Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экономические аспекты рационализации природопользования. Учебное пособие
.pdf
51
землетрясения, вызванные внезапным освобождением потенциальной энергии
недр.
Рост техногенной сейсмической активности связан с проходкой
выработок и бурением скважин. Раньше разрабатывали небольшие по объему
нефтяные месторождения, падение давления в которых компенсировалось
закачкой воды. Теперь же разрабатываются гигантские газовые месторождения,
падение давления в которых не компенсируется заводнением: месторождение
Газли – 180 км3, Медвежье – 2100 км3, Уренгойское – 700 км3, Ямбургское –
1000 км
3
.
Полезные ископаемые находятся в пористых горных породах,
состоящих из отдельно соприкасающихся минералов. Промежутки между
зернами заполняются водой. Если скважина вскрывает продуктивный газовый
пласт нефти и газа, то находящиеся в порах под давлением воды устремляются
вверх. Со временем пластовое давление падает, и твердый скелет породы
испытывает возрастающее напряжение. При этом он может упруго или
пластически деформироваться, что сопровождается просадкой грунта на
поверхности. При упругой деформации накапливается энергия, которая питает
землетрясения.
Техногенные воздействия провоцируют землетрясения. Их энергии
складываются и в результате происходит землетрясение более сильное, чем
каждое из них в отдельности. В 1971 г. на Старогрозненском нефтяном
месторождении, расположенном к северо-западу от Грозного, произошло
землетрясение интенсивностью 7 баллов, вызванное разработкой нефтяной
залежи.
Часть месторождений находится в зоне «вялой» мерзлоты с
температурой от - 0,5 до – 3
0
С. Такие грунты даже при слабом сотрясении
уменьшают механическую прочность и несущую способность.
Промышленная деятельность человека нарушает земную
поверхности. В России таких земель насчитывается свыше 2 млн га. Чаще всего
процесс нарушения происходит при разведке и добыче полезных ископаемых. В
результате этих работ значительная часть плодородных земель выбывает из
сельскохозяйственного производства и превращается в полупромышленные
пустыни – городские отвалы, выемки, карьеры, золоотвалы, провалы.
В России из общего количества нарушенных земель значительную часть
составляют земли, отводимые под открытые горные работы. Объем добычи
открытым способом в общем объеме превышает 75%.
Так, при добыче 1 млн т угля нарушается до 40 га земли, железной руды
–до 600 га, марганцевой руды до 600 га, известняка –до 120 га, фосфоритов –до
77 га.
В окрестностях рудников и шахт расположено более 2 тыс. отвалов и
терриконов, в которых хранится более 3 млрд м
отвалы отводят 0,1 га площади земли на каждые 1000
3
геоматериалов. В среднем под
т сырья.
Формы воздействия горных объектов на среду:
52
- разрушение литосферы взрывными работами, а также за счет
перераспределения напряжений или горного давления;
- изъятие из оборота подработанных почв над участками горных работ;
- изъятие из оборота почв под отвалы отходов на поверхности;
- заболачивание и обезвоживание почв;
- изменение химического, биохимического и физического состояния
пород, почв, вод, воздуха и растительности;
- изменение характера атмосферных явлений и запыленности;
- увеличение радиоактивного уровня в регионах;
- изменение видов и количества флоры и фауны в окрестностях;
- возникновение биогенных мутаций и др.
Повышенная опасность горных процессов на среду определяется
синергетическим (согласованно действующим) характером проявления
процессов, при котором развитие отдельных процессов приводит к
возникновению других процессов, создающих вместе больший суммарный
эффект, чем сумма эффектов.
Основными факторами техногенного влияния на экосистемы
являются:
- геоморфологические (преобразование поверхности);
- гидрогеологические (подтопление и осушение территорий, загрязнение
подземных вод, изменение условий питания и разгрузки водоносных
горизонтов);
- геохимические (рассеяние химических элементов, веществ и
соединений, нарушение водно-солевого баланса);
- геотермические (изменение структуры и режима водно-теплового
баланса);
- инженерно-геологические (развитие оползневых явлений, карстов,
просадок, селей и т.п.);
- минералогические (истощение земных недр);
- геомеханические.
Добыча и переработка минерального сырья производится в рамках
совокупности органических и неорганических компонентов, в которой
осуществляется круговорот веществ, или экосистемы, устойчивой во времени и
открытой в отношении притока и оттока материальных компонентов.
Любое воздействие на экосистему вызывает ответную реакцию, энергия
которой зависит от степени вмешательства в природные процессы окружающей
cреды.
Увеличение объемов извлекаемой на поверхность минеральной массы
обусловлено и вовлечением в эксплуатацию все более бедных месторождений, а
также месторождений со сложными горнотехническими условиями
эксплуатации, влекущими за собой Усложняется применяемая технология
переработки, одним из назначений которой является комплексное использование
минерального сырья во всех отраслях промышленности. Она становится более
53
интенсивной, агрессивной и энергоемкой. Разрабатываются принципиально
новые виды технологии с не всегда изученным влиянием на окружающую среду.
