CC BY
29Марк Михайлович Шац,
кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН.
Территория Республики Саха (Якутия) давно и интенсивно осваивается. При этом возникает ряд специфических геоэкологических проблем, причиной которых является географическое положение Якутии и обусловленные им суровые природно-климатические условия, которые значительно усугубляют отрицательные последствия промышленной деятельности.
В целом, в Якутии можно выделить несколько основных типов районов с разной спецификой существующих и планируемых техногенных воздействий на природу и степенью геоэкологических последствий:
1) зоны урбанизации;
2) территории горнодобывающей промышленности, с сопутствующими вспомогательными отраслями;
М. М. Шац
3) зоны влияния крупных линейных сооружений;
4) районы крупных ГЭС.
Основной зоной интенсивной
урбанизации в Якутии является г. Якутск где проживает около трети населения республики. Широкий круг возникающих здесь геоэкологических проблем был освещен нами ранее [1, 2, 3]. В пределах г. Якутска и его окрестностей все компоненты природной среды - атмосфера, рельеф, поч-венно-растительный покров, поверхностные и грунтовые воды, многолет-немерзлые породы - подвергаются комплексному техногенному воздействию, поэтому обычно активно и негативно изменяются.
Интенсивное освоение северных территорий горнодобывающей отраслью неизбежно сопровождается вме-
На фото вверху - долина р. Тимптон в районе предполагаемого строительства
ГЭС.
Фото П. Масляева.
Характ ер ландшафта в районе Эльконского мест орождения.
Фото И.В. Дорофеева.
шательством в естественное развитие окружающей среды и ее существенным преобразованием. Все это требует изучения ряда специальных проблем, главной из которых, на наш взгляд, является нарушение эколого-геокриологической обстановки.
Несмотря на кажущуюся стабильность, многолетне-мерзлые породы даже при кратковременных нарушениях поверхностных условий могут существенно изменять свои свойства и параметры. Так, в процессе разведки и эксплуатации Таежного железорудного месторождения в Южной Якутии значительно изменились условия промерзания горных пород. Вследствие этого высотная граница многолетнемерзлых толщ на северо-восточных склонах за период предшествующего освоения (1952 -1982 гг.), т.е. всего за 30 лет, переместилась вниз на 200 -250 м, отражая существенное увеличение площади развития мерзлых пород. Та же тенденция, но в меньших размерах, зафиксирована и на других элементах рельефа [4].
Таким образом, объекты горнодобывающей отрасли, особенно ориентированные на открытую добычу полезных ископаемых, существенно преобразуют естественную ландшафтную структуру, а самовосстановление нарушенных компонентов природной среды идет крайне медленно. Эта проблема в последнее время, в связи с переходом на подземный способ отработки некоторых месторождений алмазов (рудники «Интернациональный» и «Мир») и сокращением объемов добычи, связанные с финансовым кризисом, несколько утратила остроту, но в любом случае должна контролироваться специалистами.
Следует учитывать, что даже после завершения горных работ, проводимых открытым способом, многочисленные нарушения мерзлотных ландшафтов (отвалы пород, карьеры, траншеи, хвостохранилища и др.) дол-
гое время остаются источниками высокого техногенного давления на окружающую среду, поставляя в водные системы загрязняющие вещества и тонкодисперсный материал. Судя по имеющимся материалам [5], даже через 10 лет после завершения горных работ процесс воздействия на природную среду продолжается, хотя и в несколько меньших масштабах.
В последнее время в республике, наряду с прежними видами хозяйственной деятельности, начата реализация схемы комплексного развития Южной Якутии до 2020 г. Ведется проектирование и начато строительство ряда крупных промышленных объектов, что неизбежно приведет к еще более серьезным негативным геоэкологическим последствиям.
Относительно новым для республики видом полезных ископаемых станет урановая руда из Эльконской группы месторождений в Южной Якутии. С созданием горно-металлургического комбината воздействию будет подвергнута территория со сложным природными условиями, в том числе с разнообразным распространением сезонно- и многолетнемерзлых пород, со специфическими геологическими и гидрогеологическими условиями. В связи с этим, наряду с обычными для горнодобывающей отрасли преобразованиями природной среды, возможны крайне губительные масштабные загрязнения, связанные со специфическими свойствами урановой руды. В то же время необходимо учитывать, что многолетняя мерзлота является одним из основных природных факторов, несколько снижающих риск радиационного загрязнения природной среды в районе Эльконской группы месторождений. Являясь естественным водоупором, много-летнемерзлые толщи горных пород в значительной степени препятствуют проникновению загрязняющих веществ в глубокие горизонты и их масштабному распространению подземными водами.
