно.

Воздействие на территорию оценивается размером изымаемой для размещения объекта площади, категорией изымаемых земель, изменением состояния нарушаемого почвенного покрова, образованием новых форм рельефа (котлованов и отвалов).

Воздействие на геологическую среду определяется глубиной разработки и возможными осложнениями (затопление подземными водами, развитие экзогенных процессов). Механизм отрицательного влияния малых карьеров на природную среду аналогичен влиянию вскрышных работ горнорудных предприятий, отличаясь только масштабностью. Площадь, занимаемая каждым карьером и отвалом, не превышает 5-15 га и в зависимости от места расположения оказывает иногда специфическое влияние на окружающую среду. Горные работы приводят к активизации некоторых рельефообразующих процессов. Для оценки природных предпосылок развития нарушенных земель нами проведен морфометрический анализ рельефа исследованных областей с составлением картосхемы «Нарушенные земли в зоне влияния карьеров по добыче ОПИ» (рисунок 1), выполненной в масштабе 1:200000. Натурные наблюдения проводились непосредственно в полевых условиях .

Рис. 1. Нарушенные земли в зоне влияния карьеров по добыче ОПИ.

Массовая разработка общераспространенных полезных ископаемых большим количеством малых карьеров, хотя и не приводит к появлению техногенного рельефа большого площадного распространения, однако при длительной их эксплуатации и отсутствии

рекультивационных работ на стихийно разрабатываемых выемках провоцируется выветривание, оползневые, обвально-осыпные, просадочные явления, эрозионный размыв, дефляция, накопление техногенного слоя пород, подтопление. Кроме того, в ряде случаев при производстве горных работ допускаются нарушения поверхности пологих склонов проходами плугов бульдозеров вдоль и поперек склонов с образованием длинных борозд, узких траншей или беспорядочных «закопушек». В последующем они становятся источниками повышенного протекания процессов оврагообразования, которые могут тянуться на несколько километров .

Нагрузка на территорию землепользования и систему поверхностных и подземных вод при проведении добычных работ выражается в возможном загрязнении почвогрунтов и зоны аэрации отходами производства и потребления и сточными водами. Для оценки воздействия определяются объемы формируемых сточных вод и отходов производства и потребления и рациональная схема водопотребления и водоотведения и обращения с твердыми отходами.

Воздействие на животный мир на рассматриваемых территориях выражается в исключении площади отвода земель как местообитания, в факторе беспокойства, связанного с присутствием людей, работой техники и движением автотранспорта. На время производства работ участки, занятые карьерами, будут естественным образом исключены из пути сезонной миграции млекопитающих. Планируемая деятельность вызывает смену биотопов и перемещение их на прилегающую территорию с идентичными характеристиками, что не отражается на состоянии популяций распространенных в районе видов животных вследствие незначительных площадей карьеров.

Воздействие на растительность при производстве карьерной добычи выражается в изъятии земель, нарушении почвенного покрова и естественного травостоя. По окончании работ предусматривается рекультивация нарушаемых земель до уровня пастбищных сельхозугодий или рекреационных объектов, что приведет к восстановлению естественной среды обитания растительности и животных.

В дополнение к перечисленным проблемам существуют и другие, не менее острые, связанные с использованием отработанных карьеров как мест складирования бытовых отходов и использованием их как несанкционированных свалок .

Данное исследование проведено при поддержке федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, в рамках мероприятия 1.3.1 «Проведение научных исследований молодыми учеными - кандидатами наук» по государственному контракту № П1363.

Рецензенты:

Корнилов А.Г., доктор географических наук, профессор, зав. кафедрой географии и геоэкологии ГГФ НИУ БелГУ, г. Белгород.

Сергеев С.В., доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой прикладной геологии и горного дела ГГФ, НИУ БелГУ, г. Белгород.

Библиографическая ссылка

Назаренко Н.В., Петин А.Н., Фурманова Т.Н. ВОЗДЕЙСТВИЕ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПО ДОБЫЧЕ ОБЩЕРАСПРОСТРАНЕННЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ НА ОКРУЖАЮЩУЮ ПРИРОДНУЮ СРЕДУ // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=7401 (дата обращения: 14.03.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

Начало освоения минеральных богатств на Южном Урале относится к эпохе бронзы. Медь начали добывать примерно 4 тыс. лет назад. Самым крупным из известных нам сегодня древних рудников был Каргалинский, расположенный недалеко от Оренбурга. Здесь древни рудокопы разрабатывали рудистые песчаники, содержащие такие минералы меди, как халькопирит, борнит и малахит. Содержание меди в этих рудах достигало 8-10% и более.

