Влияние добычи полезных ископаемых на природу. Современные проблемы науки и образования

В общем технологии добычи полезных ископаемых обусловливают такие виды нарушений окружающей среды:

геомеханические - растрескивание пород в результате проведения взрывов, изменение рельефа местности, вырубка лесов, деформация земной поверхности;

гидрологические - изменение запасов, режима движения, качества и уровня грунтовых вод, вынос в водоемы вредных веществ с поверхности и недр земли;

химические - изменение состава и свойств атмосферы и гидросферы (подкисление, засоление, загрязнение воды и воздуха);

физико-механические - загрязнение окружающей среды пылью, изменение свойств почвенного покрова и прочее;

Шумовое загрязнение и вибрация почвы.

Причинами гидрологических нарушений являются:

Зарегулирования, как форма нарушения проявляются в виде водоемов и водоканалов. Вызвано необходимостью осушения поверхности над месторождением,

Заболачивание наблюдается вокруг отвалов с площадью более 200 га,

Затопление характерно для случаев, когда производство имеет избыток воды и полностью ее в водооборота не использует. Воды сбрасываются на землю, в водотоки и водоемы, происходит затопление дополнительных площадей земли. В другом месте в связи с этим может возникнуть истощение,

Осушение - происходит через дренаж грунтовых подземных вод выработками и скважинами. У каждого карьеру депрессионная воронка грунтовых вод достигает диаметра 35 - 50 км,

Заводнения возникает в случае захоронения жидких отходов производства.

Влияние добычи полезных ископаемых открытым способом

В местах открытых разработок происходит вырубка лесов, нарушение растительности и вывод из пользования больших площадей сельскохозяйственных угодий в результате проведения вскрышных работ и складирования пород на поверхности земли. Так, объем вскрышных работ (снятие пород покрывающих и вмещающих тело полезного ископаемого) на карьерах угольной промышленности составляет 848 млн.м3 / год, железорудных - 380, стройматериалов - 450 Глубина рудных карьеров достигла 450 -500 м, угольных 550 - 600 м (на Криворожском железорудном месторождении - 800 м). Влияние открытых горных разработок на окружающую среду запечатлен на рис.4.4.

Рис. 4.4. Влияние открытых горных разработок на окружающую среду

Карьеры часто достигают глубины 400 - 600 м, и соответственно большое количество горных пород вывозится на поверхность. Площади, занятые отвалами, в несколько раз превышают площадь карьеру. Глубинные, в основном токсичные, слои породы выгружаются на поверхность отвалов. Это препятствует росту растений, а после дождей воды, которые стекают с отвалов, отравил реки и почвы. Ориентировочно можно считать, что для открытой добычи 1 млн. Т / год полезных ископаемых требуется около 100 га земельных угодий. Например, на земельных отводах 5 ГОК Кривбасса общей площадью более 20 тыс. Га ежегодно складируется почти 84 млн. М3 вскрышных пород и более 70 млн. Тонн хвостов обогатительных фабрик. Происходят не только нарушение почвенно-растительного покрова на обширных территориях, но и нарушается поверхность земли как горными выработками, так и отвалами. В Украине наибольшие нарушения природной среды произошли на Криворожье, здесь загублено более 18 тыс. Га земли (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Космический снимок Криворожский железорудный карьеров

Изменения, обусловленные нарушением поверхности, негативно сказываются на ее биологических, эрозионных и эстетических характеристиках. Именно на открытых разработках месторождений всего проявляется геотоксикологические влияние горного производства на человека. Снижается продуктивность сельскохозяйственных угодий. Так в районе Курской магнитной аномалии вблизи карьеров в радиусе 1,5-2 км урожайность полей снизилась на 30-50% вследствие ощелачивания почв к pH = 8, рост в них вредных примесей металлов и сокращение питания водой.

В процессе разработки месторождений открытым способом к основным источникам загрязнения относится проведение массовых взрывов, эксплуатация горнодобывающей техники и автомобилей. Массовые взрывы на карьере относятся к периодическим источников загрязнений, так как проводятся обычно раз в 2 недели. Заряд взрыва достигает 800 - 1200т, а количество взорванной им горной массы - 6 млн.т. В атмосферу выбрасывается около 200 - 400 т пыли. Считается 1 т. Взорванной взрывчатого вещества дает 40м3 СО2, кроме этого выделяются оксиды азота.

Практически все горные работы сопровождаются пылеобразованием. Так, в процессе перемещения породы экскаватором интенсивность пылевыделения составляет 6,9 г / с, в процессе погрузки угля роторным экскаватором - 8,5 г / с. Постоянно действующими источниками пылеобразования являются автомобильные дороги. В некоторых карьерах на их долю приходится 70 - 90% всей пыли. Значительные количества пыли поступают в атмосферу в процессе погрузочно-разгрузочных работ. Интенсивность пылевыделения в процессе выемки угля экскаватором составляет 11,65 г / с, в процессе погрузки в железнодорожные вагоны - 1,15 г / с. Из-за использования большого количества транспортных средств, больших территорий под разрезами, а также мощных массовых взрывов загрязнения атмосферы при условии открытой добычи значительно больше, чем при подземного способа.

