CC BY
53
_________________________________________ © Н.И. Грехнев, 2005
УДК 504.062 (571.2)
Н.И. Грехнев
НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЕ И ФОРМИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ В ДАЛЬНЕВОСТОЧНОМ РЕГИОНЕ
Ж Недропользование является крупной составной частью об-
-М.Ж. щего природопользования и представляет собой сложную совокупность взаимодействия человека с недросферой в процессе освоения месторождений разнообразных полезных ископаемых и ресурсов недр в целом. Освоение месторождений полезных ископаемых, включающее в себя, главным образом, добычу и переработку руд, является основной причиной изменения природной среды и нарушения экологического равновесия геоэкосистем в горнорудных районах и далеко за его пределами. Поэтому исследование и учет основных факторов горного техногенеза является необходимым элементом при формировании региональной экологической политики. Поскольку горнопромышленный комплекс, несмотря на негативные экологические последствия, является важной составной частью промышленного развития региона, важно учитывать особенности природных и экологических (биокли-матических, геолого-металлогенических, геоморфологических и др.) условий Дальнего Востока, чтобы свести к минимуму техногенное влияние на экосистемы. Неучет природно-экологических условий территорий, использование отсталой технологической и технической базы отрасли, а также практикуемые в настоящее время потребительские способы хозяйствования зачастую приводят не только к преждевременному и экономически неоправданному истощению минеральной базы, но и к ухудшению экологической обстановки в регионе и формированию в отдельных районах ее кризисного состояния.
В последние 20 лет минувшего столетия в регионе функционировали десятки угольных шахт и разрезов, крупных ГОКов, добывающих и перерабатывающих руды олова, свинца, вольфрама, серебра, цинка, золота и других металлов, сотни предприятий по
разработке россыпных месторождений золота и благородных металлов и многочисленные организации по добыче разнообразных строительных материалов. За этот период произошли значительные геомеханические нарушения экосистем, накоплены огромные объемы твердых промышленных отходов и др. Вследствие этого экосистемы в районах размещения горнопромышленных предприятий оказались разрушенными или подверглись интенсивной ме-таморфизации в связи с химическим загрязнением почв, поверхностных и подземных вод, уничтожению коренных природнорастительных комплексов и т.д.
Приоритетными факторами химического загрязнения почво-грунтов, поверхностных и подземных вод в регионе являются высокие концентрации сульфат-ионов (804-2), образующихся при разрушении сульфидных минералов руд и вмещающих пород в зоне гипергенеза, и ионов группы азота (КИ4+, N0^, N00, формирующиеся при разложении, взрывчатых материалов. При растворении их в воде формируются агрессивные водные растворы способные выщелачивать из рудных минералов большинство токсичных химических элементов, переводить их в подвижные соединения и загрязнять открытые водоемы, грунтовые и подземные воды. Процессы химического загрязнения водных систем носят масштабный и долговременный характер, поскольку обуславливаются благоприятными климатическими условиями выщелачивания химических элементов и, самое главное, огромными объемами накопленных твердых отходов действующих и законсервированных горных предприятий.
В Дальневосточном регионе важное экономическое значение имеет добыча каменных и бурых углей, удовлетворяющая потребности местной энергетики. По масштабам и интенсивности негативного техногенного влияния на природную среду угледобыча занимает одно из первых мест среди других видов недропользования, и, соответственно, с ним возникает комплекс экологических проблем. Помимо отчуждения, нарушения и уничтожения значительных площадей сельскохозяйственных земель, происходит механическое загрязнение поверхностных водотоков взвешенными веществами, а также химическое - фенолами, нефтепродуктами и другими токсикантами; запыление и загазованность воздушной среды, формирование обширных депрессионных воронок и нару-
шение гидрологического режима вод, загрязнение и истощение подземных водоносных горизонтов.
В результате интенсивной разработки россыпных месторождений золота произошло нарушение гидрологического стока большинства охваченных этим видом работ долин, в них накоплены огромные объемы вскрышных пород и твердых песчаногалечных отходов промывки продуктивных песков. Русла реки ручьев загрязнены взвешенным материалом, некоторыми химическими токсикантами, пониженными значениями рН и баланса кислорода. Так только в пределах Амурской области и Хабаровского края объемы этих отходов составляют свыше 850 млн. т., при этом нарушено более 5 тыс. погонных километров речных долин I-IV порядков [1]. Кроме того, активное использование ртути в технологическом процессе золотодобычи в прежние годы приводит в настоящее время к масштабному техногенному загрязнению ртутью и ее соединениями водных экосистем Амурского бассейна.
