3.3.Охорона земних надр

Надра Землі використовуються людиною в кількох напрямах:

1) для добування корисних копалин;

2. зберігання рідких і газоподібних корисних копалин у при­родних і штучних сховищах;

3. створення різних споруд, сховищ і навіть цілих заво­дів;

4. транспортних комунікацій (метро, трубопроводи);

5. захоронення токсичних промислових і стічних вод. Голов­ним напрямом, звичайно, є добування мінеральної сировини.

Є два види діяльності людини, що мають особливо велике значення, оскільки від них залежить благополуччя суспільства: це робота сільського трудівника, що виробляє продукти харчу­вання, й робота гірника, шахтаря, що видобуває з надр Землі енергетичну й мінеральну сировину, без якої неможливе існу­вання всіх галузей господарства. При цьому якщо виробництво харчових продуктів прямопропорційне зростанню населення, то зростання енергомісткості й матеріаломісткості сучасного вироб­ництва відзначається значним випередженням по відношенню до зростання населення.

Як свідчать статистичні дані, при зростанні населення в 4,5 ра­зи потреба в енергії зростає в 12, а матеріалів, що добуваються з надр Землі,— в 9 разів.

При сучасній технології добування й переробки корисних копалин лише 1—5 % речовини, що добувається з надр, вико­ристовується у вигляді продукції, все решта йде у відвали й від­ходи.

На скільки ж років вистачить людству наявних запасів ко­рисних копалин і які вони, ці запаси? За даними науки геохімії, в десятикілометровій верхній товщі літосфери 99 % її маси скла­дають 12 хімічних елементів: О , Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, H, Ті, С і Сl . Усі інші елементи знаходять в дуже невеликих кількостях. Між тим людство використовує всі елементи таблиці Менделєєва, проте в різних кількостях. За останні десятиліття величезного значення для економіки всіх країн набули такі корисні копалини, як нафта й газ, алюміній, титан, хром, нікель, кобальт, уран, марганець, свинець та олово. Як вважають міжнародні експерти, за тих темпів споживання, які характерні для сучасної найрозви­ненішої країни світу — США — всі розвідані запаси цих корис­них копалин на материках будуть вичерпані за кілька десятиліть (для деяких — за одно-два століття).

Щоправда, ці прогнози не можна вважати остаточними. Слід враховувати додаткові фактори.

1. Не всі родовища корисних копалин ще відкрито й взято на облік. Особливо це стосується глибин літосфери понад 3-4 км, які вивчено ще дуже слабо. Крім того, величезні мінеральні ба­гатства містить Світовий океан. Це й родовища нафти та газу, і залізо-марганцеві та фосфоритові конкреції, і розсипні родовища золота, платини, алмазів, рідкісних металів тощо. Сьогодні ці багатства використовуються дуже мало.

2. У зв'язку з вичерпуванням багатих родовищ, розробкою нових технологій переробки руд у ряді випадків стає економічно вигідним переробляти так звані некондиційні руди, тобто руди з низьким вмістом корисних компонентів, які раніше йшли у від­вали. Так, до другої світової війни в Криворізькому залізорудному районі залізо добувалося з руд, які містили не менше 50 % цього елемента, бідніші руди йшли у відвали. Після війни кондиційни­ми стали вважати руди з 46% заліза. Тому стало економічно вигідним переробляти відвали, яких в цьому районі накопичилась величезна кількість. Інший приклад — родовища бітумінозних пісковиків, запаси яких у США величезні. З них можна добувати нафту, але при нинішніх цінах на цю сировину на міжнародному ринку нафта, добута з пісковиків, виявляється економічно нерента­бельною. Та ось «нафтова криза», що сталася в 70-х роках, призве­ла до того, що вчені США впритул зайнялися технологією отри­мання пального з бітумінозних пісковиків. Було затрачено великі кошти на наукові дослідження, в результаті собівартість нафти, отримуваної з пісковиків, вдалося знизити в кілька разів. Нафта, що добувається із «звичайних» родовищ, постійно дорожчає, і при збільшенні її вартості вдвоє порівняно з цінами 90-го року, стане економічно вигідно добувати нафту з пісковиків.

3. Великі й ще не до кінця використані можливості економії та раціонального використання ресурсів стосуються й тих родовищ, що розробляються сьогодні у світі. Йдеться передусім про зни­ження кількісних і якісних втрат корисних копалин при їх добу­ванні. Кількісні втрати зумовлені тим, що частина руди чи ву­гілля залишається недобутою під землею — в ділянках між бло­ками і між шахтами, в так званих охоронних ціликах (стовпах породи, що їх залишають під землею, аби запобігти обвалам покрівлі). Якісні втрати спричиняються тим, що під час добування корисної копалини частина руди змішується з пустими породами, в результаті вміст металу в руді виявляється нижчим, зростає зольність вугілля тощо.