Гидромеханизированные разработки полезных ископаемых вызывают значительные масштабы загрязнения гидросферы, поскольку все гидромеханизированные технологии связаны с использованием воды, ее загрязнением и возвращением воды в загрязненном состоянии в общую гидрологическую сеть. В результате наблюдается загрязнение рек и водоемов мутными водами, которые образуются в процессе гидромеханизированных разработок полезных ископаемых, рыба оставляет водохранилища и значительные площади водоемов исключаются из нерестилищ, а пойма теряется. Потерянные площади восстанавливаются для нереста примерно через 10 - 15 лет после окончания разработок. Но учитывая то, что подавляющее большинство месторождений отрабатывается в течение 25 - 50 лет, площади загрязненного водосбора исключаются из воспроизводства рыбных запасов на 45 - 70 лет. Для ведения горных работ и промывки песков и других пород используют разное количество воды и загрязняется она в неодинаковой степени, что в разной степени влияет на величину разбавления и потери полезных ископаемых, особенно в случае разбавления их породами, содержащими тонкодисперсную глину, которую трудно выделить и осадить с мутной воды, сбрасываемой из промывных установок.

Общая экономическая нагрузка на экологические системы упрощенно зависят от трех факторов: численности населения, среднего уровня потребления и широкого применения различных технологий. Уменьшить степень ущерба, наносимого окружающей среде обществом потребителей, можно изменив сельскохозяйственные модели, транспортные системы, методы городского планирования, интенсивность потребления энергоресурсов, пересмотрев существующие промышленные технологии и т.п.

Извлечение полезных ископаемых из недр Земли влияет на все ее сферы. Воздействие добычи полезных иско­паемых на литосферу проявляется в следующем:

1) создание антропогенных форм рельефа: карье­ров, отвалов (высотой до 100-150 м), терриконов и т.д. Террикон - конусообразный отвал отходов обогащения. Объем террикона достигает нескольких десятков миллионов м 8 , высота - 100 м и больше, площадь освоения -десятков гектаров. Отвал - насыпь, образуемая в результате размещения вскрышных пород на специ­ально отведенных площадях. В результате открытой добычи полезных ископаемых образуются карьеры глубиной более 500 м;

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

4) механическое нарушение почв и их химическое загрязнение.

В 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.

Верхние слои литосферы в пределах территории Беларуси испытывают интенсивное воздействие в результате проведения инженерно-геологических исследований и геологоразведочных работ на различные виды полезных ископаемых. Необходимо отметить, что только с начала 50-х годов XX в. пробурено около 1400 разведочных и эксплуатационных скважин на нефть (глубиной до 2,5-5,2 км), более 900 скважин на камен­ную и калийную соли (глубиной 600-1500 м), более 1000 скважин геологических объектов, имеющих особую эстетическую и рекреационную ценность.

Проведение сейсмических исследований с применением буровзрывных работ, плотность которых особенно высока в пределах Припятского прогиба, вызывает наруше­ние физико-химических свойств почвы, загрязнение грунтовых вод.

Добыча полезных ископаемых воздействует на состо­яние атмосферы:

1) происходит загрязнение воздуха выбросами метана, серы, оксидов углерода из горных выработок, в результате горения отвалов и терриконов (выделение оксидов азота, углерода, серы), газовых ине­фтяных пожаров.

Более 70% терриконов Кузбасса и 85% отвалов Дон­басса относятся к горящим. На расстоянии до нескольких километров от них в воздухе значительно повышены кон­центрации S0 2 , С0 2 , СО.

В 80-е гг. XX в. в Рурском и Верхнесилезском бас­сейнах на каждые 100 км 2 площади ежедневно выпадало 2-5 кг пыли. Вследствие запыленности атмосферы 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 результате исчезают родники, ручьи, многие малые реки.

Сам процесс добычи может быть улучшен за счет применения химических и биологических методов. Это под­земное выщелачивание руд, использование микроорганизмов.

Авария на Чернобыльской АЭС привела к радиоактивному загрязнению значительной части минерально-сырьевых ресурсов страны, оказавшихся в зоне ее негативного воздействия. По данным исследований, в зоне радиоактивного загрязнения оказались 132 месторождения минера­льно-сырьевых ресурсов, в том числе 59 разрабатываемых. Это, главным образом, месторождения глины, песков и песчано-гравийных смесей, цементного и известкового сырья, строительного и облицовочного камня. В зону загрязнения попали также Припятский нефтегазоносный бассейн и Житковичское месторождение бурого угля и горючих сланцев.

