Воздействие горнорудной промышленности на окружающую природу
Горное производство технологически взаимосвязано с процессами воздействия человека на окружающую среду с целью обеспечения сырьевыми и энергетическими ресурсами различных сфер хозяйственной деятельности. Стремительный рост потребления природных ресурсов сопровождается не только изменением количественных масштабов антропогенного воздействия, но и появлением новых факторов, влияние которых на природу, ранее незначительное, становится доминирующим. Наносимый природным компонентам ущерб ведёт к ощутимым последствиям и отражает обратную реакцию этого воздействия.
В России широко проводятся исследования по предотвращению отрицательного воздействия горного производства на окружающую среду. В них принимают участие научно-исследовательские институты Российской Академии наук, различных министерств и ведомств, учебные заведения и другие организации. Это позволило разработать и передать для практического применения в горнодобывающей промышленности крупные мероприятия по охране и рациональному использованию различных видов природных ресурсов при эксплуатации месторождений полезных ископаемых.
Для всех способов разработки месторождений характерно воздействие на биосферу, затрагивающее практически все её элементы: водный и воздушный бассейны, землю, недра, растительный и животный мир. Это воздействие может быть как непосредственным (прямым), так и косвенным, являющимся следствием первого. Размеры зоны распространения косвенного воздействия значительно превышают размеры зоны локализации прямого воздействия и, как правило, в зону распространения косвенного воздействия попадает не только элемент биосферы, подвергающийся непосредственному воздействию, но и другие элементы.
В процессе горного производства образуются и быстро увеличиваются пространства, нарушенные горными выработками, отвалами пород и отходов переработки и представляющие собой бесплодные поверхности, отрицательное влияние которых распространяется на окружающие территории.
В таблице 1 дана качественная сравнительная оценка воздействия на окружающую среду некоторых видов промышленного производства [27]. Как следует из этой таблицы, горное производство оказывает наиболее широкое воздействие на биосферу, затрагивающее практически все её элементы. В то же время воздействие некоторых видов деятельности на отдельные элементы биосферы проявляется более интенсивно.
Таблица 1 – Сравнительная оценка воздействия различных видов промышленного производства на окружающую среду
| Отрасль промышленности | Воздействие отраслевой промышленности на элементы биосферы | ||||||
| Воздушный бассейн | Водный бассейн | Земная поверхность | Флора и фауна | Недра | |||
| Поверхностные воды | Подземные воды | Почвенный покрой | Ландшафт | ||||
| Химическая и нефтехимическая | Си | Си | Ср | Ср | Н | Ср | Н |
| Металлургическая | Си | Си | Н | Ср | Н | Ср | О |
| Целлюлозно-бумажная | Ср | Си | Н | Н | О | Н | О |
| Топливно-энергетическая | Си | Си | Н | Н | Н | Н | О |
| Строительство | Н | Н | Н | Ср | Ср | Н | Н |
| Транспорт | Ср | Ср | Н | Н | Н | Н | О |
| Горнодобывающая | Ср | Си | Си | Си | Си | Ср | Си |
Примечание: О – отсутствие воздействия;
Н – незначительное воздействие;
Ср – воздействие средней силы;
Си – сильное воздействие.
В связи с осушением месторождений и сбросом дренажных и сточных вод (отходов переработки полезных ископаемых) в поверхностные водоёмы и водотоки резко изменяются гидрогеологические и гидрологические условия в районе месторождения, ухудшается качество подземных и поверхностных вод. Атмосфера загрязняется пылегазовыми организованными и неорганизованными выбросами и выделениями различных источников, в том числе горных выработок, отвалов, перерабатывающих цехов и фабрик.
В результате комплексного воздействия на указанные элементы биосферы существенно ухудшаются условия произрастания растений, обитания животных, жизни человека. Недра, являясь объектом и операционным базисом горного производства, подвергаются наибольшему воздействию. Так как недра относятся к элементам биосферы, не обладающим способностью к естественному возобновлению в обозримом будущем, охрана их должна предусматривать обеспечение научно обоснованной и экономически оправданной полноты и комплексности использования.
Некоторыми авторами сделана попытка классифицировать воздействие горного производства на окружающую среду. Например, японский учёный М. Накао разделяет негативное воздействие горного производства на окружающую среду на следующие группы:
– осадка земной поверхности вследствие образования подземных пустот и полостей, которые возникают при извлечении полезных ископаемых и откачке шахтных вод;
– ущерб сельскому хозяйству и рыболовству от воздействия откачанных шахтных вод;
– ущерб сельскому хозяйству и лесоводству от выделений газов, содержащих сернистые оксиды;
– ущерб живым существам [28].
Эта классификация является очень узкой и не отражает всех особенностей воздействия горного производства на окружающую среду. Более целесообразно классифицировать воздействие горного производства на окружающую среду по отдельным элементам биосферы (таблица 2).
