Проблемы полезных ископаемых и пути их решения
При добыче и переработке полезных ископаемых происходит масштабное воздействие человека на природную среду. Возникающие при этом экологические проблемы, связанные с добычей полезных ископаемых, требуют всестороннего изучения и незамедлительного решения.
Чем характеризуется добывающая отрасль?
В Российской Федерации широко развита добывающая отрасль, ведь на территории страны расположены месторождения основных видов полезных ископаемых. Эти скопления минеральных и органических образований, находящиеся в земных недрах, эффективно применяются, обеспечивая жизнедеятельность людей и производство.
Все полезные ископаемые можно разделить на три группы:
- твердые, подразделяющиеся на: уголь, руды, нерудные материалы и др.;
- жидкие, основными представителями этой категории являются: пресная, минеральная вода и нефть;
- газообразные, к которым относится природный газ.
Группы полезных ископаемых
В зависимости от назначения производится добыча полезных ископаемых следующих видов:
Какие существуют полезные ископаемые
- рудных материалов (железных, марганцевых, медных, никелевых руд, бокситов, хромитов и благородных металлов);
- строительных материалов (известняка, доломита, глины, песка, мрамора, гранита);
- нерудных ресурсов (яшмы, агата, граната, корунда, алмазов, горного хрусталя);
- горно-химического сырья (апатитов, фосфоритов, поваренной и калийной соли, серы, барита, бром- и йодсодержащих растворов;
- топливно-энергетических материалов (нефти, газа, угля, торфа, горючих сланцев, урановых руд);
- гидроминерального сырья (подземных пресных и минерализированных вод);
- минеральных образований океана (рудоносных жил, пластов континентального шельфа и железомарганцевых включений);
- минеральных ресурсов морской воды.
На долю российской добывающей промышленности приходится четверть мирового объема добычи газа, 17% добываемой в мире нефти, 15% – каменного угля, 14% – железной руды.
Предприятия добывающей промышленности стали крупнейшими источниками загрязнения природной среды. Вещества, которые выбрасываются горнодобывающим комплексом, оказывают губительное воздействие на экосистему. Проблемы негативного воздействия добывающей и перерабатывающей промышленностей стоят очень остро, так как затрагивают все сферы жизни.
Запасы полезных ископаемых в России
Как влияет отрасль на земную поверхность, воздух, воду, флору и фауну?
Масштабы развития добывающей отрасли поражают: при пересчете объемов добычи сырья на одного жителя планеты получится примерно 20 тонн ресурсов. Но лишь десятая часть из этого количества приходится на конечные продукты, а все остальное является отходами. Развитие горнодобывающего комплекса неминуемо ведет к негативным последствиям, основными из которых являются:
Вред от горнодобывающей промышленности
- истощение сырьевых ресурсов;
- загрязнение окружающей среды;
- нарушение естественных процессов.
Все это приводит к серьезным экологическим проблемам. Можно посмотреть на отдельных примерах на то, как влияют на окружающую среду различные виды добывающих производств.
На месторождениях ртути происходит нарушение ландшафта, образуются отвалы. При этом происходит рассеивание ртути, являющейся токсичным веществом, губительно влияющей на все живое. Аналогичная проблема возникает на разработке залежей сурьмы. В результате работ остаются скопления тяжелых металлов, загрязняющих атмосферу.
При добыче золота используются технологии для отделения благородного металла от минеральных примесей, сопровождающиеся выделением в атмосферу ядовитых компонентов. На отвалах месторождений руд урана наблюдается присутствие радиоактивного излучения.
Чем опасна добыча угля:
Последствия добычи полезных ископаемых
- деформацией поверхности и углесодержащих пластов;
- загрязнением воздуха, воды и почвы в районе расположения карьера;
- выбросом газа и пыли при выносе пустых пород на поверхность;
- обмелением и исчезновением рек;
- затоплением брошеных карьеров;
- образованием депрессионных воронок;
- обезвоживанием, засолением слоя почвы.
На территории, расположенной вблизи от рудника, происходит создание антропогенных форм (оврагов, карьеров, терриконов, отвалов) из отходов сырья, которые могут простираться на десятки километров. На них не могут расти ни деревья, ни другие растения. А стекающая с отвалов вода с токсическими веществами наносит вред всему живому на больших прилежащих площадях.