В настоящее время на каждого жителя Земли ежегод­но добывается около 20 т сырьевых ресурсов. Из них несколько процентов переходит в конечный продукт, а остальная масса превращается в отходы. Большинство месторождений полезных ископаемых являются комплексными и содержат несколько компонен­тов, извлечение которых экономически выгодно. В место­рождениях нефти попутные компоненты - газ, сера, йод, бром, бор, в газовых месторождениях - сера, азот, гелий. Месторождения калийных солей содержат обычно силь­вин, и галит. В настоящее время наблюдается постоянное и доволь­но существенное снижение количества металлов в добы­ваемых рудах. Количество железа в добывае­мых рудах снижается в среднем на 1% (абсолютный) в год. Поэтому для получения того же количества цветных и черных металлов через 20-25 лет потребуется более, чем в 2 раза увеличить количество добытой и перерабо­танной руды.

Похожая информация.

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

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 . Во-вторых, человек распределяет по земной поверхности, извлекает из недр бывшие геологические аккумуляции. В настоящее время на каждого жителя земли ежегодно добывается около 20 т сырьевых ресурсов. Из них 20% переходит в конечный продукт, а остальная масса превращается в отходы. Теряется до 50-60% полезных компонентов.

Воздействие добычи полезных ископаемых на литосферу :

1 - создание карьеров, отвалов;

1 - происходит загрязнение воздуха метаном, серой, оксидов углерода в результате газовых и нефтяных пожаров ;

2 - возрастает запыленность атмосферы в результате горения отвалов при взрывах в карьерах, что влияет на количество солнечной радиации, температуру, атмосферные осадки;

3 - истощение водоносных горизонтов, ухудшение качества подземных и поверхностных вод.

Для рационального использования за-пасов невосполнимого минерального сырья необходимо:

1 - как можно более полно извлекать их из недр (обводне-ние нефтеносных пластов значительно увеличивает отдачу нефти; закачивается вода. Она увели-чивает межпластовое давление, в результате чего более легкая нефть устремляется в добывающие скважины),

Охрана насекомоядных птиц и рыжих лесных муравьев - это одновременная охрана леса от вредителей.

Часто в природе складываются отношения противоположного характера, когда охрана одного объекта приносит вред другому. Например, охрана лося местами приводит к его перенаселению, а это наносит ощутимый ущерб лесу из-за повреждения подроста. Значительный вред растительности некоторых национальных парков Африки приносят слоны, в избытке населяющие эти территории. Поэтому охрана каждого природного объекта должна быть соотнесена с охраной других природных компонентов. Следовательно, охрана природы должна быть комплексной.

Охрана и использование природы - это на первый взгляд два противоположно направленных действия человека. Однако противоречия между этими действиями нет. Это две стороны одного и того же явления - отношения человека к природе. Поэтому вопрос, который иногда задают, - охранять природу или использовать ее - не имеет смысла. Природу надо использовать и охранять. Без этого невозможен прогресс человеческого общества. Природу необходимо охранять в процессе ее рационального использования. Важно разумное соотношение ее использования и охраны, что определяется количеством и распределением ресурсов, экономическими условиями страны, региона, социальными традициями и культурой населения.

Введение

Проблема взаимодействия двух мощнейших систем «Природа» и «Общество» одновременно старая и современная. Старая - потому, что появилась давно, с момента возникновения биологического вида «Homo sapiens». Современная - потому, что масштабы воздействия общества на природу достигли катастрофических размеров.

Охрана природы - важнейшая задача человечества. Современные масштабы воздействия человека на природную среду, соизмеримость масштабов хозяйственной деятельности человека с потенциальной способностью современных ландшафтов ассимилировать ее неблагоприятные последствия. Кризисы в развитии природной среды, глобальный характер современной кризисной экологической ситуации.

Природоохранная деятельность -- процесс сохранения, восстановления и воспроизводства природного потенциала, который должен быть важнейшим компонентом хозяйственной деятельности в целом. Развитие природоохранной деятельности -- необходимая предпосылка выхода из кризисной ситуации в экологии. В современных условиях содержание и направление деятельности по охране природы и сохранению природно-ресурсного потенциала значительно расширились. С целью сохранения этой части национального богатства в процессе природопользования необходимо определить: соответствие имеющихся на планете (в стране, регионе) природных ресурсов, их геологического положения и состояния целям и желаемым темпам экономического развития; возможность развития того или иного производства в зависимости от состояния окружающей среды; изменение темпов роста экономики в связи с ограничением некоторых ресурсов; ограничение потребления некоторых природных ресурсов в интересах будущих поколений; влияние загрязнения окружающей среды на дальнейшее развитие экономики; основные стратегические пути решения экономических и экологических проблем; возможности разведки природных ресурсов и влияние НТП на этот процесс; возможности замены традиционных видов топлива, энергии и других природных ресурсов нетрадиционными и т.п.

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.

Влияние добычи полезных ископаемых на природу

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.