Печальный список танкерных аварий можно было бы продолжить, но необходимо назвать и другие источники нефтяного загрязнения. В 3 раза больше нефти поступает в акватории за счёт промывки цистерн танкеров и сброса этой воды; в 4 раза интенсивнее загрязняют моря и океаны отбросы нефтехимических заводов, почти столько же нефти поставляют и аварии на морских буровых.
В июне 1979 г. на нефтяной скважине «Иксток-1» (Мексика), пробуренной у берегов полуострова Юкатан в Мексиканском заливе, случилась авария, из-за которой ежедневно в акваторию выливалось более 4 тыс. т нефти. Скважина фонтанировала более месяца, выплеснув из недр почти 0,3 млн. л «чёрного золота». Ликвидация фонтана обошлась в 131,6 млн. дол.
Для предотвращения загрязнения гидросферы нефтью предпринимаются различные меры. Во Франции создана специальная центрифуга марки «Циклонет». Она устанавливается на самоходной портовой барже вместе с группой насосов, которые собирают с поверхности воду вместе с плёнкой нефти. Попадая затем во вращающиеся барабаны устройства, смесь быстро разделяется.
Имеются и другие проекты. Хорошие результаты даёт применение диспергаторов – особых веществ, связывающих нефть; обработка нефтяных плёнок железным порошком с последующим собиранием «опилок» магнитом. Большие надежды возлагаются на биологическую защиту: в лабораториях фирмы «Дженерал электрик» (США) создан супермикроб, способный расщеплять молекулы углеводородов.
Отечественные учёные установили, что некоторые обитатели морей устойчивы к нефтяному загрязнению. В Каспии, например, живет моллюск – кардиум. Это крошечное существо, получившее своё название за сердцевидную форму раковинки, играет важную роль в очистке морской воды, добывая себе таким образом пищу. Однако со значительными нефтяными загрязнениями ему не справиться.
Кроме нефти, в моря и океаны выносится много других продуктов жизнедеятельности человека, загрязняющих эти водоёмы. По данным Ж.-И. Кусто, в верхнем слое океанов до глубины 300 м содержится свинец, ртуть, кадмий, которые губят рыбу и даже самих людей. По сведениям учёных Калифорнийского университета, только в северной акватории Тихого океана на начало 80-х гг. плавало около 5 млн. старой резиновой обуви, 35 млн. пустых пластмассовых бутылок и около 70 млн. стеклянных.
Такая же ситуация складывается с гидросферой и на континенте. Реки и озера делаются непригодными не только для водных организмов, но и для людей.
Горное производство технологически взаимосвязано с процессами воздействия человека на окружающую среду с целью обеспечения сырьевыми и энергетическими ресурсами различных сфер хозяйственной деятельности. Элементы природы, которые могут быть вовлечены или уже используются человеком в хозяйственной деятельности для удовлетворения разнообразных потребностей, обобщаются понятием природных ресурсов. В широком плане под ресурсом следует понимать как источники получения вещества, так и пространство – среду их размещения.
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 сильным. Наносимый природным компонентам ущерб ведёт к ощутимым последствиям.
Последствия воздействий хозяйственной деятельности общества связаны с особенностями развития общественного производства (индустриализация, химизация, интенсификация) и характером уклада жизни человека (урбанизация, миграция, условия жизни). В результате чего формируются направления поиска принципов взаимодействия общественного производства и природной среды, обусловливая и необходимость целенаправленного управления использованием ресурсов.
В нашей стране 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 мероприятия по охране и рациональному использованию различных видов природных ресурсов при эксплуатации месторождений полезных ископаемых.
Воздействие горного производства на биосферу
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 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.
Воздействие горного производства на биосферу проявляется в различных отраслях народного хозяйства и имеет большое социальное и экономическое значение. Так, косвенное воздействие на земли, связанное с изменением состояния и режима грунтовых вод, осаждением пыли и химических соединений из выбросов в атмосферу, а также продуктов ветровой и водной эрозии, приводит к ухудшению качества земель в зоне влияния горного производства. Это проявляется в угнетении и уничтожении естественной растительности, миграции и сокращении численности диких животных, снижении продуктивности сельского и лесного хозяйства, животноводства и рыбного хозяйства. Некоторыми авторами сделана попытка классифицировать воздействие горного производства на окружающую среду. 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, строениям и земельным угодьям вследствие образования терриконов, отстойников шахтных вод и складирования отходов.
