Научная статья на тему 'Техногенное воздействие на окружающую среду при освоении недр и реакция реципиентов'

Техногенное воздействие на окружающую среду при освоении недр и реакция реципиентов Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
4283
137
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВОЗДЕЙСТВИЯ / ПОСЛЕДСТВИЯ / ОСВОЕНИЕ НЕДР / РЕЦИПИЕНТЫ / ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ / IMPACT / CONSEQUENCES / DEVELOPMENT OF MINERAL RESOURCES / RECIPIENTS / ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ENVIRONMENTAL REGULATION

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Косолапов Олег Вениаминович

Анализируются работы исследователей, посвященные проблеме техногенного воздействия на окружающую среду при добыче полезных ископаемых. В процессе анализа выполнена группировка всех работ на три блока: воздействия и их оценка; формирование последствий; экологическое нормирование как критерий, ограничивающий действие техногенных факторов. Сложность перехода на экологическое нормирование позволяет считать первостепенной проблему снижения антропогенной нагрузки на экосистемы, что делает особо интересными исследования в области экологически безопасных технологий.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Косолапов Олег Вениаминович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Antropogenic impact on the environment during the development of mineral resources and the reaction of recipients

The works of scholars on the issue of anthropogenic impact on the environment during mining are analyzed. During the analysis all work were performed by grouping into three blocks: the impact and assessment; forming consequences; environmental regulation as a criteria to limit the action of manmade factors. The complexity of the transition to environmental regulation allows us to consider the problem of reducing the primary anthropogenic load to ecosystems, therefore the research in the field of environmentally sound technologies is particularly interesting.

Текст научной работы на тему «Техногенное воздействие на окружающую среду при освоении недр и реакция реципиентов»

СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ГУМАНИТАРНЫЕ НАУКИ

УДК 574.4

ТЕХНОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ПРИ ОСВОЕНИИ НЕДР И РЕАКЦИЯ РЕЦИПИЕНТОВ

Косолапов О. В.

Анализируются работы исследователей, посвященные проблеме техногенного воздействия на окружающую среду при добыче полезных ископаемых. В процессе анализа выполнена группировка всех работ на три блока: воздействия и их оценка; формирование последствий; экологическое нормирование как критерий, ограничивающий действие техногенных факторов. Сложность перехода на экологическое нормирование позволяет считать первостепенной проблему снижения антропогенной нагрузки на экосистемы, что делает особо интересными исследования в области экологически безопасных технологий.

Ключевые слова: воздействия; последствия; освоение недр; реципиенты; экологическое нормирование.

Первостепенным требованием экоустойчивого развития является обеспечение биосферосовместимости (согласование техногенной нагрузки с ассимиляционной способностью экосистем). В схематическом виде данное требование, обусловленное загрязнением, отражено на рис. 1. Важность исследований данной проблемы предопределяет их масштабность. В целом они могут быть подразделены на несколько блоков. Первый блок многочислен и объединяет в себе работы, посвященные формированию воздействий добывающих предприятий на окружающую среду, при этом воздействия рассматриваются с двух позиций: по источникам воздействия и/или по средам.

Виды воздействий увязываются с подземным и открытым способами разработки месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых, первичной переработкой рудного сырья, а также разработкой нефтяных и нефтегазовых месторождений. Источники воздействия могут быть передвижные и стационарные, рассредоточенные по площади и сосредоточенные. По динамике воздействия во времени они подразделяются на периодические и постоянные; по временному масштабу - на кратковременные, средневременные и долговременные. Согласно пространственному масштабу, выделяются локальные, местные, региональные и глобальные воздей-

ствия.

Учету подлежат также интенсивность воздействия, степень воздействия, опасность воздействия (превышение норматива ПДК, фона, кларка), площадь нарушенных земель и др. В свою очередь, объекты восприятия воздействия могут классифицироваться:

- по компонентам природной среды (атмосфера, почва, поверхностные и подземные воды, животный и растительный мир, литосфера);

- по критериям восстановления среды: самовосстанавливающиеся и несамовосста-навливающиеся;

- по устойчивости: устойчивые, относительно устойчивые, слабоустойчивые, неустойчивые и крайне неустойчивые.

