1.2. Воздействие добычи полезных ископаемых на природные среды и меры защиты окружающей среды

Источники загрязнения природных сред

Источниками загрязняющих веществ при всех способах ДПИ являются горные выработки: шахты, штольни, карьеры, траншеи, скважины, а также кучи выщелачивания, отвалы пород вскрыши, пруды-отстойники, накопители, хвостохранилища и рудохранилища, очистные сооружения, гаражи, склады ГСМ, склады взрывчатых материалов, электростанции и т. д.

Загрязняющие вещества и их воздействие на природные среды несколько различаются при разных способах добычи. При подземном способе добычи (шахты, штольни) загрязнителями являются: вскрытые окисляющиеся руды, подземные воды, обогащенные повышенной концентрацией опасных элементов, пыле-газовыбросы при применении бурения и использовании взрывчатых материалов при проходке, а также отвалы окисляющихся горных пород, с оставшимися в них опасными элементами.

При открытой добыче (карьеры, разрезы, траншеи) загрязнение происходит от окисляющейся руды, больших объемов пород вскрыши, с малой, но опасной концентрацией элементов. Объем этих вскрышных пород значительно больше (в десятки-сотни раз), чем объем добытой руды. Открытый способ добычи для загрязнения природной среды более опасен, чем подземный. Воздействие его сказывается на большей территории. Это видно без специальных анализов по лежащей на всем пыли в местах, где добывают и перерабатывают, например руды, строительные материалы, уголь, известняк и т.д.

В карьерах также возможен приток подземных вод, обогащенных за счет окисления руды опасными элементами. Вода из карьеров уходит самотеком, или откачивается насосами и далее попадает в поверхностные водотоки. При использовании буровзрывных работ пылевые выбросы покрывают большие площади, и смываются далее в водотоки.

При добыче способом подземного выщелачивания не строят шахт, штолен или карьеров. На полигонах добычи бурят системы скважин, в которые закачивают специальные реагенты. Эти реагенты переводят минералы с полезными компонентами в растворы, которые двигаются по обводненным горизонтам и выкачиваются другой системой скважин на поверхность.

При этом способе добычи загрязнителями являются опасные элементы руды (уран и др.) и используемые реагенты для перевода их в растворы (цианиды, серная кислота и др.). На поверхности на участках добычи опасность представляют выбросы из скважин, пруды-отстойники, хранилища реагентов.

При переработке (обогащении) руд на горно-обогатительных комбинатах (ГОК), загрязнителями являются отходы переработки - хвосты (тонкий материал переработки руд с концентрацией опасных элементов руд и реагентов), которые хранятся в хвостохранилищах, а рудные концентраты - в рудохранилищах. В зависимости от состава руд и наличия опасных элементов, хранилища заливаются водой (хранилища заливного типа). Загрязнение происходит через недостаточно изолированное дно хранилищ, протекающие дамбы, распыление высыхающего тонкого материала хвостов или рудных концентратов. Возникают протечки, просачивание, распыление.

При транспортировке причиной загрязнения становятся аварийные сбросы руды с транспорта при движении его по технологическим автомобильным или канатным дорогам, железнодорожным или водным путям.

Воздействию загрязняющих веществ подвергаются, прежде всего, природные среды (ландшафты): рельеф, подземные и поверхностные воды, воздух, почвы, растительность, животный мир, включая человека.

Особенно разрушительное воздействие ДПИ можно видеть сейчас на заброшенных местах добычи. Месторождения, в основном, находились и отрабатывались в горных районах, поселений вблизи не было, и участки добычи оставлялись на «самовосстановление». Сейчас в разных регионах страны, особенно в Сибири и на «северах», можно наблюдать «лунные пейзажи» на месте ДПИ.

Участки горных массивов с вырубленными лесами, оголенными размытыми склонами, испещренными дорогами, канавами, карьерами, разрушенными поселками, брошенной, ржавеющей техникой – не редкая картина. На севере страны горные выработки, шахты, штольни, карьеры, канавы, дороги, из-за замедленных биологических процессов, не восстанавливаются многие десятилетия. Часто участки добычи выглядят безжизненными, как после бомбовых ударов.

Воздействие добывающей промышленности на горный рельеф выражается в его деградации: размываются склоны, образуются овраги. Причем воздействие ДПИ меняет ландшафт необратимо, так как невозможно восстановить вынутые объемы руды, часто меняется и больше не восстанавливается растительный (древесный, травяной) покров, русла ручьев и речек, состав воды в них, состав ихтиофауны, связанный с изменением русла, характера донных отложений.

Рекультивация, которая даже если и планируется, практически не выполняется.