Для снижения техногенного воздействия на экосистемы в настоящее время главными приоритетами в формирования эффективной экологической политики недропользования в регионе являются::
1) более высокая экологизация горнопромышленных работ;
2) реализация на практике основных принципов экосистемно-го недро-пользования.
Решение проблемы повышения экологизации горнопромышленных работ требует резкого повышения уровня и полноты извлечения полезных компонентов из добываемых руд на основе внедрения передовых технологий, более полной и тщательной очистки жидких стоков и газовых выбросов и утилизации или консервации твердых отходов, особенно сульфидсодержащих породных и рудных отвалов.
Использование в горнорудном производстве устаревшего оборудования и отсталых горнотехнических технологий при эксплуатации многокомпонентных месторождений сульфидной формации обеспечивает низкое извлечение полезных компонентов и, соответственно, приводит к недопустимо большой потере полезных компонентов, достигающей в среднем: олова, свинца, меди -около 50 %, золота рудного - до 15 %, золота россыпного - до 47 %, платиноидов - до 10-15 % и др. Это означает, что горнопромышленное производство при эксплуатации оловянно-
полиметаллических месторождений извлекает лишь около половины содержащихся в рудах металлов, остальная часть уходит в отвалы. При этом многие попутные компоненты (мышьяк, висмут, сурьма, сера, редкие земли и др.) не только безвозвратно теряются в отвалах, но при их участии формируются агрессивные водные растворы, активно влияющие на разрушение природных экосистем.
Сейчас же большие объемы недоизвлеченных металлов находятся в отходах обогащения Солнечного, Хинганского, Красногорского, Дальнегорского, Хрустальненского, Ярославского и других ГОКов, сосредоточенных в десятках крупных хвостохранилищ. Так, только на Солнечном ГОКе, ранее перерабатывающем руды Солнечного, Фестивального, Перевального и Придорожного оловянных месторождений с начала 60-х годов двумя обогатительными фабриками, в хвостохранилищах накоплено (по состоянию на 1990 год) свыше 10 млн. куб. м., содержащих 46392 т. олова (при среднем содержании 0,183 %), 707000 т. меди (0,28 %), 39356 т. цинка (0,156 %), 47853 т. свинца (0,188 %), 6742 т. вольфрама (0,015 %), 5874 т. висмута (0,013 %) и 339 т. серебра (116 г/т), а также редкие элементы и золото [2].
Разработка промышленных месторождений цветных и редких металлов осуществляется, как правило, по сокращенному циклу, с получением промежуточной продукции в виде рудного концентрата. Для нормализации экономического положения добывающих предприятий и снижения техногенного пресса на экосистемы необходима организация производства полного цикла. Предлагаемые многими НИИ схемы реорганизации ГОКов (Солнечный и др.) в горно-металлургические комбинаты с внедрением технологий глубокой переработки оловополиметаллического сырья на базе получения черновых концентратов позволяет на первом этапе не только существенно повысить извлечение полезных компонентов (до 80-95 %), но и связать в неподвижные формы большинство токсичных компонентов (сера, мышьяк и др.). На втором этапе, при углубленной переработке черновых концентратов на основе металлургического передела (химико-металлургия, гидрометаллургия, хлоридовозгонка и др.) появляется возможность получать конечную продукцию олова, цинка, свинца, серебра, меди и др. с обеспечением сквозного извлечения на уровне 70-80%. Важным условием в этом случае является извлечение серы, для чего потре-
буется организация сернокислотного производства. Попутные элементы, в т.ч. мышьяк и другие токсиканты выделяются в виде устойчивых нетоксичных соединений, обеспечивающих их свободное хранение и в перспективе - дальнейшее использование [3].
Утилизация твердых отходов горного комплекса, рассматриваемая нами как важная часть экологизации горнопромышленного производства, предполагает их использование в качестве техногенных месторождений, в т.ч. для получения композитных сплавов и нетрадиционных материалов стройиндустрии. При невозможности или ограниченности утилизации отходов должны быть приняты меры к их надежной консервации.