При описании характера воздействий они обычно идентифицируются с набором процессов, необходимых для изъятия и доставки на поверхность части материальной литосферы, содержащей полезные компоненты, которые предоставляют собой хозяйственную ценность. Согласно [1] выделяют:

- добываемый материал литосферы, который может использоваться без какой-либо переработки (песок, глина, строительный камень и т. д.);

- добываемый материал литосферы, который требует переработки на поверхности (руды цветных и черных металлов);

48

Известия Уральского государственного горного университета

- извлечение полезного компонента, осуществляемое без выдачи на поверхность материала-носителя (нефть, газ и др.).

В каждой из рассматриваемых схем добыча полезного ископаемого предполагает придание свойств подвижности полезной составляющей литосферы либо путем изменения

ее физического состояния (перевод в другое агрегатное состояние, дезинтеграция), либо создания физических, химических условий для ее миграции.

Горная промышленность по результатам исследований оказывает воздействие на все компоненты природной среды, и хотя по

Рис. 1. Схема оценки биосферосовместимости техногенной нагрузки

интенсивности загрязнения природной среды и размерам нарушений площадей она не занимают лидирующих позиций, но для нее характерно перемещение огромного количества инертного вещества из литосферы в материковые и морские экосистемы, что приводит к существенному превышению темпов добычи полезного ископаемого и формирования отходов над темпами биопродуктивности материковых экосистем. Это в свою очередь обусловливает снижение ассимиляционных способностей биосферы [2].

К числу основных видов воздействия горных производств на окружающую среду обычно относят:

- загрязнение атмосферного воздуха пылегазовыми выбросами при буровзрывных и

транспортно-разгрузочных работах на карьерах, а также рудничной вентиляцией, пыле-нием и самовозгоранием пород отвалов; для транспортных коммуникаций карьеров - пылегазовое загрязнение воздуха от движения автотранспорта и пылевого загрязнения от дефляции пород на транспортерах при конвейерных отвалах:

- отчуждение земель под промплощадку, под отвалы;

- нарушение ландшафта, деформация земной поверхности над выработанным пространством;

- воздействие на водный бассейн вследствие сброса загрязненных вод, стоков промплощадки; загрязнение продуктами выщелачивания отвальных пород;

№ 1(33), 2014

49

- нарушение гидрологического режима при осушении месторождений и за счет водозабора;

- загрязнение почв продуктами выщелачивания и эрозии отвалов;

- загрязнение недр;

- нарушение геодинамического состояния массива горных пород;

- истощение минеральных, водных ресурсов.

Как показывает практика, в силу отличий

природно-техногенного ресурсного цикла открытой и подземной геотехнологий по масштабам и времени, их воздействия на компоненты природной среды также неравнозначны. Воздействие подземной геотехнологии на окружающую среду по сравнению с открытой на порядок ниже, о чем свидетельствуют, в первую очередь, официальные данные. Во-первых, существенно меньше загрязнение атмосферного воздуха, так как объем одновременно взрываемых ВВ при скважной отбойке не превышает 100-150 т, в то время как при массивных взрывах в карьерах он составляет 200-1100 м. Масса взрываемых пород в карьерах достигает 2 млн т, а объем пылегазового облака 15-20 млн м3. Радиус загрязнения воздушного бассейна вокруг карьера может достичь 12-15 км. Во-вторых, подземный способ разработки отличается более низким уровнем воздействия на земельные ресурсы, чем открытый. Величина нарушенных земель при подземных работах составляет от 10-15 до 80-100 га, в то время как при открытых работах она исчисляется цифрами от 80-90 до 1700 га. Согласно [3], каждый миллион тонн добычи угля открытым способом сопровождается нарушениями 35-50 га земельных ресурсов. При равных исходных условиях при открытом способе разработки требуется приблизительно в 3,5 раз больше земельного отвода, чем при подземном [4]. Отвалы пустых пород, под размещение которых изымаются земельные площади на карьерах, в десятки раз превышают отвалы, формирующиеся на рудниках. Основной объект воздействия при подземной разработке - это недра.

