Горнопромышленный комплекс и окружающая среда

Добыча и переработка полезных ископаемых как один из основных ас­пектов деятельности человека сопровождается широкомасштабным воздей­ствием на окружающую среду. Среди современных разрушающих биосферу технологий добыча полезных ископаемых по многоплановости и необрати­мости воздействий вышла в нежелательные лидеры. Наибольшее влияние оказывается на атмосферу и гидросферу.

Кризисные экологические ситуации более всего приурочены именно к местам добычи и обогащения полезных ископаемых (отвалы, хвостохрани-лища, карьеры, терриконы, отвалы угледобывающих предприятий и т.д.). Рациональное ведение технологических процессов, обеспечивающих щадя­щее отношение к окружающей среде, приобретает принципиально важное значение. На долю разработки и освоения минерального сырья (угля, не­фти, горючих сланцев, попутного и природноготаза, металлов, неметалли­ческих твердых полезных ископаемых, минеральных удобрений, строитель­ных материалов) приходится свыше 80 % общего антропогенного воздей­ствия на литосферу. Предполагается, что в течение -50 лет за счет процес­сов рассеяния полученных человечеством металлов в поверхностных отло­жениях земной коры содержание мышьяка повысится в 250, ртути в 100, свинца в 10 и оксидов железа в 2 раза.

Добыча и переработка минерального сырья производится в рамках сово­купности органических и неорганических компонентов, в которой осуществ­ляется круговорот веществ, или экосистемы, устойчивой во времени и от­крытой в отношении притока и оттока материальных компонентов. Любое воздействие на экосистему вызывает ответную реакцию, энергия которой зависит от степени вмешательства в природные процессы окружающей среды.

В связи с интенсивным ростом промышленного производства, обуслов­ливающим постоянно возрастающую потребность в различных видах мине­рального сырья, добыча полезных ископаемых в мире удваивается каждые 10-15 лет. Следствием этого является то, что за последние 25-30 лет из недр было извлечено около 15 млрд т железной руды, 70 млрд т угля, 25 млрд т нефти, 12 трлн м³ природного газа, миллиарды тонн минеральных удобрений, строительных материалов, десятки миллионов тонн меди, свин­ца, цинка, алюминия, сотни тысяч тонн остальных цветных и редких метал­лов, сотни тонн золота и многих других полезных ископаемых.

Открытый способ разработки наносит наибольший экологический ущерб, но в настоящее время он является основным в горнодобывающей промыш­ленности. Наибольший удельный вес открытых горных работ при добыче железной руды приходится на европейскую часть России. Изъятие горных масс из карьеров сопровождается их накоплением в отвалах, занимающих большие площади. Они выводят из хозяйственного использования значи­тельные территории и создают новые неравновесные системы в геологичес­кой и окружающей средах.

Горнодобывающие предприятия, ежегодно выбрасывая более 20 млн т пылегазовых веществ, являются крупнейшими загрязнителями атмосферы. Так, рыхлые вскрышные породы являются источником пыли для воздуш­ного бассейна, водотоков и почв прилегающих территорий.

Например, в угольной промышленности России (при добыче ~ 337 млн т угля в год) атмосферные выбросы ориентировочно составляют 394 тыс. т, а сброс загрязненных вод равен 0,6 млрд м³ (или 84 % их общего количества). В газовой промышленности при добыче 640 млрд м³ природного газа вред­ные выбросы в атмосферу составляют 2138 тыс. т (около 20 % общих выб­росов в стране H2S, SO2, N02 и др.), а в гидросферу — примерно 21 млн т неочищенных сточных вод. Нефтедобывающая промышленность дает 2,5 млн т атмосферных выбросов (10 % от общих), 21 млн м³ загрязненных сточ­ных вод и нарушает приблизительно 12,7 тыс. га земель. Нефтеперерабаты­вающей промышленностью в атмосферу выбрасывается более 1,5 млн т за­грязняющих веществ (3,83 кг на 1 т перерабатываемой нефти), а сброс сточ­ных вод достиг 16,5 млн м³ (из них 3 млн м³ — без очистки).

