CC BY
40
-------------------- © Н.И. Г рехнев, Л.Т. Крупская, Л.Н. Липина,
Н.К. Растанина, А.Г. Навороцкая, 2009
УДК 504.06.054
Н.И. Грехнев, Л. Т. Крупская, Л.Н. Липина,
Н.К. Растанина, А.Г. Навороцкая
ОБЩАЯ КОНЦЕПЦИЯ И ПРИНЦИПЫ ВЫДЕЛЕНИЯ ЗОН ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ ОТ ПРЕДПРИЯТИЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОГО КОМПЛЕКСА В ДАЛЬНЕВОСТО ЧНОМ РЕГИОНЕ
Экологический риск в горнопромышленном комплексе отражает категорию экологической безопасности производства и обуславливается взаимодействием экологических параметров природной среды и показателей экологичности горного производства [1]. При освоении месторождений система взаимодействия природных элементов среды и техногенных факторов вызывает несоответствия и сбои в экосистемах, приводящие к разрушениям биоценозов и среды жизнеобеспечения. Для предотвращения таких негативных последствий требуются значительные экономические затраты на совершенствование технических средств защиты природной среды. При увеличении материальных затрат экологический риск снижается, но возрастает вероятность социально-экономичес-кого риска, так как при этом снижается финансирование социальных программ и, соответственно, снижается уровень жизни. Следовательно, достигнув требуемого уровня риска, цена экологической безопасности уже не оправдывается достигнутым эффектом. Поэтому при выборе технологии освоения месторождений общество пока вынуждено мириться с таким уровнем риска, при котором экологическая безопасность полностью не достигается. Таким образом, концепция “абсолютной безопасности” на производственном этапе должна быть заменена на концепцию “приемлемого риска”, при которой делается выбор приоритетов, с наибольшей вероятностью снижающих риск возникновения тяжких необратимых экологических последствий и гибели людей [2]. Следовательно, уровень риска должен быть не минимальным, а предельно допустимым и определяться возможностями технических, экономических и социальных решений. Поэтому решение о приемле-
мости той или иной степени риска носит скорее не технический, а политический характер и определяется экономическими условиями.
Научные принципы, используемые для определения экологических рисков от предприятий минерально-сырьевого комплекса независимо от их ранга, представлены ниже:
1. Принцип экологичности освоения месторождений,
2. Принцип технологичности освоения месторождений,
3. Принцип непрерывности наблюдений
Принцип экологичности освоения месторождений состоит в достижении необходимого соответствия суммарных объемов и интегральной токсичности отходов горных предприятий экологическим параметрам природной среды или экологическому потенциалу принимающих экосистем. Как известно, при освоении месторождений полезных ископаемых наибольший вред окружающей среде наносится химическим загрязнением, при котором наиболее важное значение имеют интенсивность воздействия (превышение над уровнем ПДК) и размеры ареалов загрязненных сред. Поэтому определяющими критериями для оценки степени экологического риска будут иметь исходные экологические и экологоэкономические группы, включающие:
а) относительную устойчивость экосистем по биоклиматиче-ским параметрам, характеризующимися среднегодовыми температурными величинами и биопродуктивностью растительных комплексов;
б) класс геохимических ландшафтов, определяющий окислительно-восстановительный потенциал и интенсивность миграции элементов;
в) геоэкологический индикатор токсичности руд осваиваемых месторождений;
г) экономические категории ландшафтов и земель, определяющие их хозяйственную ценность.
В Дальневосточном регионе экологическая значимость природных компонентов среды имеет более важное значение, чем собственно экономическая стоимость данного вида природного ресурса, и нами рассматривается с позиций физико-географической зональности. Поэтому ресурсная оценка ландшафтов и устойчивость экосистем увязывается с физико-географической зональностью в определенной зависимости: отчетливое снижение экологического потенциала, как и стоимости земельных ресурсов, происходит в на-
правлении с юга на север, и наоборот - в северном направлении отмечается увеличение биоценотической роли водно-долинных биоценозов [4].
Установлено, что наиболее важное значение для устойчивости экосистем к химическому загрязнению почв, имеет емкость катионного обмена (ЕКО), определяющая поглощение и сохранение в устойчивых соединениях большинства токсичных элементов из поступающих загрязняющих веществ. Классы геохимических ландшафтов определяют направленность и интенсивность миграции химических элементов и формируются в зависимости от типа геологического субстрата и рельефа местности. Так, в горно-долинных ландшафтах максимальный ветровой перенос и объемы выпадающих загрязняющих веществ находятся в обратной зависимости от расстояния переноса, т.е. интенсивность выпадений будет обратно пропорциональна расстоянию от источника. В равнинной местности изолинии выпадений имеют близизометричную форму, а их интенсивность - обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника [5]. Параметры химического загрязнения водных систем находятся в зависимости от мощности загрязняющих источников, разбавляющей способности водных потоков и их окислительно-восстановительных условий, которые могут обеспечивать протяженность аномальных водных потоков на большие расстояния.