Техногенные вторжения в литосферу приводят к изменению механических свойств материала литосферы (трещиноватость, напряженно-деформационное состояние и

т. д.), что сопровождается сдвижением горных пород, появлением в породном массиве нескольких зон, отличающихся характером и степенью деформирования пород. Чаще всего рассмотрению подлежит совокупное воздействие на тот или иной компонент природной среды, реже выделяются источники воздействия. Достаточно большой массив информации касается воздействия угольных шахт и разрезов на окружающую среду, месторождений строительного сырья и т. д. Наряду с обобщенными оценками воздействия имеют место исследования, конкретизирующие их для условий отдельных месторождений [5-7], районов или регионов [8-11] или специфических условий месторасположения месторождений (например, в криолитозоне [12], в условиях Севера [13, 14]). В ряде работ отображаются изменения среды под влиянием воздействий. Систематизация техногенных изменений недр выполнена в работах [1, 15, 16], нарушения гидросферы, гидрорежима отражены в работах [17, 18]. Наибольшее число исследований посвящено изменениям почв в связи с их загрязнением тяжелыми металлами - ТМ [11, 19, 20].

Второй блок исследований связан с изучением последствий, формирующихся у фитоценоза (растительность), наиболее чувствительного к воздействиям горнопромышленного комплекса, и населения. Естественно, что каждый вид растительности, в зависимости от степени его адаптации к ТМ, реагирует на загрязнение по-своему: заменяется состав ценозов, снижается бонитет и прирост, происходит усыхание и в конечном счете гибель растений. Как правило, самые существенные экологические изменения происходят на промплощадке, с удалением же от нее последствия для реципиентов постепенно уменьшаются.

Весьма полная картина трансформации экосистем дана в работе [21], где в качестве объекта воздействия выступает Среднеуральский медеплавильный завод. Теоретические основы трансформации природной среды под влиянием нефтедобывающих предприятий, в том числе закономерности изменения биоценоза представлены в работах [22, 23]. Выявлены особенности деградации лесных фито-

50

Известия Уральского государственного горного университета

ценозов и травяных сообществ под влиянием антропогенной деятельности, связанной с освоением недр, последовательность техногенных смен в экосистемах (от фонового состояния до техногенной пустоши) по мере увеличения техногенных нагрузок.

Для последнего времени характерны также исследования, связанные с оценкой последствий антропогенных воздействий, формирующихся у населения, ибо по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), состояние здоровья населения в мире на 20-30 % зависит от степени решения проблем экологической безопасности. Существуют и другие оценки, в которых эта доля измеряется 40-50 % и 40-45 %. Наличие тесной взаимосвязи между уровнем загрязнения и изменением состояния здоровья населения подтверждают многочисленные исследования [24-27]. Работами исследователей [28 подтверждена зависимость частоты острой заболеваемости органов дыхания школьников от суммарного загрязнения атмосферного воздуха диоксидом серы, диоксидом азота и фенолом, а в работе [29] по биопробам выявлена положительная корреляционная связь между видами нефропатологии у детей и содержанием цинка, кадмия и железа в окружающей среде. Примеры, подтверждающие наличие указанной взаимозависимости, можно проводить и далее, так как они весьма многочисленны и красноречиво свидетельствуют о росте заболеваемости и смертности населения под влиянием загрязнения окружающей среды, обусловленного антропогенной деятельностью в процессе освоения ресурсов недр.

Самый малочисленный блок представлен работами, объектом исследования в которых выступает экологическое нормирование. Действующая в настоящее время система нормативов качества окружающей среды ориентирована на ограничение воздействия вредных факторов на человеческий организм, защита же экосистем требует установления нормативов, ориентированных на защиту биоты. Экологические нормативы в этом случае рассматриваются как критерии, ограничивающие действие техногенных факторов и обеспечивающие тем самым сохранение биоты экосистем [21, 30]. Обзор концепций экологического нормирования, выполненный в работе [21],

свидетельствует об этапности этих исследований. Первый этап связан с предысторией данной проблемы, постановкой, которую осуществили С. С. Шварц и Н. С. Строгонов. Второй этап характеризует развитие теоретических исследований по двум направлениям: модификация гигиенического нормирования (В. Б. Ильин, И. Г. Важенин, Ю. А. Изриэль и др.) и обоснование принципиально иных подходов (В. Д. Федоров, Ю. Г. Пузаченко, Д. А. Криволуцкий, О. Ф. Садыков, Т Д. Александрова и др.). Третий этап представляет собой период экспериментальных работ по анализу зависимости доза-отклик на экосистемном уровне.