Эта классификация является очень узкой и не отражает всех особенностей воздействия горного производства на окружающую среду.
Польские специалисты Е. Малара, Т. Скавина, и З. Боярский считают, что это воздействие вызывают геомеханические, гидрологические, химические, физико-механические и термические изменения в окружающей среде.
Геомеханические изменения обусловлены:
– строительством карьеров, отвалов, отстойных водоёмов, различных насыпей и траншей;
– деформацией поверхности в результате ведения горных работ;
– хранением отходов обогатительных фабрик;
– монтажными работами, работой тяжёлого оборудования и др.
В результате этого воздействия происходят изменения рельефа местности, геологической структуры массива горных пород, почвы и строительного полотна; механические повреждения почвы, ликвидация почвы и создание беспочвенных местностей; повреждения строительных объектов и инженерных сооружений.
Гидрологические изменения обусловлены:
– дренажным воздействием подземных и открытых горных выработок;
– деформацией поверхности в результате ведения горных работ;
– строительством карьеров, отвалов, водоёмов, различных насыпей и траншей;
– смещением русел рек, строительством водоёмов, перепадов и других гидротехнических сооружений;
– загрязнением вод;
– использованием подземных вод для различных целей;
– дренированием месторождений.
В результате этого воздействия происходят изменения положения и движения уровня подземных вод и гидрографической сети; ухудшение качества вод мелкозалегающих водоносных горизонтов, геолого-инженерных условий строительного полотна, водного режима почвенного слоя; уменьшение ресурсов подземных вод; увеличение суффозии и механического уплотнения грунтов; изменения морфодинамического режима рек; создание пойм.
Химические изменения обусловлены:
– эмиссией газов и химически активной пыли;
– сбросом засолённых и загрязнённых вод;
– воздействием токсичных компонентов, содержащихся в породных отвалах и хвостохранилищах.
В результате этого воздействия происходят изменения состава и свойств атмосферного воздуха, вод и почвы.
Физико-механические изменения обусловлены:
– эмиссией пыли и аэрозолей;
– сбросами вод, загрязнённых суспензиями и гидрозолями.
В результате этого воздействия происходят изменения состава и свойств атмосферного воздуха, вод и почв.
Термические изменения обусловлены:
– загрязнением воздуха;
– сбросом подогретых вод;
– нагнетанием подогретых вод в массив горных пород.
В результате этого воздействия происходят изменения качества атмосферного воздуха и водного бассейна.
Классификация, предложенная польскими специалистами, представляется недостаточно чёткой по следующим причинам:
– неясны принципы, положенные в основу классификации типов изменений, так как одни и те же причины обусловливают различные изменения в окружающей среде;
– одни и те же результаты воздействия горного производства отнесены в различные классы.
Более целесообразно классифицировать воздействие горного производства на окружающую среду по отдельным элементам биосферы.
1. Осушение месторождения, сброс сточных и дренажных вод:
– уменьшение запасов подземных, грунтовых и поверхностных вод, нарушение гидрогеологического и гидрологического режимов водного бассейна;
– 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.
2. Воздушный бассейн:
– организованные и неорганизованные выбросы в атмосферу пыли и газов;
– загрязнение (запыление и загазовывание) атмосферы.
3. Земли:
– 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.
4. Почвы:
– 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.
5. 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.
6. Недра:
– проведение горных работ, 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 состояния массива горных пород, снижение качества полезных ископаемых и промышленной ценности месторождений, загрязнение недр, развитие карстовых процессов, потери полезных ископаемых.
В настоящее время месторождения твёрдых полезных ископаемых разрабатываются в основном тремя способами: открытым, подземным и геотехническим. В будущем значительные перспективы имеет подводная добыча полезных ископаемых со дна морей и океанов.