С экологических позиций рудные месторождения разных ми-нералого-геохимических типов продуцируют различные по интенсивности ареалы токсичных металлов или очаги химического загрязнения и формируют экологически опасные зоны в почвах, водах, приземной атмосфере и растениях, многократно превышающие ПДК. Исследованиями [6] устанавливается прямая корреляционная зависимость показателя токсичности и уровня химического загрязнения от геоэкологического индикатора токсичности руд осваиваемых месторождений. Геоэкологический индикатор рассматривается нами как важнейший исходный фактор уровня токсичности отходов горного производства, на который должны настраиваться технологические схемы и приемы обогащения руд для оптимальной полноты и комплексности извлечения полезных компонентов.
Универсальность предлагаемого показателя нами используется как количественное содержание в рудах сульфидных минералов
или свободной серы в виде показателя “сульфидности руд”. В зависимости от количественного показателя сульфидности фиксируется определенный набор химических загрязнителей природной среды, свойственных данному типу руд.
Минерально-сырьевое производство сопровождается накоплением больших объемов отходов. По характеру влияния на компоненты среды среди них можно выделить: нейтральные, химически агрессивные и относительно благоприятные для ОС. Первую группу отходов составляют отвальные материалы, сложенные вскрышными фоновыми породами и почво-грунтами. Во вторую группу входят рудные и рудовмещающие породы и отходы горного производства, в т.ч. хвосты обогащения, жидкие стоки и газово-пылевые выбросы. Они и приводят к загрязнению почв, поверхностных и подземных вод, атмосферы, биосферы. К относительно благоприятной группе отходов отнесены отходы известкового и цементного производства, приводящие к нейтрализации кислых почв, а также рыхлые осадки, содержащие гумусовые вещества.
Технические водоемы и гидроотвалы во многом определяют техногенный гидрохимический режим практически всех водоносных комплексов и являются потенциально опасными источниками загрязнения водных систем. Основными загрязняющими компонентами, присутствующими в этих водах, являются ионы группы азота NH4+, N02", N03", сульфат-ионы и сероводород. Источниками загрязнения ТМ поверхностных вод гидросети в основном являются шахтные стоки, фильтрационные воды отвалов вскрышных пород и дренажные растворы хвостохранилищ. С разработкой россыпей связаны огромные объемы твердых отходов, водных взвесей и жидких стоков. По степени негативного влияния на долинные системы главенствующее значение имеют, конечно же жидкие стоки, которые образуются при промывке песков, расходуя при этом около 10-15 м3 чистой воды на каждый кубометр песков.
Особую экологическую опасность, связанную с отходами россыпной золотодобычи, представляет ртутное загрязнение, характерное для старых разработок, в которых использовалась ртутная амальгамации на промприборах, ШОУ и ЗИФах. При повторной отработке техногенных россыпей происходит вторичное ртутное загрязнение поверхностных водоемов и долинных ландшафтов. Учитывая, что за всю небольшую историю разработки россыпей в регионе добыто около 1000 т. золота, фактический привнос техно-
генной ртути в речные системы может составлять десятки тысяч тонн.
Требования технологичности освоения месторождений сводятся к соответствию применяемых технологий обогащения руд с их минералого-геохимическим составом, а природозащитные мероприятия - с показателем геоэкологического индикатора токсичности. Этот принцип позволяет опираться на ряд важных критериев, которые сводятся к а) безотходности (малоотходности) горного производства и б) высокой комплексности и полноте извлечения полезных компонентов из рудной массы.
Основные требование безотходности (малоотходности) производства заключается не только в резком снижении объемов отходов горного производства (отвальные материалы, хвосты обогащения и др.), а в максимальном использовании и утилизации отходов в дальнейшем производстве по извлечению сырьевых ресурсов и стройматериалов. Малоотходность горного производства выступает показателем сохранения биологического разнообразия на экосистемном и видовом уровнях и является важным критерием экологичности освоения месторождений.