Динамика обемов добычи угля в России по способам добычи
На месторождениях каменной соли происходит образование галитовых отходов, переносимых осадками в водоемы, служащие для снабжения жителей ближайших населенных пунктов питьевой водой. Вблизи разработок магнезитов происходит изменение кислотно-щелочного баланса почвы, приводящее к гибели растительности. Изменение химического состава почвы приводит к мутациям растений – изменению окраски, уродливости и т. д.
Происходит и загрязнение земель сельскохозяйственного назначения. При транспортировке полезных ископаемых пыль может разлетаться на большие расстояния и оседать на почве.
Со временем земная кора истощается, снижаются запасы сырья, падает содержание полезных ископаемых. Вследствие этого возрастают объемы добычи и количество отходов. Одним из путей выхода из сложившейся ситуации является создание искусственных аналогов природных материалов.
Защита литосферы
Одним из методов, позволяющих защитить земную поверхность от губительного воздействия горнодобывающих предприятий, является рекультивация земли. Частично решить экологическую проблему можно с помощью заполнения отходами разработок образовавшихся выемок.
Поскольку во многих породах содержится не один вид полезных ископаемых, необходимо оптимизировать технологии, производя добычу и переработку всех имеющихся в руде компонентов. Такой подход не только окажет положительное влияние на состояние окружающей среды, но и принесет немалый экономический эффект.
Как сохранить окружающую среду?
На современном этапе развития промышленных технологий необходимо предусматривать мероприятия по охране окружающей среды. В приоритете находится создание малоотходных или безотходных производств, способных значительно уменьшить губительное воздействие на экологию.
Чтобы сохранить природу, необходим комплексный подход к использованию отходов разработок и грамотное применение недр при добыче полезных ископаемых.
Охрана природы от последствий добычи полезных ископаемых
Мероприятия, помогающие решить проблему
При решении проблемы защиты окружающей среды важно использовать комплексные мероприятия: производственные, экономические, научно-технические, социальные.
Улучшить экологическую ситуацию можно с помощью:
Как решается проблема вреда от добычи полезных ископаемых в мире
- более полного извлечения ископаемых из недр;
- применения промышленностью попутного нефтяного газа;
- комплексного использования всех компонентов пород;
- мероприятий по очистке вод при подземных разработках;
- применения шахтных сточных вод в технических целях;
- использования отходов в других производствах.
Во время добычи и переработки минерально-сырьевых ресурсов необходимо использовать современные технологии, позволяющие сократить выбросы вредных веществ. Несмотря на затратность применения передовых разработок, вложения оправданы улучшением экологической ситуации.
Видео по теме: Экологические риски при добыче нефти в Каспийском море
В ходе добычи и переработки полезных ископаемых происходит большой геологический круговорот, в который вовлекаются различные системы. Вследствие этого оказывается большое воздействие на экологию региона добычи, и такое воздействие влечет за собой негативные последствия.
Отрицательные последствия добычи полезных ископаемых
Масштабы добычи полезных ископаемых велики – в расчете на одного жителя Земли в год добывается до 20 тонн сырья, из которых менее 10% переходит в конечный продукт, а остальные 90% – отходы. Кроме того при добыче происходит значительная потеря сырья примерно 30 – 50%, что говорит о неэкономности некоторых видов добычи, особенно открытого способа.
Россия является страной с широко развитой добывающей отраслью, имеет месторождения основных сырьевых ресурсов. Вопросы негативного влияния добычи и переработки сырья очень актуальны, поскольку эти процессы затрагивают все сферы Земли:
- литосферу;
- атмосферу:
- воду;
- животный мир.
Влияние на литосферу
Любой способ добычи предусматривает выемку руды из земной коры, что приводит к образованию полостей и пустот, нарушается целостность коры, увеличивается трещиноватость.
В результате этого растет вероятность обвалов, оползней, разломов близлежащей к руднику территории. Создаются антропогенные формы рельефа:
- карьеры;
- отвалы;
- терриконы;
- овраги.
Такие атипичные формы имеют большие размеры, высота может достигать 300 м, а протяженность 50 км. Насыпи образуются из отходов переработанного сырья, на них не растут деревья и растения – это просто километры непригодной территории.