Масштабы добычи минерального сырья увеличиваются ежегодно. Это связанно не только с ростом потребления тех или иных минералов, пород, но и с уменьшением содержания в них полезных компонентов. Если раньше на Урале, в Челябинской области обрабатывались полиметаллические руды с содержанием полезных элементов 4-12%, то теперь разрабатываются бедные руды, где содержание ценных элементов едва достигает 1%. Для того, чтобы получить из руды тонну меди, цинка, железа, необходимо добыть из недр гораздо больше породы, чем в прошлом.

Любой способ добычи полезных ископаемых значительно влияет на природную среду. Особое влияние испытывает верхняя часть литосферы.

При любом способе добычи происходит значительная выемка пород и их перемещение. Нарушается целостность определенного объема пород, увеличивается их трещиноватость, появляются крупные полости, пустоты.

Откачка воды из карьеров и шахт создает обширные депрессионные воронки, зоны снижения уровня водоносных горизонтов. При карьерной добыче диаметры этих воронок достигают 10-15 км, площади – 200-300 кв.км.

Проходка шахтных стволов приводит также к соединению и перераспределению вод между ранее заброшенными водоносными горизонтами, прорывам мощных потоков воды в туннели, забои шахт, что значительно затрудняет добычу.

Истощение грунтовых вод в районе горных выработок и осушение поверхностных горизонтов сильно влияют на состояние почв, растительного покрова, величину поверхностного стока, обуславливают общее изменение ландшафта.

Создание крупных карьеров и шахтных полей сопровождается активизацией различных инженерно-геологических и физико-химических процессов:

Возникают деформации бортов карьера, оползни, оплывины;

Происходит оседание земной поверхности над отработанными шахтными полями. В скальных породах оно может достигать десятков миллиметров, в некрепких осадочных породах – десятков сантиметров и даже метров;

На соседних с горными выработками площадях усиливаются процессы эрозии почв, оврагообразования;

В выработках и отвалах активизируются во много раз процессы выветривания, идет интенсивное окисление рудных минералов и их выщелачивание, во много раз быстрее, чем в природе, идет миграция химических элементов;

В радиусе нескольких сот метров, а иногда и километров, происходит загрязнение почв тяжелыми металлами при транспортировке, ветровом и водном разносе, почвы также загрязняются нефтепродуктами, строительным и промышленным мусором. В конечном счете, вокруг крупных городов выработок создается пустошь, на которой растительность не выживает. Например, разработка магнезитов в Сатке привела к гибели сосновых лесов в радиусе до 40 км. Пыль, содержащая магний, попала в почву и изменила щелочно-кислотный баланс. Почвы из кислых превратились в слабощелочные. Кроме того, карьерная пыль как бы зацементировала хвою, листья растений, что вызвало их оскудение, увеличение мертвопокровных пространств. В конечном итоге, леса погибли.

Откачиваемые из горных выработок воды часто содержат примесь глины, песка, кислот, солей, которые при попадании в реки, ручьи, болота (чаще всего шахтные, карьерные воды попадают именно сюда) вызывают их загрязнение. Подобное произошло в Карабаше, где добытую из шахты руду после дробления и обогащения сбрасывали в реку Сак-Элгу и ручей Аткус. Последствия этого сброса ощущаются и сегодня, спустя десятилетия.

Эксплуатация крупных горных выработок сопровождается выбросами пыли и газов в атмосферу за счет взрывов значительного количества аммонала и других взрывчатых веществ. Так, при разложении пирита выделяется теплота, которая вызывает возгорание отвалов. Терриконы горят в течении месяцев, а иногда и лет, выделяя сернистый и угарный газы, углекислый газ и целый ряд других соединений с хлором, фтором, азотом. Горящие терриконы интенсивно загрязняют атмосферу.

Техногенная нарушенность естественных ландшафтов и растительного покрова на территории горно-добывающих предприятий и их ближайшем окружении охватывает значительные площади. В основных горно-добывающих районах области (Сатке, Карабаше, Копейске, Коркино) это десятки квадратный километров. Чрезмерная загазованность, запыленность приводят к усыханию крон деревьев и другим болезням.

Другое по теме

Экология настоящего дня
Современное определение понятия экология имеет более широкое значение, чем в первые десятилетия развития этой науки. Классическое определение экологии: наука, изучающая взаимоотношения живой...

Экологическая безопасность человека в экосистеме
Человек по своей природе стремится к состоянию защищенности и хочет сделать свое существование максимально комфортным. С другой стороны, мы постоянно находимся в мире рисков. Угроза исходит...

В процессе добычи и переработки полезных ископаемых человек влияет на большой геологический круговорот. Во-первых, человек переводит залежи полезных ископаемых в другие формы химических соединений. Например, человек постепенно исчерпывает горючие полезные ископаемые (нефть, уголь, газ, торф) и переводит их в конечном итоге в углекислый газ и карбонаты. Во-вторых, человек распределяет по поверхности земли, рассеивая, как правило, бывшие геологические аккумуляции.