Добыча россыпей оставляет изуродованные отвалами долины рек с обмелевшими измененными руслами, поймы рек с вырубленными лесами. Глинистый материал, который образуется при добыче россыпного золота, покрывает дно водотоков, создавая условия, при которых погибает вся кормовая база для рыбы и другой ихтиофауны. Из-за вырубки деревьев для нужд добычи реки мелеют, уходит или погибает рыба, становится непригодной или опасной вода для людей и животных. В тех местах, где для извлечения золота использовались соединения ртути, она сохраняется в речных отложениях десятки лет. В теплое время года ртуть испаряется и находится в воздухе, в холодное – возвращается в речные отложения, в почву. До сих пор в реках на северо-востоке Бурятии находят ртуть, которая использовалась десятки лет назад.

Загрязнение природных сред

Наиболее значимыми загрязняющими веществами при ДПИ являются химические элементы и их соединения, которые по степени опасности разделены на классы (Прил. 1). Первыми подвергаются загрязнению подземные и поверхностные воды.

Загрязнение подземных вод наиболее активно идет при ДПИ способом подземного выщелачивании, когда опасные элементы рудных минералов, в результате окисления, переходят в растворимые формы и переносятся на большие расстояния в горизонтах подземных вод. В поверхностные воды они попадают уже далеко от источников загрязнения, разгружаясь в ручьи и речки.

Пример. На месторождении урана «Хиагда» в наблюдательных скважинах в подземных водах общественным контролем обнаружены аномальные концентрации урана за пределами полигона выщелачивания. Получается, что выкачивание реагентов с ураном не полное и часть урана загрязняет горизонт подземных вод.

При подземной добыче легко окисляемых (сульфидных) руд за счет образования кислотного дренажа опасными элементами обогащаются подземные, так называемые «рудничные» воды. Далее эти рудничные воды стекают сами или откачиваются и сбрасываются в пруды-отстойники и после отстаивания и очистки направляются в поверхностные водотоки, откуда раньше или позже попадают в пищевую цепь животных и человека.

Загрязнение поверхностных вод происходит при выходе на поверхность рудничных вод, стоков из карьеров, разрезов, стоков просачивания или аварийных сбросов хвостохранилищ, выбросов из скважин, прудов-накопителей, очистных сооружений, размыва и дренирования отвалов (рудных, вскрышных пород).

В карьерах и на отвалах при свободном доступе кислорода и воды начинаются химические реакции, которые переводят нерастворимые в воде минералы опасных элементов в растворимые соединения, которые далее и попадают в поверхностные воды и переносятся на большие расстояния.

Пылевые выбросы оседают на поверхности земли, растениях, строениях и далее атмосферными осадками смываются в поверхностные воды. В загрязненной воде опасные элементы становятся опасными для диких и домашних животных и попадают к человеку. Так по пищевой цепи опасные элементы влияют на здоровье и жизнь людей.

Поскольку подземные и, особенно, поверхностные природные воды, первыми подвергаются загрязнению от всех процессов ДПИ, то они лучше всего подходят как индикаторы для экологической оценки.

Загрязнение вод при ДПИ, главным образом, происходит от высоких концентраций элементов металлов, содержащихся в рудах и перехода их в растворы. Все элементы и вещества по степени опасности (токсичности) разделены на классы. Наиболее опасными считаются элементы и вещества 1-2 класса. Разные исследователи в разных странах к опасным (1-2 класс опасности) относят различные элементы и вещества.

Так как мы в данной ситуации рассматриваем степень опасности рудных элементов-металлов в нашей стране, то приведем по ним следующие данные в соответствии с российскими нормативами.

В России к металлам первого класса опасности относятся: ртуть (Hg) , бериллий (Be), галлий (Ga). Ко второму классу опасности относятся: алюминий (Al) , барий (Ba), бор (B), кадмий (Cd), молибден (Mo), мышьяк (As), свинец (Pb), селен (Se), стронций (Sr), таллий (Tl), ниобий (Nb), теллур (Te), литий (Li), сурьма (Sb), вольфрам (W), серебро (Ag), висмут (Bi), кобальт (Co), рубидий (Rb), кремний (Si), натрий (Na) (Прил. 1).

Кроме того, разработаны критерии оценки для воды - это предельно допустимые концентрации (ПДК). Они существуют для питьевой воды и для рыбохозяйственных водоемов. Свои ПДК определены как в России, так и во Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в США, в ЕЭС и других странах. Предложенные критерии в разных странах различаются, но незначительно. В России – эти нормативы определены СанПин 2.1.4.1074-01г (12). «Предельно допустимые концентрации элементов безопасного водопользования населения», с изменениями, утвержденными Министерством здравоохранения РФ в 2004г. (Прил 2, 4).