Список городов пострадавших от последствий промышленного производства
В ходе добычи каменной соли, при обогащении сырья, образуются галитовые отходы (на одну тонну соли приходится три–четыре тонны отходов), они твердые и нерастворимые, а дождевые воды переносят их в реки, которые часто используются для обеспечения питьевой водой населения близлежащих городов.
Решить экологические проблемы, связанные с возникновением пустот, можно путем заполнения отходами и переработанным сырьём оврагов и выемок в земной коре, образованных в результате добычи. Также необходимо совершенствовать технологию добычи, чтобы сокращать выемку пустой породы, это может в значительной мере уменьшить количество отходов.
Многие породы содержат несколько видов полезных ископаемых, поэтому возможно совмещать добычу и переработку всех компонентов руды. Это не только экономически выгодно, но и благоприятно повлияет на окружающую среду.
Еще одним негативным последствием, связанным с добычей полезных ископаемых является загрязнение ими близлежащих сельскохозяйственных почв. Это происходит во время транспортировки. Пыль разлетается на многие километры и оседает на поверхности почвы, на растениях и деревьях.
Таблица образования галитовых отходов при добывании каменной соли
Многие вещества могут выделять токсины, которые затем попадают в пищу животным и человеку, отравляя организм изнутри. Часто вокруг магнезитовых месторождений, которые активно разрабатываются, наблюдается пустошь в радиусе до 40 км, почва меняет щелочно-кислотный баланс, и растения перестают расти, а близлежащие леса погибают.
В качестве решения этой проблемы экологи предлагают размещать перерабатывающие сырье предприятия вблизи места добычи, это также позволит сократить транспортные расходы. Например, располагать электростанции вблизи угольных месторождений.
Ну и, наконец, добыча сырья значительно истощает земную кору, с каждым годом уменьшаются запасы веществ, руды становятся менее насыщенными, это способствует большим объемам добычи и переработки. Как следствие – рост объемов отходов. Решением этих проблем может стать поиск искусственных заменителей природных веществ и их экономное потребление.
Добыча соли шахтным способом
Влияние на атмосферу
Колоссальные экологические проблемы оказывает добыча полезных ископаемых на атмосферу. В результате процессов первичной обработки добытых руд в воздух выбрасываются большие объёмы:
- метана,
- оксидов
- тяжелых металлов,
- серы,
- углерода.
Созданные искусственные терриконы постоянно горят, выбрасывая в атмосферу вредные вещества – угарный газ, углекислый газ, сернистый газ. Такое загрязнение атмосферы приводит к увеличению уровня радиации, изменению температурных показателей и увеличение или уменьшения осадков.
Промышленность и транспорт основные источники загрязнения атмосферы
Во время добычи в воздух попадает большое количество пыли. Ежедневно на прилегающие к карьерам территории падает до двух килограмм пыли, в итоге почва остается погребенной под полуметровым слоем на долгие годы, а часто навсегда, и, естественно, теряет свое плодородие.
Решением данной проблемы является использование современного оборудования, снижающего уровень выбросов вредных веществ, а также использование шахтного способа добычи вместо открытого.
Влияние на водную среду
В результате добычи природного сырья сильно истощаются водоемы как подземные, так и поверхностные, осушаются болота. При добыче угля осуществляется откачка подземных вод, которые располагаются вблизи месторождения. На каждую тонну угля приходится до 20 м3 пластовых вод, а при добыче железных руд – до 8 м3 воды. Откачка вод создает такие экологические проблемы, как:
Кроме нефтяных пятен на поверхности воды, есть и другие угрозы для озер и рек
- образование депрессионных воронок;
- исчезновение родников;
- высыхание малых рек;
- исчезновение ручьев.
Поверхностные воды страдают от загрязнений в результате осуществления процесса добычи и переработки ископаемого сырья. Так же как и в атмосферу, в воду попадает большое количество солей, металлов, токсических веществ, отходов.
В результате этого гибнут микроорганизмы, живущие в водоемах, рыба и прочая живность, человек использует загрязненную воду не только для своих хозяйственных нужд, но и в пищу. Предотвратить экологические проблемы, связанные с загрязнением гидросферы можно путем сокращения сбросов сточных вод, уменьшения расходов воды при добыче продукции, заполнением образованных пустот водой.