Важнейшей стороной проблемы взаимодействия горного производства с окружающей средой в современных условиях является и всё более усиливающаяся обратная связь, т. е. влияние условий окружающей среды на выбор решений при проектировании, строительстве горных предприятий и их эксплуатации (способ осушения месторождения, вид рекультивации, способ отбойки горной массы, размещение внешних отвалов и др.).
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.
Наше время характеризуется возникновением, развитием и становлением новых наук и научных направлений. Они рождаются тогда, когда уровень научных знаний и разработанности методов исследований позволяют вскрыть фундаментальную общность процессов и явлений, казавшихся ранее далекими друг от друга. В прикладных науках, к числу которых относятся и горная наука, создание нового направления может диктоваться также и насущными проблемами практики разработки месторождений полезных ископаемых.
Каждая отдельная наука (в том числе и горная), взятая сама по себе, представляет собой концептуальную систему идей и понятий, имеющую замкнутый характер. Вместе с тем в науках, изучающих землю, всё глубже утверждается диалектическая идея взаимосвязанности и взаимообусловленности изучаемых явлений. Современный этап развития горной науки (системы знаний об условиях, методах и средствах добычи и обогащения твёрдых полезных ископаемых) показывает, что барьеры, ограждающие её от других наук, исчезают, и на стыке горной науки и экологии на основе научных идей и разработок академиков М.И. Агошкова, Б.Н. Ласкорина, Н.В. Мельникова, В.В. Ржевского, Е.М. Сергеева, А.В. Сидоренко, Н.Ф. Федоренко, Т.С. Хачатурова, С.С. Шварца и др. происходит становление нового направления в горной науке, имеющее большое теоретическое и прикладное значение.
Формирование горно-экологического направления соответствует современным тенденциям развития экологии вообще, которая возникла как учение о взаимосвязи «организм – среда» и на наших глазах становится теоретической основой поведения в природе человека.
Диалектика отношений общества и природы основана на специфическом положении, которое занимает человек в биосфере. С одной стороны, человек потребляет природные ресурсы, использует 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 жизни и деятельности людей. Горно-экологические 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.
Изучая процессы горного производства и их воздействие на биосферу и учитывая многочисленность и разнообразие видов этого воздействия, гоно-экологическое направление использует как методы физики, химии, биологии, математики, механики, геологии и горного дела, так и методы, применяющиеся в экономике и социологии.
Горно-экологические исследования направлены на решение следующих ключевых вопросов:
1. Создание научных основ горно-экологического мониторинга (наблюдения, контроля, управления) той части биосферы, которая подвергается воздействию со стороны горного производства.
Для элементов биосферы и экологических систем, способных к самоочищению, самовосстановлению и развитию, большое значение приобретает создание сети контрольных пунктов с целью получения информации о допустимом уровне воздействия, о естественных ресурсах этих систем и уровне их эффективного использования.
Для элементов биосферы и экологических систем, не обладающих способностью к самоочищению и самовосстановлению, особое значение имеет их охрана и рациональное использование.
Важное место должно занимать изучение состояния окружающей среды с точки зрения её влияния на здоровье человека. Необходимо иметь в виду, что процессы и явления, происходящие в окружающей среде при разработке месторождений полезных ископаемых, достаточно разнообразны. В своих предельных значениях скорость этих процессов и явлений может быть катастрофически высокой или едва отличающейся от нуля. Соответственно этому в состоянии здоровья человека могут иметь место резкие сдвиги или менее заметные изменения, которые, однако, могут привести к хроническим заболеваниям.
2. Разработку принципов экономической оценки изменения биосферы под воздействием горного производства и общей природоохранной эффективности всех мероприятий по рациональному использованию минеральных ресурсов и их охране.
3. Разработку принципов и путей оптимизации воздействия горного производства на окружающую среду.
При этом резко возрастает важность учёта экологических факторов при планировании развития производительных сил в регионах. Промышленные и сельскохозяйственные объекты должны проектироваться и размещаться так, чтобы обеспечивалась экономическая целесообразность переработки и использования отходов горного производства.
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).
О первой концепции. Интенсификация производства предполагает совершенствование размещения производительных сил и организации общественного производства, использование высокоэффективной техники и технологии, проведение прогрессивной сырьевой политики.