При добуванні корисних копалин відкритим способом (кар'єра­ми) втрати значно нижчі (10-12%), ніж при підземному, шахт­ному способі (30-40 %). Проте не кожне родовище можна розроб­ляти відкритим способом, а крім того, при такому способі вини­кають інші порушення природного середовища.

Значну економію ресурсів дають новітні технології добування корисних копалин -свердловинне гідродобування й вилугову­вання, підземна виплавка сірки, газифікація вугілля в надрах тощо. Дуже перспективними вважаються мікробіологічні методи добування корисних копалин: виведено такі різновиди бактерій, які, розкладаючи сульфіди й інші сполуки з дуже бідних руд, переводять деякі метали в розчинну у воді форму, звідки їх після цього можна вилучати економічно вигідним способом (так зараз добувають Zn, Mn, Au, Bi, Pb, U, Sb, Li і Ge).

4. Важливим в економії мінеральної сировини є використання вторинних ресурсів. Наукові розрахунки свідчать, що можна повторно використовувати до 70 % основних металів. Сьогодні ж у кращому разі промисловістю економічно розвинених країн використовується лише 30-40 % міді, заліза й інших металів, решта безповоротно втрачається, накопичується у звалищах, розсіюється, забруднюючи біосферу. Слід врахувати, що отримання сировини з вторинних ресурсів вимагає набагато менше затрат, в тому числі й енергетичних, ніж при отриманні цієї ж сировини з первинних руд. Наприклад, скло, одержане шляхом переплавки битих скляних виробів, пляшок тощо, вимагає вчетверо менших затрат електроенергії, ніж скло, отримане з первинних ресурсів (піску, поташу й ін.). Переробка вторинних ресурсів дає прибуток. Так, американські підприємства переробляють старі пластмасові пляшки від напоїв у все що завгодно — від стовпчиків для огорож до теплих прокладок у зимових куртках. Гори зношених автомо­більних шин перетворюють на ремені для вентиляторів, автодеталі і навіть нові шини. Алюміній, отриманий зі старих банок від пива, вдвоє дешевший алюмінію, який виплавляється з бокситів. До 70 % газет, що виходять у США, друкуються на папері, виго­товленому зі старих газет.

Все ширше в господарстві починають використовуватися замінники дефіцитних ресурсів. Так, в машинобудуванні 1 т полімерних матеріалів може замінити 3 т бронзи, свинцю й інших гостродефіцитних металів. Важкі, багатотонні опори для крупних велетнів, які раніше виготовлялись з чавуну, сьогодні з успіхом замінюють бетонними. Застосування нових конструкційних мате­ріалів — композитів дозволило конструкторам найбільшого в світі (до речі, вітчизняного, українського) літака «Мрія» знизити його вагу на 3 т, а це дозволяє за період експлуатації кожної такої машини зекономити 18 тис. т (!) дефіцитного авіаційного паль­ного.

Зменшення обсягів видобування мінеральних ресурсів із надр Землі досягається також їх комплексним використанням. Прак­тично всі родовища твердих корисних копалин комплексні, тобто крім основного компоненту містять цілий ряд супутніх. Так, поліметалічні руди, крім основних металів (міді, свинцю та ніке­лю), містять ще Au, Ag, Pt, Sn, W, Mo, Co, As, Fe, Ba, Cd, Se, Те, In, Re та інші. Інколи цінність супутніх корисних компонентів вища, ніж основних.

Більшість залізних руд також багатокомпонентні. Це стосуєть­ся, наприклад, залізних руд нашого Криворіжжя, які, крім заліза, містять також V, Cu, Co, Ni, Ge, P, S, В, Та, Nb і Zr. He всі ці ко­рисні компоненти сьогодні вилучаються з криворізьких руд, хоча відповідні технології в світі існують.

Значно порушують земну поверхню гірничі розробки — шах­ти, кар'єри, свердловини. Підземні розробки викликають утво­рення пустот, тріщин у гірських породах, просідання ґрунту, обвали породи, осушування водоносних горизонтів. З гірських порід виділяються шкідливі гази (метан, гідрогенсульфур), спостері­гаються раптові прориви підземних вод, явища так званого «гірсь­кого удару» тощо. Проходження кар'єрів супроводжується великими штучними зниженнями рельєфу, по краях кар'єрів розвиваються зсуви, обвали, в районах кар'єрів і шахт відбувається значне пониження рівня ґрунтових вод. Навколо родовищ, що розроб­ляються, утворюються відвали пустих порід, терикони, що за­ймають великі площі родючих земель. Поверхневі водотоки за­бруднюються мінералізованими водами, що відкачуються з шахт­них горизонтів.