Принятое в практике горнодобычных работ в регионе формирование и содержание хвостохранилищ открытого типа (как правило, в днищах горных долин) совершенно не согласуется с политикой снижения экологической безопасности горного производства и заслуживает радикального пересмотра этой негативной практики. Известно, что помимо возникновения катастрофических явлений в виде разрушительных селевых потоков, открытые хво-стохранилища являются активным и длительным источником химического загрязнения поверхностных и грунтовых вод на огромной территории. В связи с тем, что твердый состав хвостовой пульпы часто сложен на 10-35 % сульфидными минералами, которые в открытых атмосферных условиях интенсивно разлагаются с образованием агрессивных концентрированных сульфатных растворов. Последние являются активным растворителем эндогенных минералов и формируют насыщенные солевые растворы. Поэтому рекультивация имеет смысл только в том случае, когда в ее процессе происходит полное изолирование материала хвостохранилища от водовоздушной среды, обогащенной свободным кислородом.
Выбор способа консервации хвостохранилищ, как наиболее объемных отходов обогащения рудной массы, зачастую является решением наиболее важной экологической проблемы горнорудных районов, и технически может быть осуществлен несколькими способами:
1) устройство мест хранения хвостохранилищ в выработанном пространстве горных выработок и изолирование производственных отходов от воздействия окисляющих веществ;
2) отделение и изъятие сульфидных минералов на стадии обогащения рудной массы;
3) укладка в основание хвостохранилища известковокарбонатного слоя, способного длительное время осуществлять нейтрализацию дренирующих его сульфатных растворов.
Реализация экосистемного подхода в недропользовании предусматривает использование не только эффективных природосберегающих технологий добычи и обогащения, но и эффективных способов охраны природной среды на основе учета основных свойств ландшафтов и их устойчивости к антропогенным воздействиям. Разделение территорий с различными природноэкологическими условиями производится на основе ландшафтногеохимическое районирования, при котором можно дифференцировать отдельные территории с приоритетным направлением хозяйствования, так называемые природно-функциональные зоны. Исходными и определяющими критериями для этого являются биоклиматические особенности региона, морфометрические параметры рельефа, категории ценности земель (ландшафтов), формационные типы и вещественный состав разрабатываемых месторождений.
Биоклиматические условия района непосредственно отражаются на экологичности предприятия не только в виде различной ценности трансформируемых или потребляемых природных ресурсов и их, что более важно, средообразующего значения, но и потому, что они регулируют функционирование природных и восстановление нарушенных экосистем. Биоклиматический анализ, выполненный для Дальневосточного региона, показывает, что в направлении с юга на север происходит снижение экологической емкости ландшафтов. Отсюда следует важный вывод о том, что более южные и равнинные районы способны выдерживать относительно большие техногенные нагрузки на ландшафты. В этом же направлении происходит снижение стоимостного показателя земельных ресурсов, и, наоборот, возрастает относительная ценность водных систем. Таким образом, уже на стадии биоклимати-ческого районирования появляется возможность вычленять конкретные территории (физико-географические зоны, таксоны и др.), обладающие определенным экологическим потенциалом, и, следовательно, вносить соответствующие ограничения техногенных нагрузок на экосистемы. Превышение этих показателей приводит к нарушению экологического равновесия и, как следствие, к снижению экологических и экономических возможностей региона.
Отсюда следует, что в южных районах ДВ региона, где намечаются объективные предпосылки развития промышленного потенциала и увеличения плотности населения в силу более комфортных жизненных условий, наиболее важными для охраны компонентами экосистем являются почвы, подземные и грунтовые воды, первичные биогеоценозы, лесопарковые зоны и реликтовые растительные комплексы. Поэтому наиболее жесткому экологическому контролю должны подвергаться проекты на разработку месторождений полезных ископаемых, особенно открытым способом.
Для северных районов с исторически сложившимся горнодобывающим промышленным комплексом первостепенное значение должно придаваться сохранению водных объектов (речной сети), как важного природосберегающего фактора и ценного природного ресурса, а также естественных природных условий в местах традиционного проживания малых народностей. Чистые пресные воды являются нынче чрезвычайно ценным природным ресурсом человечества, и сохранение его в промышленно развитых районах более проблематично. Сверхнормативное потребление и загрязнение пресных вод, а также активно эксплуатируемые в последнее время в регионе рыбные ресурсы, приведут к их преждевременному истощению.