Высокие концентрации металлов в природных средах, особенно в питьевой воде, приводят к заболеваниям людей и животных. Так, например, при попадании в организм с водой, воздухом, пищей могут возникнуть следующие заболевания:

Ртуть	Hg	Вода, воздух, пища	Интоксикация, параличи, психические расстройства новорожденных
Свинец	Pb	Воздух, вода, пища	Интоксикация, поражение центральной нервной системы, печени, почек, мозга, половых органов.
Медь	Cu	Вода, пища	Интоксикация, анемия, гепатиты, язва желудка, дерматиты.
Молибден	Mo	Вода, пища, воздух	Поражение центральной нервной системы, анемическая атаксия, подагры
Мышьяк	As	Вода, пища, воздух	Интоксикация, рак легких, кожи, нарушение функций желудка, меланоз кожи, периферические нефриты

Более полный список заболеваний в Приложении 5.

Загрязнение флоры происходит, главным образом, вблизи выходов загрязненных вод из разных источников. Со временем травяная и древесная растительность, в том числе ягодники, грибы, мхи накапливает опасные элементы.

Пример. На месторождении «Хиагда», где с1998г. ведется опытная добыча урана способом подземного выщелачивания, в 2000г при общественном контроле были взяты пробы травяно-мохового покрова. В пробах в долины ручья, который берет начало с полигона выщелачивания, выявлены аномальные концентрации урана, которые в 6-30 раз выше концентраций урана на территории, где не ведется добыча. Вскрытие (даже скважинами) урановых залежей за 6 лет (если учесть попадание элементов через воду в растительность), создало в растениях контрастную аномалию вблизи промышленного участка.

Эти же элементы поступают с пылью, угнетая или уничтожая растительность, которая поглощает и накапливает тяжелые металлы и другие опасные элементы, а затем поедается дикими и домашними животными и вместе с мясом и молоком попадает в организм человека

Загрязнение воздуха в местах добычи и обогащения ПИ происходит тонкой пылью с концентрацией опасных элементов руд и реагентов, используемых при обогащении.

Пылегазовые выбросы (в составе эрозольных частиц: оксиды серы, свинец, кадмий, мышьяк, ртуть, никель, титан и д. р.), возникающие при буровзрывных работах, транспортировке руды по технологическим дорогам, при переработке, при ветровой эрозии хвостохранилищ, отвалов рудных и пустых пород, поступают в воздух, покрывая тонкой пылью все вокруг. Особенно опасное загрязнение воздуха происходит при открытой добыче с помощью взрывных работ. Пыль разносится на большие расстояния, засыпая не только участки добычи, но близлежащие поселения людей, сельхозугодия, пастбища и покосы. Далее дождями эта пыль с опасными элементами стекает в реки и эти элементы попадают в организм животных и человека. Таким образом, опасной становится вся зона влияния этого объекта.

Загрязнение почв опасными элементами происходит через поступление пыли, стоков из хранилищ, складов опасных веществ. Почвы полей, загрязненные опасными элементами будут еще не один год передавать их выращиваемой на них растительности и далее по всей трофической цепи до человека.

Загрязнение донных отложений ручьев и речек происходит от сорбции опасных элементов из рудничных вод, поверхностных водотоков обогащенных опасными элементами из разных источников, стоков от хранилищ, от очистных сооружений и т.д. Для экологической оценки степени загрязнения почв, растительности, донных отложений можно использовать сравнение полученных концентраций и опасных элементов на участке добычи с концентрациями этих же элементов в пробах, отобранных на участках за пределами территории месторождения (так называемые фоновые пробы).

Меры защиты окружающей среды на объектах, на которые следует обратить внимание при СОЭК

В проектах (если они утверждены до 2007г., когда все объекты ДПИ проходили государственную экологическую экспертизу) должны содержаться материалы оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС), где определяются источники воздействия на окружающую среду, безопасность работающих людей и меры по их защите. Эти меры должны выполняться в безусловном порядке. Ниже приведены визуально наблюдаемые источники загрязнения и меры по защите природных сред, которые должны проверяться при СОЭК.

При подземной добыче опасное воздействие может оказать несоблюдение правил техники безопасности для жизни и здоровья людей в шахте. Для защиты природных сред применяется отвод рудничных вод в специальные пруды-отстойники. Эти сооружения должны обеспечить очистку рудничных вод перед сбросом их в поверхностные водотоки. Компании обязаны вести мониторинг химического состава этих вод. Экологическая служба предприятия обязана предоставлять результаты анализов надзорным органам и общественности. Для пыле-газо-подавления проектируются и применяются специальные установки для проветривания, приборы, контролирующие наличие газа, пыли в выработке.

При поверхностной добыче – опасность для работающих людей и природных сред представляют пылегазовые выбросы при использовании буровзрывных работ. Пыль распространяется на большие расстояния. Используется естественное проветривание, орошение водой, разные способы принудительного проветривания.