В аспекте охраны окружающей среды приоритетной целью является достижение максимальной малоотходности, а способом ее достижения должны выступать технические и технологические решения: а) внедрение безотходных, менее энергоемких и интенсивных (щадящих) технологий добычи и переработки полезных ископаемых и б) формирование замкнутых технологических циклов, т.е. технологическая схема переработки горной массы должна быть максимально приближена к естественному природному процессу, которая позволяла бы вовлекать отходы горного производства в природный геохимический круговорот, превращая тем самым горное производство в геохимически замкнутую природнопроизводственную систему [7]
Комплексность переработки добытой горной массы, которая предполагает извлечение всех содержащихся в сырье полезных компонентов путем глубокой переработки и доведение конечной продукции до уровня высокого качества на месте добычи.
Принцип непрерывности наблюдений за экологическим состоянием базовых компонентов природной и природнотехногенной среды, т.е. осуществление независимого экологического мониторинга за основными жизнеобеспечивающими усло-
виями среды, является оценочным или регулирующим процессом и проводится непрерывно.
Группировка природно-техногенных обстановок по экологическим рискам является задачей комплексных экологических исследований, в результате которых предусматривается выделения площадей или районов с одинаковой экологической емкостью экосистем и различным влиянием техногенных факторов на природные системы.
Зоны экологических рисков выделяются по показателю загрязнения ОС по трем основным компонентам среды: воде, почвенному покрову и атмосферному воздуху. В качестве меры сравнения принимаются нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК), установленные для выбранных компонентов среды с определенным воздействием на человека. Основываясь на принятой типизации уровней экологического риска [8], рационально принять условие, допускающее возможность учета трех предельных уровней загрязнения (таблица):
1. Повышенное загрязнение по всем компонентам среды, при аномальном значении (30 ПДК и более) хотя бы по 1 компоненту;
2. Высокий уровень загрязнения ОС при значении 10-20 ПДК хотя бы 1 компоненту среды;
3. Загрязнение до 10 ПДК хотя бы по 1 компоненту среды при общем фоновом значении.
На этом основании в этом случае выделится в площадном варианте 3 зоны экологических рисков (см. табл.):
1. Зоны риска 1-го рода - площади функционирующих или отработанных горнопромышленных районов (ГПР), в пределах которых отмечается высокое загрязнение всех природных сред, но хотя бы по одному компоненту достигается уровень загрязнения выше 30 ПДК, по одному или нескольким химическим токсикантам. Воздействующие техногенные факторы относятся к локальному уровню и сводятся к рискам потери здоровья человека:
1) прямое и (или) опосредованное воздействие на персонал, приводящее к профзаболеваниям, повышению общей и специфической заболеваемости детского и взрослого населения;
2) химическое, механическое и биологическое загрязнение воды, почв, атмосферного воздуха.
214
Характеристика выделяемых зон экологических рисков в Дальневосточном регионе
Виды экологических рисков; их характеристика Признаки выделения и характеристика зон риска Возможность самовосстановления природной среды, время реабилитации
Факторы и процессы воздействия Размеры зон Показатели превышения ПДК Последствия воздействия
Риски I - го рода Территории горнопромышленных районов, участки горных объектов Факторы локального уровня: 1 - прямое и (или) опосредованное воздействие на население; 2 - химическое, биологическое и механическое загрязнение воды, почв, атмосферного воздуха Десятки и первые сотни кв. км Загрязнение всех сред, превышен. от 10 до 30 ПДК и более 1 - Формирование техногенных пустошей: 2 - профессиональная заболеваемость персонала и населения, 3 - детская заболеваемость, высокая смертность Экосистемы восстанавливаемые за длительный период; необходимы мероприятия по восстановлению ПС: рекультивация и др. природовосстановительные мероприятия; Десятки и сотни лет
Риски П-го рода Обрамление ПІР, районы комплексного недропользования Районные факторы комплексного влияния на экосистемы: 1 - комплексное загрязнение почв и растительности; 2 - химическое загрязнение водоемов, почв и воздушной среды Десятки и сотни кв. км Загрязнение до 10-20 ДК 1 - Общая детская заболеваемость, 2 - Экономические ущербы, связанные с потерей плодородия почв, утратой биоресурсов Возможно самовосстановление; Необходима очаговая рекультивация и др. восстановительные мероприятия Десятки лет
Риски Ш - го рода Бассейны рек и районы россыпной золотодобычи; Районные и региональные факторы: специфическое незначительное загрязнение водных систем Сотни и тысячи кв. км Загрязнение поверхностных вод Нарушение экологической устойчивости, реже био-климатической зо- Трудно восстанавливаемые из-за невозможности антропогенного участия
2. Зоны риска 2-го рода включают площади начального освоения месторождений или территорий, примыкающих к сложившимся ГПР, в пределах которых отмечается повышенное загрязнение ОС, и хотя бы по одному компоненту среды устанавливался показатель химического загрязнения в пределах 10-20 ПДК. Исследования показывают, что экосистемы в ближайшем пространственном окружении ГПР находятся под активным воздействием горного техногенеза, включающего газово-пылевые воздушные ареалы и смещаемые вниз по долине аномальные водные и литохимические потоки.