Существенное и весьма негативное воздействие на геоэкологическую обстановку республики оказывают линейные сооружения (автомобильные и железные дороги, магистральные трубопроводы и т.д.). Подобные сооружения фрагментируют, т.е. расчленяют природный ландшафт, нарушая его различные функциональные связи, сложившиеся в течение длительной эволюции. Вместе с тем негативные осложнения возможны и на локальных участках. Так, при возведении железнодорожного полотна по трассе Томмот - Якутск уже сегодня возникают серьезные проблемы. Связаны они, прежде всего, с пересечением строящейся трассой районов, где горные породы включают мощные (до нескольких метров) массивы подземных льдов. Нарушение растительного и почвенного покровов в таких условиях неизбежно сопровождается изменением процессов теплообмена горных пород с атмосферой. При этом подземные льды
ШккэтгаК.
Деформации полотна железной дороги по трассе Томмот - Якут ск.
ФотоЛ.А. Гагарина.
начинают таять, а дневная поверхность проседать. На некоторых участках происходит «заплывание» грунтов в траншею с перспективой выдавливания трубопровода на поверхность. В результате надежная эксплуатация линейного сооружения становится проблематичной.
Наиболее масштабным проектом является строительство нефтепровода Восточная Сибирь - Тихий Океан (ВС-ТО). Территории, на которых проводится строительство трубопровода, отличаются высокой сейсмичностью (до 10 баллов по шкале Рихтера) и динамичностью мерзлотной обстановки - возможностью перехода пород из мерзлого в талое состояние и обратно. Это обусловлено широким развитием здесь горных пород со среднегодовой температурой, близкой к 0° С, что очень важно учитывать для оценки последствий освоения территории на различных стадиях строительства и эксплуатации нефтепровода.
Особенно проблемным в геоэкологическом отношении элементом нефтепровода является его переход через одну из крупнейших рек мира - р. Лену. Несмотря на уверения авторов проекта и строителей трубопровода об абсолютной экологи-
ческой безопасности объекта, у специалистов возникают серьёзные сомнения в его надежности. Во всяком случае, на сравнительно недавно сооруженном подводном участке перехода газопровода через р. Лену в районе г. Якутска, где сильные землетрясения маловероятны, уже произошло два случая значительного повреждения трубы и утечки газа. А ведь подобные аварии на нефтепроводе чреваты региональным загрязнением природной среды катастрофического характера, учитывая транзитный характер р. Лены и выход ее в акваторию арктических морей.
Еще одним значимым перспективным проектом является создание каскада ГЭС в Южной Якутии. В обозримом будущем на р. Тимптон предполагается создание нескольких ГЭС, способных обеспечить электроэнергией не только ближайшие российские регионы, но и нуждающиеся в ней зарубежные страны, в первую очередь КНР
Развитие Южно-Якутского гидроэнергетического комплекса предполагает проработку нескольких створов: трех на р. Тимптон, двух на р. Учур, двух на р. Олекме и одного на р. Алдан. Первыми
Заплывание трубы при переувлажнении льдонасыщенных грунт ов по трассе трубопровода ВС-ТО.
Фото Ф.Н. Зепалова.
Опоры ЛЭП по трассе ВС-ТО.
Фото И.В. Дорофеева.
должны быть построены гидроэлектростанции на р. Тим-птон, так как они, по расчетам, будут наиболее эффективными.
В соответствии с экологическими критериями одним из ключевых показателей для всех ГЭС является зеркало будущего водохранилища. Чем меньше его площадь, тем менее значительными будут негативные экологические последствия. Река Тимптон протекает, в основном, по долине с очень крутыми бортами, поэтому площадь планируемого водохранилища будет минимальной. Из трех предполагаемых створов на р. Тимптон по экономическим соображениям акцент сделан на строительстве Канкунской ГЭС. В настоящее время завершена разработка проектной документации, включающая выполнение проектно-изыскательских работ и оценку возможного воздействия этой ГЭС на окружающую природную среду.