Таблица 2 – Основные виды и результаты воздействия горного производства на биосферу
| Элементы биосферы | Воздействие на элементы биосферы | Результат воздействия |
| Подземные воды | Осушение месторождения, сброс сточных и дренажных вод | Уменьшение запасов подземных, грунтовых и поверхностных вод. Нарушение гидрогеологического и гидрологического режимов водного бассейна |
| Поверхностные воды | Осушение и перенос поверхностных водоёмов и водотоков, сброс сточных и дренажных вод, водозабор для технических и бытовых нужд предприятий | Загрязнение водного бассейна сточными и дренажными водами. Ухудшение качества вод в результате неблагоприятных изменений гидрохимических и биологических режимов поверхностных и подземных вод |
| Воздушный бассейн | Организованные и неорганизованные выбросы в атмосферу пыли и газов | Загрязнение (запыление и загазовывание) атмосферы |
| Земли и почвы | Проведение горных выработок, сооружение отвалов, гидроотвалов, хвосто- и водохранилищ. Строительство промышленных и гражданских зданий и сооружений. Прокладка дорог и других видов коммуникаций |
Деформация земной поверхности. Нарушение почвенного покрова. Сокращение площадей продуктивных угодий различного назначения. Ухудшение качества почв. Изменение облика территории. Изменение состояния грунтовых и поверхностных вод. Осаждение пыли и химических соединений вследствие выбросов в атмосферу. Эрозионные процессы |
| Флора и фауна | Промышленное и гражданское строительство. Вырубка лесов. Нарушение почвенного покрова. Изменение состояния грунтовых и поверхностных вод. Запыление и загазовывание атмосферы. Производственные и бытовые шумы | Ухудшение условий обитания лесной, степной и водной флоры и фауны. Миграция и сокращение численности диких животных. Угнетение и сокращение видов дикорастущих растений. Снижение урожайности сельскохозяйственных культур. Снижение продуктивности животноводства рыбного и лесного хозяйства |
| Недра | Проведение горных выработок. Извлечение полезных ископаемых, вмещающих и вскрышных пород. Осушение месторождения. Обводнение участков месторождения. Возгорание полезных ископаемых и пустых пород. Захоронение вредных веществ и отходов производства. Сброс сточных вод | Изменение напряжённо-деформированного состояния массива горных пород. Снижение качества полезных ископаемых и промышленной ценности месторождений. Загрязнение недр. Развитие карстовых процессов. Потери полезных ископаемых |
В последнее время среди других проблем, связанных с минеральными ресурсами, всё большее внимание уделяется проблеме влияния добычи и использования минеральных ресурсов на окружающую среду, что объясняется рядом причин, в том числе:
1. Крупными нарушениями состояний биосферы в ряде горнопромышленных регионов, ставящими под угрозу здоровье проживающих там людей.
2. Возможностью пополнения резервов многих видов минеральных ресурсов в ряде стран только за счёт экологически «грязных» источников, таких, как нефтяные пески, битуминозные сланцы, бедные руды, и др., разработка которых серьёзно угрожает природной среде.
3. Перестройкой в настоящее время или в ближайшей перспективе ряда технологических процессов (из-за энергетических затруднений), которая может существенно ухудшить состояние окружающей среды.
4. Наглядностью отрицательного воздействия горного производства на окружающую среду (создание техногенного ландшафта, нарушение водного и воздушного режимов в горнопромышленных районах и др.).
5. «Ответственностью» минеральных ресурсов, используемых в различных отраслях промышленности и сельском хозяйстве, за экологическую чистоту последующей производственной цепочки.
Следует констатировать, что в проблеме охраны окружающей среды от вредного воздействия горного производства имеется ещё много не решённых вопросов, обусловленных рядом причин объективного и субъективного характера:
– недостаточным обоснованием экологических ограничений в технологии добычи и переработки ископаемых;
– качественными различиями кругооборота вещества и энергии в искусственных (хозяйственных) системах по сравнению с естественными (экологическими);
– противоречиями между требованиями улучшения технико-экономических показателей горного производства и необходимостью сохранения биосферы в оптимальном состоянии;
– недостаточной разработанностью методов экономической оценки природных ресурсов и ущерба, наносимого горным производством элементам биосферы;
– ведомственным подходом к охране и рациональному использованию природных ресурсов;
– недостаточной эрудицией работников горного производства в вопросах экологии [41].
Если раньше охрана окружающей среды предполагала разработку и реализацию мероприятий только защитного характера, то теперь уровень развития производства (и горного производства в частности) требует расширения этого понятия с включением в него и планового управления природными ресурсами.
Для разработки и успешной реализации долгосрочной общегосударственной программы рационального и эффективного использования минеральных ресурсов в сочетании с охраной окружающей среды необходимо под иным углом зрения рассматривать деятельность горного предприятия и интенсивно развивать научные исследования в этом направлении.