Этого можно добиться, совершенствуя процесс добычи сырья, использованием новых разработок в области машиностроения для добывающей отрасли.
Влияние на животный и растительный мир
Во время активной разработки крупных месторождений сырья радиус загрязнений близлежащих почв может составлять 40 км. Почва подвержена различным химическим изменениям, в зависимости от вредности перерабатываемых веществ. Если в землю попадает большое количество токсических веществ, на ней гибнут и не растут деревья, кустарники и даже трава.
Почва не пригодная для выращивания растений, загрязненная деятельностью промышленной добычи
Следовательно, нет пищи для животных, они либо гибнут, либо ищут новые места для обитания, происходит миграция целых популяций. Решением этих проблем должно быть снижение уровня выбросов вредных веществ в атмосферу, а также компенсационные меры по восстановлению и очищению загрязненных территорий. К компенсационным мерам относится удобрение почв, высадка лесов, организация пастбищ.
При разработке новых месторождений, когда снимается верхний слой грунта – плодородный чернозем, его можно транспортировать и распределять на бедных, истощенных местах, вблизи уже неактивных рудников.
Видео: Загрязнение окружающей среды
Экологические проблемы при добыче полезных ископаемых наглядно демонстрируют, что нужно менять отношение к этой отрасли. Если не изменить ситуацию, планета Земля может стать не пригодной к проживанию людей уже в текущем столетии. И чтобы принять эффективные решения, следует четко обозначить проблему.
Экологические проблемы, возникающие при добыче природных ресурсов
Ископаемое топливо позволило продвинуть цивилизацию и достичь нынешнего уровня, а также продолжительности жизни. Без нефти, газа и угля не было бы энергетики, транспорта, строительства, промышленности и современного сельского хозяйства. Медицина оставалась бы на уровне XIX века. Даже самые привычные в быту предметы стали бы недоступны при отсутствии нынешнего уровня добычи ископаемых.
Историческая справка! Общеизвестный факт, что Леопольд II, король Бельгии, в конце XIX века стал колонизировать Бельгийское Конго ради добычи каучука. Он активно использовался в производстве шин для входивших в моду в то время велосипедов, а также для… презервативов. До этого каучук в Европу преимущественно импортировали из Бразилии. При этой колонизации король Бельгии устроил геноцид туземным племенам. Менее, чем за 30 лет их численность сократилось в 2 раза – с 20 до 10 млн человек.
Отказаться от полезных ископаемых на данном этапе развития науки и техники невозможно. Возобновляемые источники энергии не могут эффективно заменить ископаемое топливо. С точки зрения масштаба производимой энергии, ее цены, доступности или транспорта такой подход неприемлем.
Однако растущее потребление нефти, газа и угля не только приводит к истощению этих невозобновляемых источников энергии. Их эксплуатация влечет за собой множество проблем, связанных с деградацией природной среды.
Топливный кризис и технический прогресс положили начало эпохе получения нетрадиционных ископаемых видов топлива, то есть сланцевого газа и нефтеносных песков. Способы получения этого сырья из-за свойств месторождения и их расположения наносят вред для окружающей среды сильнее, чем традиционная добыча природного газа или жидкой сырой нефти. Они приводят к необратимому ущербу для планеты.
Нефтяные пески, как угроза для экологии
Загрязнение и ущерб окружающей среде на участке добычи нефти – это лишь небольшая часть проблемы. Чрезмерные выбросы углекислого газа и загрязнение подземных вод могут привести к экологической катастрофе. Но куда серьезнее экологические проблемы, связанные с добычей нефти, производимой из битуминозных песков.
Для справки! Битуминозные пески (или нефтеносные пески) – крупнейшие месторождения нефти в мире. В отличие от традиционной нефти, которую чаще всего сочетают просто с природным газом, битуминозные пески смешиваются с песком. Их крупнейшие месторождения находятся в Канаде и Венесуэле.