Воздействие нефтедобывающей промышленности на окружающую сре­ду характеризуется:

• загрязнением атмосферы выбросами вредных веществ;

• потреблением воды для буровых установок и компрессорных стан­ций;

• сбросом загрязняющих веществ в поверхностные и подземные воды;

• извлечением с нефтью высокоминерализованных попутных вод;

• изменение ландшафта (земляные работы, изъятие земель для строительства объектов нефтегазодобычи, застройка, перемещение грузов волоком), вырубкой лесов, загрязнением почвы нефтепродуктами, раз­рушением пластов недр и др.;

• захоронением отходов бурения;

• аварийными разливами нефти.

В настоящее время в России неудовлетворительно используется попут­ный нефтяной газ: его сжигание в факелах составляет около 11 млрдм³ (столько же, сколько потребляется для нужд всего населения России). На этих предприятиях возникает значительное количество и других (твердых или жидких) отходов. Например, только обогатительные фабрики ежегодно направляют в хвостохранилища и очистные сооружения до 10 км³ твердых и жидких отходов. Твердые минеральные отходы горного производства под действием температурно-влажностных факторов и химических процессов с течением времени трансформируются и в виде пылевидных фракций или аэрозолей попадают в атмо- и гидросферу, а также загрязняют почвы.

Важное значение имеет вид добываемого полезного ископаемого. На­пример, в отличие от горнодобывающих предприятий цветной металлур­гии, в которых главная доля (до 85 %) загрязнения биосферы связана с воз­действием тяжелых металлов, сульфатов, нитратов, хлоридов и других со­единений, в уранодобывающей промышленности основная доля (90 %) за­грязнения связана со слаборадиоактивными твердыми отходами. При этом особую опасность представляют отходы, накапливаемые в хвостохранили-щах, где радоновыделение (учитывая высокую степень измельчения хвос­тов и длительный срок их хранения) в 4-5 раз превышает радоновыделение из подземных выработок. Влияние хвостохранилищ на радиационное за­грязнение окружающей среды соизмеримо с действием АЭС и во много раз превышает влияние собственно горных работ.

В основе отрицательного влияния технологий на биосферу также лежит изменение и путей фильтрации газов и жидкостей при структурных наруше­ниях литосферы, взаимного расположения элементов различных оболочек относительно друг друга, трансформация природного и техногенного балан­са твердой, жидкой и газообразной компоненты природной среды. В частно­сти, деятельность рудников, карьеров, обогатительных фабрик и перераба­тывающих заводов вызывает необратимые изменения в виде:

• разрушения земной коры;

• перераспределения в литосфере напряжения или горного давления;

• изъятия из оборота почв над обрушенными участками;

• загромождения отвалами поверхности;

• заболачивания или, наоборот, обезвоживания почв;

• изменения химического, биохимического и физического состояния пород, почв, вод, воздуха и растительности;

• изменения характера атмосферных явлений и запыленности;

• увеличения радиоактивного уровня в регионах;

• изменения видов и количества флоры и фауны в окрестностях;

• возникновения биогенных мутаций и др.

Подобная разноплановая трансформация биосферы требует не менее раз­ностороннего подхода при ее охране. Поэтому технические и технологичес­кие решения по охране биосферы весьма разнообразны и зависят от:

• типа месторождения (масштаб, геологические и гидрогеологические условия залегания);

• вида полезного ископаемого;

• системы отработки месторождения (открытая, подземная или геотех­нология) и переработки минерального сырья (обогащение, гидро- или пирометаллургия);

• технологической схемы разработки месторождения и переработки ми­нерального сырья;

• ландшафтно-геохимических характеристик территории (особенностей климата, рельефа местности, состава почв и других факторов.