Формирование горно-экологического направления соответствует современным тенденциям развития экологии вообще, которая возникла более 100 лет назад как учение о взаимосвязи «организм – среда» и на наших глазах становится теоретической основой поведения в природе человека индустриального общества.
Теоретической и методической основой горной экологии является марксистско-ленинское учение о процессах взаимоотношений человека с окружающей средой. Закономерности этих процессов обусловлены развитием производительных сил общества и общественных производственных отношений. Диалектика отношений общества и природы основана на специфическом положении, которое занимает человек в биосфере. С одной стороны, биосфера является операционным базисом человека, т.е. он потребляет её природные ресурсы, использует происходящие в ней естественные процессы и оказывает при этом на биосферу крупномасштабное воздействие. А с другой стороны, биосфера является средой обитания, и все антропогенные нарушения биосферы, в конечном счёте, отражаются на условиях его жизни и деятельности.
Горноэкологические исследования базируются на широком привлечении данных различных наук для вскрытия и анализа междисциплинарных (в научном отношении) и межотраслевых (в практическом плане) связей, позволяющих подойти к всестороннему рассмотрению проблемы «горное производство и окружающая среда». Такой подход охватывает три аспекта рассматриваемой проблемы: горное производство как объект, воздействующий на окружающую среду; окружающая среда как объект, определяющий условия развития горного производства; взаимодействие этих двух объектов.
В современных условиях решение проблемы оптимизации воздействия горного производства должно основываться на следующих двух концепциях:
1. Интенсивный путь развития горнодобывающей промышленности (концепция интенсификации).
2. Единство проблем рационального использования и охраны недр и рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды (горно-экологическая концепция) [27].
О первой концепции. Интенсификация производства предполагает: совершенствование размещения производительных сил и организации общественного производства, использование высокоэффективной техники и технологии, проведение прогрессивной сырьевой политики.
Под интенсификацией горной промышленности понимают: увеличение коэффициента извлечения полезного ископаемого из недр; повышение коэффициента извлечения компонентов из горной массы при обогащении, увеличение удельных производственных мощностей предприятий; повышение эффективности использования земель; снижение общего водопотребления и повышение коэффициента оборотного водопользования; повышение коэффициентов использования накопленных и текущих отходов; обеспечение разведанными запасами действующих, строящихся и проектируемых предприятий; повышение эффективности внешней торговли; снижение уровня затрат на единицу конечной продукции минерально-сырьевого комплекса.
О второй концепции. В соответствии с этой концепцией для успешного решения проблемы рационального использования минеральных ресурсов и охраны недр ее необходимо рассматривать в составе единой проблемы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.
Горное производство оказывает влияние на все элементы биосферы. В горной практике имели место многочисленные случаи, когда принятые технологические решения оказывались эффективными в снижении себестоимости добычи и переработке полезного ископаемого, но наносили значительный ущерб комплексному использованию минеральных ресурсов. Известны ситуации, когда горнотехнический процесс, положительно воздействуя на один из элементов биосферы, крайне отрицательно влияет на другой. Сущность горно-экологической концепции и заключается в том, чтобы рассматривать любой горнотехнический процесс в его прямой или косвенной связи со всеми элементами биосферы.
В соответствии с этой концепцией процесс принятия окончательного решения по тому или иному варианту техники и технологии с целью обеспечения оптимального уровня воздействия горного производства на окружающую среду должен проходить в два этапа:
– на первом этапе анализируется воздействие данного технико-технологического варианта на каждый элемент биосферы;
– на втором этапе производится суммарная оценка вышеуказанных локальных воздействий и выбирается оптимальный вариант.
Горно-экологическую концепцию необходимо использовать и при рассмотрении деятельности отдельного карьера или рудника, так как высокая экономическая эффективность производства с позиций отдельного предприятия не всегда является таковой с народнохозяйственных позиций, поскольку она достигается порой ценой большого расхода природных ресурсов и загрязнения окружающей среды.
Экологическая стратегия развития горнодобывающей промышленности должна строиться на основе оптимизации воздействия горного производства на окружающую среду.
Оптимизация воздействия горного производства на окружающую среду может быть достигнута путем создания экологизированного производства.
Это требует широкого развития горно-экологических исследований, направленных на разработку и последующую реализацию:
– мониторинга той части биосферы, которая подвергается воздействию горного производства;
– принципов и методологии экономической оценки эффективности мероприятий по рациональному использованию минеральных ресурсов и охране окружающей среды;
– техники и технологии малоотходного, а в последующем – безотходного горного производства [23].
Познание законов биосферы и их учет при организации горного производства – важное условие предотвращения вредного воздействия шахт, рудников, карьеров и обогатительных фабрик на природную среду и улучшения ее состояния в будущем. Правильная оценка положений современной экологии даёт возможность путём несущественного изменения системы хозяйственного освоения отдельных регионов согласовать интересы развития промышленности и сельского хозяйства с поддержанием оптимального состояния природной среды.