Строительство ГЭС на территории Южной Якутии не может не отразиться на состоянии природной среды. Как показывает опыт создания каскада Вилюйских ГЭС, это приводит к нарушению не только слагающих ложе водохранилища массивов горных пород, но и к масштабным и активным преобразованиям климата, растительности и т.д.
Еще одним специфическим природным объектом, на который будет оказано воздействие при создании ГЭС на р. Тимптон, являются Тимптонские источники подземных вод [6]. Они находятся в долине р. Тимптон, вблизи устья ручья Барылас. Система разгрузки подземных вод здесь прослеживается на протяжении почти четырех километров по левому берегу реки и включает в себя около 60 отдельных источников.
Строительство ГЭС приведет к затоплению береговых выходов этих уникальных родников, а застойный режим в созданном водохранилище неизбежно вызовет
изменение мерзлотно-гидрогео-логической обстановки территории и деградации многолетне-мерзлых пород. Это, в свою очередь, может изменить пути фильтрации и условия разгрузки подземных вод [6]. В случае, если затопление затронет область питания родников, то в их режиме могут произойти непредсказуемые и необратимые изменения.
Тимптонские родники, обладающие очень высоким суммарным дебитом и прекрасными питьевыми качествами, могут представлять большой интерес для водоснабжения. На базе этих источников можно осуществить строительство одного из крупнейших водозаборов на востоке России. Благоприятные мерзлот-но-гидрогеологические условия участка разгрузки подземных вод позволят создать водозаборы с незначительными капитальными затратами [6].
Необходимо обратить внимание на то, что уникальная группа Тимптонских источников пресных подземных вод, как важнейший элемент водообмен-ной системы не только бассейна р. Тимптон, а возможно, всего Южно-Якутского региона, имеет большую экологическую ценность. Для того, чтобы дать достоверный прогноз изменения гидрогеологической обстановки в районе расположения Тимптонских источников подземных вод, в связи со строительством Канкунской ГЭС, требуется проведение сложных комплексных исследований в сочетании с гидрогеодинамическим и гидравлическим моделированием.
Таким образом, к началу XXI в. геосистемы Якутии были уже в определенной степени преобразованы, а в результате новых разноплановых воздействий продолжают негативно трансформироваться. Следует отметить, что территория республики подвержена загрязнению и со стороны смежных регионов. Так, региональная геохимическая аномалия в атмосфере Якутии формируется под влиянием выбросов - серы, соединений азота, тяжелых металлов и других загрязняющих веществ -предприятиями Норильского промышленного района. Из-за неблагоприятного для Якутии юго-восточного преобладающего направления ветров и большой высоты труб в Норильске в область техногенного давления попадают северо-западные районы республики - бассейн р. Вилюй и др. [5].
Еще одной экологической проблемой регионального плана является состояние водотоков республики. Транзитный характер ряда крупных рек, истоки которых находятся за пределами Якутии (Лена, Витим, Колыма, Олек-ма), приводит к тому, что на территорию республики их воды поступают уже загрязненными [5, 7]. Непосредственно на территории Якутии реки загрязняются, главным образом, в результате сброса продуктов переработки полезных ископаемых и хозяйственно-бытовых стоков. В результате формируются техногенные гидрогеохи-
мические потоки на десятки и сотни километров. Максимальная протяженность потоков характерна для нефтепродуктов и фенолов. Гидрогеохимические аномалии сульфатов, хлоридов и тяжелых металлов в крупных транзитных реках имеют локальный характер. Однако в некоторых случаях техногенные потоки в речных системах (р. Омолой, Хрома и другие на северо-востоке Якутии) достигают шельфа арктических морей [6].
Приведенные данные свидетельствуют о многообразии техногенных воздействий, которым подвергаются геосистемы Якутии. Все это, в сочетании с неустойчивым состоянием природной среды, приводит к возникновению многочисленных локальных, а порой и региональных экологических проблем, основные из которых в обзорном плане освещены выше. При этом важным условием уменьшения негативных последствий освоения территории республики является контроль над состоянием и степенью преобразования ее природной среды. По сути, речь идет об организации геоэкологического мониторинга, начальным этапом которого должно стать комплексное изучение современного состояния природной среды и прогноз ее возможных техногенных изменений.