Практика показывает, что могут иметь место две ситуации. Первая, когда элементы экосистемы обладают механизмом устойчивости, которые включаются последовательно в условиях антропогенного воздействия на экосистему. В результате экосистема долго противодействует нагрузке, а в последующем очень резко переходит в новое состояние (импактное, почти с нулевой жизнеспособностью). Пороговая реакция экосистемы позволяет обосновать объективный критерий предельной нагрузки. Переход из одного состояния в другое происходит при этом очень быстро, очень резко (ступенчато). В то же время при низкой устойчивости экосистемы данный переход имеет плавный характер, т. е. элементы экосистемы почти сразу теряют устойчивость и плавно отслеживают увеличение нагрузки. Подобный характер реакции экосистемы вуалирует зону перехода систем и затрудняет решение задачи экологического нормирования. Использование пороговости реакции биоты экосистем для обоснования экологических нормативов на сегодня является общепризнанным.

Необходимость данного подхода очевидна, сложность же заключается в том, что каждая из экосистем в силу специфических биологических сообществ предполагает наличие своего собственного предела величины техногенного воздействия. Ограниченность знаний о биологических изменениях в экосистемах и их разнообразие делают решение рассматриваемой проблемы практически невыполнимой. К числу недостатков методического подхода, связанного с экологическим

№ 1(33), 2014

51

нормированием, относятся также трудоемкость и длительность процесса, в силу чего экологические нормативы могут быть разработаны в тот момент, когда необходимость в защите экосистемы уже отпадает [1].

Таким образом, первостепенной проблемой становится снижение антропогенной на-

грузки на экосистемы и обеспечение качества окружающей среды, что делает особенно интересными работы, в которых обосновываются методические подходы к биологической регламентации техногенных воздействий [1, 31, 32] и поэтапному переходу к экологически безопасным технологиям.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИИ СПИСОК

1. Трубецкий К. Н., Галченко Ю. П., Бурцев Л. И. Экологические проблемы освоения недр при устойчивом развитии природы и обществ. М.: Научтехлитиздат, 2003. 262 с.

2. Трубецкой К. Н., Галченко Ю. П. Минерально-сырьевой комплекс и естественная биота земли // Геохимия, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2002. № 6. С. 483-488.

3. Пашкевич М. А., Паршина М. В. Анализ экологической опасности объектов угольной промышленности // ГИАБ. 2007. № 11. С. 305-312.

4. Наумкин А. П., Мечиков О. С. Устранение негативных экологических последствий недропользования в границах земельных отводов горных и задействованных перерабатывающих предприятий // Маркшейдерский вестник 2009. № 2. С. 43-46.

5. Экологические аспекты открытой разработки Эльгинского каменно-угольного месторождения / О. Б. Бабенко [и др.] // Горный журнал. 2002. № 3. С. 71-74.

6. Лепихин А. П., Мирошниченко С. А. Техногенное воздействие Соликамско-Березовского промузла на поверхностные водные объекты // Горный журнал. 2008. № 10. С. 92-96.

7. Овчинникова Т. В., Уфлянд Г. С. Расширение северного медно-цинкового рудника без ущерба окружающей среде Северного Урала // Горный журнал. 2011. № 7. С. 31-34.

8. Вольперт Я. Л., Мартынова Г. А. Основные направления минимизации воздействия алмазодобывающей промышленности Якутии на окружающую среду // Горный журнал. 2011. № 1. С. 100-102.

9. Замана Л. В. Геологические последствия разработки рудных месторождений Забайкалья // Горный журнал 2011. № 3. С. 24-27.

10. Зверева В. П. Экологическая ситуация в Дальнегорском горнодобывающем районе Приморья // Горный журнал. 2006. № 4. С. 78-80.

11. Самарина В. П. Влияние горно-металлургического комплекса на состояние окружающей среды региона // Экология и промышленность России. 2007. № 7. С 40-42.

12. Михайлов Ю. В., Коворова В. В., Морозов В. Н. Горнопромышленная экология. М.: Изд. центр «Академия», 2011. 336 с.

13. Игнатьева М. Н., Литвинова А. А., Косолапов О. В. Экономическая оценка экологических последствий освоения минеральных ресурсов // Изв. вузов. Горный журнал. 2012. № 7. С. 13-16.

14. Пешков С. С., Насолец Н. Б. Проблема сохранения окружающей природной среды в условиях Севера при проектировании и строительстве новых объектов горнопромышленного комплекса // Горный журнал. 2002. № 7. С. 79-82.