Основной урон окружающей среде от разработки нефтеносных песков:
- Нефть, полученная из битуминозных песков, производит в три раза больше углекислого газа, чем при традиционном бурении;
- Открытый способ включает вырубку леса и удаление до нескольких тонн почвы и торфа. Так что это серьезная угроза для лесов в Южной Америке, а также в Канаде;
- Еще одна проблема — загрязнение воды. Для добычи нефти ее требуется много. Использованная вода попадает в специальные резервуары, что может быть фатальным для обитающих там животных;
- Сточные воды карьеров могут просачиваться в окружающую среду и загрязнять грунтовые воды. Поэтому развитие флоры и фауны на загрязненной территории практически невозможно.
К сожалению, способ их извлечения делает окружающую среду наиболее уязвимой для загрязнения. Здесь простого скважинного давления не хватает. Для извлечения сырой нефти из битуминозных песков необходимы горные работы. Этот процесс аналогичен эксплуатации бурого угля. Требует много энергии и затрат.
Экологические проблемы при добыче угля
Из-за высокой влажности бурого угля и трудностей с его транспортировкой большинство электростанций, работающих на этом сырье, расположены в непосредственной близости от шахт. Это связано не только с разрушением природной среды гектарами выработок, созданных шахтами, но и с загрязнением воздуха в этом регионе углекислым газом, диоксидом серы, оксидом азота и пылью.
Электростатические фильтры и дымовые трубы мощных электростанций не останавливают выброс ядовитых химических соединений, которые приводят к повреждению сельскохозяйственных угодий и лесов в близлежащих регионах. Создание таких больших открытых площадок также требует соответствующей адаптации местности и окружающей среды.
Близлежащие русла и водотоки (реки, ручьи) снижают влажность в этой местности, что негативно влияет на местную флору и фауну. В регионах с крупными горными выработками снижается уровень воды, развивается эрозия грунта. Образуется депрессионная воронка нижних слоев шахтной воронки, которая приводит к обезвоживанию местности. Это серьезная и необратимая деградация окружающей среды, которая также влияет на здоровье и жизнь людей в такой местности.
Экологические проблемы при добыче газа
Наибольшую угрозу несет добыча сланцевого газа. В то время как добыча обычного природного газа возможна без использования специальной скважинной арматуры, добыча нетрадиционного газа (сланцевого газа) требует создания трещин в породе (искусственных трещин). Они позволяют выйти газу из породы в ствол скважины.
Процесс гидроразрыва пласта (ГРП) вызывает наибольшие сомнения во всей технологии добычи сланцевого газа и критикуется не только экологами. Разрыв включает закачку смеси воды, песка и химикатов под высоким давлением в скважину и в закрытую породу, содержащую природный газ.
Этот процесс очень вреден для окружающей среды, потому что включает доставку гигантских грузовиков с песком и цистерн с питьевой водой на буровую площадку. Одно бурение и первый ГРП – это 1150 поставок автоцистерн! Вода, используемая для добычи сланцевого газа, как и в случае с карьерами, выливается в скважины и образует ядовитые токсичные сточные воды.
Энергетические компании защищаются от раскрытия информации о том, какие химические вещества используются в процессе ГРП.
Для справки! Джош Фокс в документальном фильме «Газовая страна» (фильм был номинирован на премию «Оскар» в 2010 году), показал, что возле мест добычи сланцевого газа обнаружено 596 различных химических веществ в образцах из разных колодцев в США. Они медленно и незаметно разрушают нервную систему человека.
В этом фильме наглядно показано следующее:
- Водопроводная вода на фермах возле скважин настолько загрязнена метаном, что ее можно без проблем поджечь;
- В образцах водопроводной воды, которую люди пьют и используют, можно обнаружить гликолевые эфиры, применяемые на начальной стадии гидроразрыва пласта;
- Помимо метана, в водяных скважинах, расположенных вблизи газовых скважин, были обнаружены этан, пропан, бутан и другие углеводороды.
Эфиры гликоля никак нельзя фильтровать, так как они разъедают фильтрующие мембраны. У людей они вызывают, среди прочего рак яичек, гемолиз – отмирание эритроцитов, пороки развития эмбриона или угнетение выработки костного мозга.
Природный газ, хотя и самый чистый из ископаемых видов топлива, добытый из сланцев с использованием нынешнего метода, может привести к настоящей экологической катастрофе. Поэтому стоит задуматься о развитии и внедрении возобновляемых источников энергии вместе с атомной энергетикой.