Важным экосистемным элементом для учета при заложении открытых горных выработок (карьеров, угольных разрезов) выступает гипсометрическая характеристика рельефа (превышение над местным базисом эрозии - АН) и ее соотношение с проектируемой глубиной карьеров (АЬ). Для сохранения гидрологического и гидрогеологического режимов карьеры не должны пересекать горизонты подземных вод и истощать грунтовые воды, питающие открытые водоемы. Соответственно глубины горных выработок и относительные превышения участка должны находиться в соотношении, как АЬ < 0,5 АН, т.е. не превышать половины значения АН над урезом уровня водного бассейна или речной долины Ш- го и более высоких порядков. Следовательно, при относительной высоте рельефа над урезом водотока (АН) около 100-200 м проектируемая глубина карьера (АЬ) не должна превышать 50 м. Как показывает практика горных работ, карьеры такого параметра (не более 50 м) используются, чаще всего, при добыче местных строительных материалов [4]. Промышленная разработка каменных углей,
руд цветных и благородных металлов открытым способом допустима при величине АН не менее 500 м. В противном случае могут рассматриваться лишь варианты подземной разработки.
Негативным примером игнорирования этого требования при работе Павловского угольного разреза в Приморье (абс. высота 100-150 м) открытым способом за 20 лет является образование де-прессионной гидрогеологической воронки радиусом более 20 км и глубиной 12-15 м., в результате чего произошло уничтожение основного (надугольного) водоносного горизонта, аридизация экосистемы и как следствие, нарушение плодородия почв на площади более 100 тыс. га, а также разрушено устойчивое водоснабжение близлежащих населенных пунктов.
Важную роль в экосистемном подходе играет учет структурно-формационных особенностей и минералого-геохими-ческого состава руд разрабатываемых месторождений. При этом, если структурно-формационные особенности важны, в большей мере, при выборе способа разработки месторождений, то вещественный состав руд в значительной мере влияет на экологичность производства. Поэтому в основу задействованных принципов/критериев экологичности наиболее существенным, на наш взгляд, является геоэкологический показатель, отражающий “сульфидность” пород и руд, который по существу определяет не только повышенную токсичность производственных отходов, но и более дорогостоящие способы консервации или рекультивации минеральных отходов.
Учитывая повышение миграционных свойств химических токсикантов в зоне гипергенеза, где происходит активное окисление и растворение сульфидных минералов, наибольшее загрязнение экосистем токсичными металлами происходит через базовые среды (коры выветривания, почвы, донные осадки, поверхностные воды и т.д.).
На основе опытных работ установлено, что достаточно выраженный сульфидно-сульфатный техногенез отчетливо проявляется уже при содержании серы в рудах (породах) в количестве 1-1,5 %. Так присутствие серосодержащих минералов, особенно сульфидов железа, оказывает отрицательное влияние на качество строительного щебня, а при использовании в качестве наполнителя в бетон происходит его разрушение, поскольку сульфиды, окисляясь до
сульфатов и взаимодействуя с гидроалюминатами, сопровождаются резким изменением объема смеси.
На основе имеющихся литературных данных нами выделено 5 групп руд (и соответственно рудных месторождений) по содержанию сульфидов:
1. - <<1 %; 2.- от 1 до 2 %; 3. - от 2 до 5 %; 4. - от 5 до 10 % и 5. - более 10 %.
Практика показывает, что экстенсивная разработка месторождений полезных ископаемых без учета экосистемных принципов непременно приводит к нарушению природных экосистем и к общему ухудшению экологического состояния природной среды, а низкий технологический способ разработки месторождений - к преждевременного истощению минеральных ресурсов.
----------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Грехнев Н.И., Остапчук В.И. Техногенные отходы горных предприятий Дальневосточного региона: проблемы утилизации и сохранения среды. Вопросы геологии, металлогении, поисков и оценки месторождений Дальнего Востока. Хабаровск: изд-во ДВИМСа, 2002. С. 132-136.
2. Основные проблемы изучения и добычи минерального сырья Дальневосточного экономического района. Минерально-сырьевой комплекс ДВЭР на рубеже веков. /Бакулин Ю.И., Буряк В. А. и др Хабаровск: изд-во ДВИМСа, 1999. 214 с.
3. Проект ТЭО организации Солнечного горно-металлур-гического комбината / Крейнес А.Е., Высотин А. Л., Коренев Г.В. Солнечный, 2003
4. Грехнев Н.И, Секисов Г.В. Основные принципы экосистемного недропользования в Дальневосточном регионе. // Регионы нового освоения: стратегия развития. Материалы межд. научн. конф. Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 2004. С. 58-61.
— Коротко об авторах -----------------------------------------
Грехнев Н.И. - кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, ИГД ДВО РАН.