15. Славиковский О. В., Славиковская Ю. О., Валиев Н. Г. Освоение минеральных ресурсов и проблемы восстановления недр. Технологии восстановления ландшафта местности и техногенных пустот недр. Екатеринбург: УГГУ, 2012. 208 с.

16. Трубецкой К. Н., Галченко Ю. П., Сабянин Г. В. Систематизация экологических последствий техногенного изменения недр в процессе их освоения // Геоэкология, инженерная геоэкология, гидрогеология, геокриология 2008. № 4. С. 291-300.

17. Аузина Л. И. Опыт оценки устойчивости подземной гидросферы с использованием комплексного показателя // Эколого-геологические проблемы урбанизированных территорий: материалы II Всерос. науч.-практ. конф. Екатеринбург: УГГУ, 2009. С. 3-9.

18. Четверик М. С., Бубнова Е. А., Стаценко Н. М. Нарушение геологической среды при горных разработках и пути ее восстановления // Маркшейдерия и недропользование. 2008. № 4. С 58-60.

19. Горшенина Е. Л. Взаимосвязь тяжелых металлов с химическим составом почв Оренбургской области // Эколого-геологические проблемы урбанизированных территорий: материалы II Всерос. науч.-практ. конф. Екатеринбург: УГГУ, 2009. С. 101-104.

20. Легостаева Я. Б., Мартынова Г. А. Анализ микроэлементного состава грунтов и почвогрунтов селитебных территорий Западной Якутии // Горный журнал. 2011. № 10. С. 86-89.

21. Воробейчик Е. Л., Садыков О. Ф., Фарафанов М. Г. Экологическое нормирование наземных экосистем (локальный уровень). Екатеринбург: УИФ, «Наука», 1994. 282 с.

22. Бузмаков С. А., Костарев С. М. Трансформация геосистем в районах нефтедобычи // Изв. вузов. Нефть и газ. 2004. № 5. С. 124-131.

23. Бузмаков С. А. Технология трансформации экосистем // Проблемы экологии, охраны природы и природопользования: сб. науч. тр. Пермь: Перм. ун-т, 2006. С. 26-51.

24. Быстрых В. В. Комплексная гигиеническая оценка загрязнения окружающей среды промышленного города и показателей здоровья новорожденных: автореф. дис. ... канд. мед. наук. Оренбург, 1995. 23 с.

25. Гуревич В. Б. Системный подход к управлению экологически обусловленным риском для здоровья населения на примере предприятий алюминиевой промышленности: автореф. дис. ... д-ра мед. наук. СПб., 2008. 19 с.

26. Куриленко Е. А. Методика оценки негативного влияния промышленных выбросов на состояние здоровья населения (на примере г. Усть-Каменогорска): автореф. дис. ... канд. мед. наук. Алма-Ата, 2008.

27. Эколого-экономический анализ, программное обеспечение и снижение эколого-экономического ущерба / В. Г. Лисиенко [и др.]. Екатеринбург: уГтУ - УПИ, 2005. 310 с.

28. Вепринцев В. В., Плотко Э. Г., Насыбуллина Г. М. Оценка влияния загрязнения атмосферного воздуха выбросами предприятий горной металлургии на здоровье школьников методом распознавания образов // Эколо-

52

Известия Уральского государственного горного университета

гическая безопасность промышленных регионов: материалы Первого Урал. Междунар. эколог, конгресса. Екатеринбург: МАНЭБ, 2007. Т II. С. 61-65.

29. Загрязнение окружающей среды и заболеваемость населения Севера России / В. А. Черешнев [и др.] // Геология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2008. № 2. С. 99-108.

30. Израэль Ю. А., Семенов С. Н., Купина И. М. Экологическое нормирование: методология и практика // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Л., 1992. С. 122-125.

31. Галченко Ю. П., Хишиктуев С. В. О методических подходах к проблеме биологического нормирования площадей техногенного разрушения естественной биоты при строительстве горнодобывающих предприятий // Экологические системы и приборы. 2001. № 4. С. 16-21.

32. Трубецкой К. Н., Галченко Ю. П. Принцип построения экологически безопасных технологий // Горный вестник. 1999. № 4/5. С. 21-28.

Поступила в редакцию 16 января 2014 г.

Косолапов Олег Вениаминович - кандидат экономических наук, начальник Управления по недропользованию по Оренбургской области. 460000, г. Оренбург, пер. Парковый, 6. E-mail: nedra1958@mail.ru

№ 1(33), 2014

53

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.