Пример. На карьере Стрельцовского месторождения урана в Забайкальском крае (г. Краснокаменск) для проветривания применялись двигатели от самолетов ТУ-104. Это не помешало, а может способствовало рассеиванию радиоактивных частиц на большие расстояния .Об этом конфиденциально говорили сами работники предприятия.

При подземном выщелачивании должны быть герметично закрыты устья скважин, чтобы исключить выбросы реагентов, территория полигона должна быть защищена от выбросов из скважин, проливов опасных реагентов, в нижней части полигона должен быть пруд-накопитель для сбора паводковых вод и возможных сбросов из скважин опасных реагентов. Дно, стенки пруда не должны пропускать стоки в подземные и поверхностные воды. Технология закачивания и откачивания промышленном растворов не должна допускать попадания их в горизонты подземных вод.

При обогащении: В цехах обогатительных фабрик, цехах гидрометаллургии, должны соблюдаться правила техники безопасности, санитарные нормы. На территории ГОКа, образующиеся отвалы должны закрываться специальной пленкой или засеваться травами от размыва и выноса возможных опасных элементов и рассеяния тонких частиц. Должен проводиться мониторинг территории ГОКа и зоны его влияния на загрязнение поверхности, почв опасными элементами, которые с воздухом могут вдыхать люди и животные. Ложа хранилищ хвостов и рудных концентратов должны быть непроницаемыми для попадания в подземные и поверхностные воды опасных элементов. Дно (ложе) хвостохранилища покрывается глиняной подушкой и специальной пленкой, чтобы опасные вещества и элементы не попадали в подземные и поверхностные воды. Удерживающие дамбы должны строиться на коренном фундаменте с «зубом» (внутренней перегородкой) из тонкой сорбирующей глины и сверху засыпаться материалом, не пропускающим жидкие стоки. Дамбы делаются достаточно широкими, чтобы не пропускать опасные вещества в воды. Пруды – отстойники, пруды накопители – так же должны быть непроницаемы для опасных элементов, тонкого материала - мути.

Транспортные пути должны содержаться в таком состоянии, чтобы не происходили аварии со сбросом руды и других опасных грузов на дороги, и придорожные части. Руда в поверхностных условиях начинает быстро окисляться, переходить в растворы и мигрировать в ближайшие водоемы, загрязняя их опасными элементами. Опасные грузы должны перевозиться в закрытых кузовах, емкостях. Для пылеподавления дороги должны орошаться водой.

Администрации компаний (предприятий) обязаны следить за выполнением требований техники безопасности, которые в определенной мере направлены и на безопасность природных сред на участках добычи и в зоне влияния предприятия. На многих предприятиях созданы специальные службы производственного экологического мониторинга, которые должны вести контроль соблюдения техники безопасности и экологических норм.

Государственный контроль над работой промышленных предприятий должны осуществлять федеральные надзорные органы: Росприроднадзор (состояние природных сред), Ростехнадзор (состояние промышленного комплекса), Роспотребнадзор (санитарно-гигиеническое состояние), Россельхознадзор (состояние охотничьих животных, рыбы).

Для оценки экологического состояния природных сред и степени их загрязнения, которое может привести к опасности для здоровья и жизни людей, существуют определенные требования: санитарные правила и нормы, инструкции, руководства (Прил. 1,2).

В настоящее время, государственный контроль может осуществляться только по заранее согласованному плану или в случае чрезвычайных ситуаций, а также по заявлениям местных жителей, выявивших какие-либо нарушения.

Обеспокоенные граждане (общественность) также имеют право вести общественный экологический контроль состояния природных сред.

Пример. БЦОЭЭ при ОО «БРО по Байкалу» с 2000 по 2009г. проводил экологический мониторинг природных сред на месторождении урана «Хиагда». Полигон подземного выщелачивания дренирует ручей «Дренажный», который ниже полигона впадает в ручей «Тетрах». Ниже по склону от полигона вырыт пруд-накопитель для стока паводковых вод с полигона. Нами отбирались пробы воды из пруда-накопителя, из обоих водотоков, из двух наблюдательных скважин, которые пробурены за пределами полигона и по ним контролируется вынос урана из продуктивных горизонтов в естественные подземные воды. Пробы донных отложений из русел водотоков, пробы почв и растительности вблизи русел водотоков, Растительность отобрали также на старом полигоне, где работы прекращены, но торчат трубы из скважин и много ржавых труб лежит на заброшенном участке.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что концентрация урана в водотоках увеличивается со временем, причем в отдельные годы она возрастает значительно. В эти же годы высокие концентрации урана зафиксированы в наблюдательных скважинах. Это свидетельствует о том, что идет загрязнение поверхностных и подземных вод при добыче урана способом подземного выщелачивания.