Учитывая, что степень преобразования природной среды в большинстве осваиваемых районах республики остается пока умеренной, особое внимание при проведении геомониторинга следует уделить следующим аспектам:
- изучению масштабов и степени техногенных воздействий на компоненты геосистем (климат, рельеф, почвенно-растительный покров, поверхностные, грунтовые и подземные воды, сезонно- и многолетнемерзлые породы);
- исследованию динамики мерзлотных условий (глубины сезонного оттаивания и промерзания грунтов, их температуры, мощности мерзлой толщи и т.п.);
- разработке рекомендаций по уменьшению ущерба от освоения новых территорий в результате проведения компенсационных природоохранных мероприятий.
Около 20 лет назад Институтом мерзлотоведения СО РАН была выдвинута концепция рационального при-
родопользования в криолитозоне на основе разномасштабного картографического мониторинга природной среды [8]. Важной составляющей этой концепции является признание мерзлотного ландшафта интегральным показателем состояния природной среды Севера, экологическим фоном, на котором фактически и происходит вся ее трансформация.
На наш взгляд, данная концепция должна стать методологической основой при разработке республиканской программы геоэкологического мониторинга.
Лит ерат ура
1. Шац М.М. Экологические проблемы северных городов (на примере г. Якут ска) // Экология и жизнь. -2008. - № 12. - С. 64-69.
2. Шепелёв В.В., Шац М.М. Гзоэкологические проблемы обводнения и подтопления территории г. Якут -ска // Наука и образование. - Якут ск. - 2000. - № 3. -С. 68-71.
3. Шац М.М. Геоэкологические проблемы селитебных северных территорий // Теоретическая и прикладная экология. -2009. - № 3. - С. 46-51.
4. Шац М.М. Дистанционные эколого-геокрио-логические исследования. - Якут ск: Изд-во ИМ СО РАН,
1997. - 98 с.
5. Макаров В.Н., Шац М.М. Масштабные изменения среды Якутии, связанные с промышленной деятельностью //Наука и образование. - Якут ск. - 2001. - № 1. - С. 109-114.
6. Шепелев В.В. Родниковые воды Якутии. -Якут ск: Якут ское кн. изд-во, 1987. -127 с.
7. Макаров В.Н. Геохимические поля в криолитозо-не. - Якут ск: Изд-во Ин-та мерзлотоведения СО РАН,
1998. -116 с.
8. Мельников П.И., Граве Н.А., Шумилов Ю.В., Шац М.М. Проблемы мониторинга криолитозоны // Изв. АН СССР, сер. Геогр. -1987. - № 3. - С. 47-58.
1 Н Вдт
К1Л И»™ |ПЧ -!|НГУТ1Д|
Тепловой режим угольных шахт Якутии и способы его регулирования / Васильев П.Н., Курилко А.С, Хохолов Ю.А.,| Шерстов В.А. ; [отв. ред. С.А. Батугин ]; ИГДС СО РАН. - Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2009. - 240 с.
ТЕ1И11Й РЕЖИМ
угаимк иит шш и
нгсни ЕГ1 РЕГЫШОМШ
В монографии приведены краткие сведения о подземной разработке угольных месторождений Якутии, перспективы развития которой связаны с освоением новых крупных месторождений Южной Якутии. Описаны закономерности и особенности формирования теплового режима на примере угольных шахт Якутии, сделана оценка влияния теплового режима на условия и безопасность ведения подземных горных работ. Уделено внимание вопросам теплоизоляции воздухоподающих выработок и разработке различных видов теплоизолирующих крепей. Рассмотрены и предложены различные способы регулирования теплового режима, основанные на применении теплоаккумулирующих выработок, гелионагревателей и солевых растворов. Разработана математическая модель теплообмена и воздухораспределения в сети горных выработок в условиях многолетней и островной мерзлоты, на основе которых выполнен расчет теплового режима и воздухораспределения угольных шахт на примере освоения перспективного месторождения Южной Якутии - шахты «Денисовская».