В настоящее время на каждого жителя Земли ежегодно добывается около 20 т сырьевых ресурсов, из которых несколько процентов переходит в конечный продукт, а остальная масса превращается в отходы. Отмечаются значительные потери полезных компонентов (до 50 – 60 %) при добыче полезных ископаемых, обогащении и переработке.

При подземной добыче потери угля составляют 30 – 40%, при открытой добыче – 10%. При добыче железных руд открытым способом потери составляют 3–5%, при подземной добыче вольфрамо-молибденовых руд потери достигают 10–12 %, при открытой – 3–5%. При разработке ртутных и золоторудных месторождений потери могут достигать 30%.

Большинство месторождений полезных ископаемых являются комплексными и содержат несколько компонентов, извлечение которых экономически выгодно. В месторождениях нефти попутными компонентами являются газ, сера, йод, бром, бор, в газовых месторождениях – сера, азот, гелий. Наибольшей комплексностью характеризуются руды цветных металлов. Месторождения калийных солей содержат обычно сильвин, карналлит и галит. Наиболее интенсивной дальнейшей переработке подвергается сильвин. Потери сильвина составляют 25–40%, потери карналлита – 70–80%, галита – 90%.

В настоящее время наблюдается постоянное и довольно существенное снижение содержания металлов в добываемых рудах. Так, в течение последних 2–3-х десятилетий содержание в рудах свинца, цинка, меди снижалось ежегодно на 2–2,3 %, молибдена почти на 3%, а содержание сурьмы только за последние 10 лет уменьшилось почти в 2 раза. Содержание железа в добываемых рудах снижается в среднем на 1% (абсолютный) в год. Очевидно, что уже через 20–25 лет для получения того же количества цветных и черных металлов потребуется более, чем в 2 раза увеличить количество добытой и переработанной руды.

Добыча полезных ископаемых влияет на все сферы Земли. Влияние добычи полезных ископаемых на литосферу проявляется в следующем:

1. Создание антропогенных форм мезорельефа: карьеров, отвалов (высотой до 100-150 м), терриконов (высотой до 300 м) и т.д. На территории Донбасса расположено более 2000 отвалов пустой породы высотой около 50–80 м. В результате открытой добычи полезных ископаемых образуются карьеры глубиной более 500 м.

2. Активизация геологических процессов (карст, оползни, осыпи, оседание и сдвижение горных пород). При подземной добыче полезных ископаемых образуются мульды проседания и провалы. В Кузбассе цепь провалов (до 30 м глубиной) тянется на протяжении более 50 км.

3. Изменение физических полей, особенно в районах вечной мерзлоты.

4. Механическое нарушение почв и их химическое загрязнение. В среднем по угольной промышленности России добыча 1 млн. т топлива означает отвод и нарушение 8 га земельной площади, при открытом способе –20–30 га. Во всем мире суммарная площадь нарушенных горными работами земель превышает 6 млн. га. К этим землям следует присовокупить сельскохозяйственные и лесные угодья, на которые горнопромышленное производство оказывает негативное воздействие. В радиусе 35 – 40 км от действующего карьера урожайность сельскохозяйственных культур снижается на 30 % по сравнению со средним уровнем.

Добыча полезных ископаемых воздействует на состояние атмосферы:

1. Происходит загрязнение атмосферы воздуха выбросами СН4, серы, оксидов углерода из горных выработок, в результате горения отвалов и терриконов (выделение оксидов N, C, S), газовых и нефтяных пожаров.

2. Возрастает запыленность атмосферы в результате горения отвалов и терриконов, при взрывах в карьерах, что влияет на количество солнечной радиации и температуру, количество осадков.

Более 70% терриконов Кузбасса и 85% отвалов Донбасса относятся к горящим. На расстоянии до нескольких километров от них в воздухе значительно повышены концентрации SO2, CO2, CO.

В 80-е гг. в Рурском и Верхнесилезском бассейнах на каждые 100 км2 площади ежедневно выпадало 2–5 кг пыли, интенсивность солнечного сияния в Германии уменьшилась на 20 %, в Польше на 50%. Почва на прилегающих к карьерам и шахтам полях оказывается погребенной под слоем пыли толщиной до 0,5 м и на долгие годы теряет свое плодородие.

Влияние добычи полезных ископаемых на гидросферу проявляется в истощении водоносных горизонтов и в ухудшении качества подземных и поверхностных вод; в снижении расходов малых рек, чрезмерном осушении болот. Побочное изменение водного режима в результате добычи полезных ископаемых проявляются иногда на площади, почти в 10 раз превышающей территорию, нарушенную добычей.

При добыче угля на шахтах Ростовской области на каждую тонну добываемого угля приходится откачивать свыше 20 м3 пластовой воды, при добыче железных руд на карьерах Курской магнитной аномалии - до 8 м3