Воздействующие техногенные факторы имеют комплексное влияние на ОС и по масштабу воздействия приводят к районному уровню экологического риска:
-комплексному загрязнению почв и растительного комплекса;
-химическому загрязнению водоемов, почв и воздушной среды.
Зоны риска 2-го рода характеризуются а) повышенной общей детской заболеваемостью и б) экономическими и хозяйственными ущербами, связанными с потерей плодородия почв, утратой биоресурсов и др.
3. Зоны экологического риска 3-го рода составляют площади и территории сближенных участков (узлов) проведения горных работ по комплексному недропользованию (золотодобыча, углеразработ-ки и предприятия стройматериалов), в которых обнаруживается изменение природных (фоновых) физико-химических параметров воды (мутность, заиливание донных осадков, повышение содержаний солей ТМ и соединений ртути), воздушной среды и почвеннорастительных комплексов. Достаточно надежными индикаторами изменения качества воды в поверхностных водотоках (рек Зея, Бурея, Селемджа и др.) являются снижение продуктивности водной биоты, в т.ч. промысловых видов рыб, развитие в руслах водной растительности, снижение свободного кислорода, изменением физико-химических показателей воды и др. Границы зон экологических рисков 3-го рода преимущественно захватывают долинные экосистемы крупных и средних рек.
Территория южной части Дальнего Востока, не включенная в зоны экологических рисков, относится к условно фоновой территории с естественной флуктуацией вредных элементов и не испытывает прямого воздействия техногенных факторов горнопромышленного техногенеза.
Экологические риски вообще, в том числе обусловленные минерально-сырьевым производством, следует рассматривать с позиций их вероятного проявления с негативным воздействием на объекты живой природы, особенно на население ближайших населенных пунктов. Предлагаемая концепция, разработанные научные принципы и критерии возникновения экологических рисков являются основанием для принятия соответствующих решений по управлению ими.
---------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Грехнев Н.И., Секисов Г.В. Чаплыгин Н.Н. Исходные принципы оценки экологичности горнопромышленных производств // Горный информационноаналитический бюллетень. - 2005. - №. 1. - С. 88-90.
2. Цыганков А.В. Безопасность освоения месторождений полезных ископаемых в криолитозоне. - Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1994. - 112 с.
3. Грехнев Н.И. Основные принципы формирования экологической политики недропользования в Дальневосточном регионе // Горный журнал. - 2006. - № 3. -С. 32-36.
4. Рянский Ф.Н. Геосистемные подходы к методам прикладного экологоэкономического районирования Дальневосточной зоны БАМ: Препринт. - Владивосток: ИВЭП, ГО СССР, 1989.
5. Копцик С.В., Копцик Г.Н. Многомерный статистический анализ реакции подстилок лесных почв на атмосферное загрязнение // Экология. - 2000. - № 2. - С. 89-96.
6. Голева Р.В. Методические основы геоэкологической типизации рудных месторождений по основным видам токсикантов и индикаторам токсичности // Геоэкологические исследования и охрана недр: Информ. сб. № 4. - М.: Геоин-форммарк, 1999. - С. 18-28.
7. Концепция государственной стратегии обеспечения экологической безопасности освоения недр. - М.: ИПКОН, 1997. 31 с.
8. Потапов А.М. Мониторинг, контроль, управление качеством ОС. В 3-х кн. / А.М. Потапов, В.Н. Воробьева, Л.Н. Карлин, А.А. Музалевский. - СПб., 2005.
МГА
— Коротко об авторах -------------------------------------------------------
Грехнев Н.И. - кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник, E-mail: [email protected]
Крупская Л.Т. - доктор биологических наук, профессор, зав. лабораторией, E-mail: [email protected]
Липина Л.Н. - старший инженер, E-mail: [email protected] Институт горного дела ДВО РАН, г. Хабаровск.
Растанина Н.К. - старший преподаватель,
Тихоокеанский государственный университет, г. Хабаровск.
Навороцкая А.Г. - кандидат географических наук, научный сотрудник, Институт водных и экологических проблем ДВО РАН, г. Хабаровск, Email: [email protected]