Механизм поражения экосистем сходен, а процессы разрушения
обладают общностью. Стадийность передела минералов от добычи до
изготовления продукта, разобщенность технологической цепи и большая
численность предприятий способствуют миграции источников загрязнения
среды. Добыча минералов вышла в лидеры среди разрушающих природу
технологий по многоплановости и необратимости воздействий на экосистемы
Земли.
Результатом деятельности человечества являются регионы интенсивной
добычи минерального сырья: КМА, Донбасс, Кузбасс, Норильск, Урал и их
аналоги за рубежом. Увеличение объемов добычи сырья позволяет
прогнозировать ухудшение природных условий до критического состояния. Это
явление носит объективный характер и в равной степени наблюдается в
государствах с различными политическим устройством и формами
хозяйствования.
В результате взаимосвязей ресурсов в круговороте веществ горные
технологии так интенсивно влияют на состояние экосистем, что создают угрозу
для их жизнедеятельности и должны рассматриваться как прогрессирующая
техногенная катастрофа. Катастрофой называют внезапное бедствие с
трагическими последствиями, вызывающее резкий перелом в жизни региона.
Для удовлетворения своих нужд человечество использует все слои
биосферы (3-4 км ниже земной поверхности, высота более 4 км). Предприятия
загрязняют атмосферу. Отвалам и складам полезных ископаемых свойственны
газопылевые выделения. Самовозгорание терриконов выделяет в атмосферу СО2,
H
S и NO
2
.
2
Горные работы сопровождаются искусственным водопонижением.
Откачиваемые воды загрязняют водные объекты солями, углеводородами и
тяжелыми металлами. Сдвижение горных пород на подрабатываемых
территориях, оседание поверхности, снос породы с отвалов и рассеивание
загрязняющих веществ деградируют земли.
Более 50% населения Земли проживает на 3% ее территории. Заселены
сейсмоопасные участки суши и горы. Установлена зависимость между темпами
гибели лесов от кислотных дождей и количеством обвалов и оползней.
Новая концепция защиты окружающей среды опирается на
положение о том, что человечеству угрожает разрушение биоты Земли, поэтому
техногенные последствия должны оцениваться по тем же критериям, что и
катастрофы. Экологическая катастрофа наступает, если техногенное возмущение
экосистемы превышает уровень, при котором биота еще сохраняет способность
к самовосстановлению после снятия нагрузки.
Типичными примерами синергетизма являются возбужденные
сейсмическими явлениями оползни и обвалы, селевые потоки при прорыве
оползневых или обвальных завалов, образовавшихся в результате
54
землетрясений, усиление сейсмичности и просадок пород застроенных
территорий при их подтоплении и т.д.
Техногенные катастрофы возникают как следствие долговременных
накопительных изменений состояния окружающей среды и особенно угрожают
селитебным зонам, где население живет в сопряженной системе технология –
социум, испытывая сильнейшее техногенное давление.
Между масштабами горных работ, количеством складированных на
поверхности отходов и интенсивностью проявлений сейсмических явлений
существует корреляция. Так, сила техногенного землетрясения на Кировском
руднике в 1989г достигала 6 баллов.
Горно-тектонический удар 5 января 1995
вызвал оседание поверхности на глубину 5 м и обрушение более 3
г. на руднике АО «Сильвинит»
млн м3 пород
на площади 600500м.
Источником загрязнения атмосферы являются массовые взрывы на
карьерах, при которых образуются облака объемом 15-20 млн м3 с высотой
подъема 1500 м. Так, на ПО «Кривбассруда» концентрация пыли в воздухе на
расстоянии 1,0-1,5 км в течение часа составляет 6-10 мг/м
3
. Из такого облака в
радиусе 2-4 км рассеивается от 200 до 500т мелкодисперсной пыли, содержащей
93-99 % частиц размером менее 5 мкм. Интенсивность выпадения пыли
достигает фоновых величин только на расстоянии 3-10 км. Техногенный выброс
пыли, превышает выбросы от природных источников: вулканы, пожары, ураганы
и т.п.
Отвалы твердых отходов минерального производства формируют
зоны ионизации, интенсивность которых изменяется по мере подъема над
поверхностью и зависит от нарушенности литосферы, погодных условий и
эффективности вентиляции промышленных объектов. Повышенная эманация
поддерживается реками и ультрафиолетовой составляющей солнечных лучей.
Ионы становятся центрами конденсации паров воды в воздухе.
Происходящие в отвалах твердых отходов промышленного комплекса
физико-химические процессы, нарушая природный газовый баланс, оказывают
влияние на глобальное состояние атмосферы, в т.ч. на: баланс углекислого газа,
соотношение газовой, жидкой и твердой фаз, толщину озонового слоя с его
сопротивлением воздействию солнечной радиации, активизацию температурной
инверсии. При использовании минералов, содержащих радиоактивные
компоненты, окружающая природная среда загрязняется пылеобразными и
газообразными отходами с радиоизотопами U
238
, U
235
, Th
232
.
Катастрофический характер принимают процессы, происходящие в
криолитозоне, занимающей до 40% территории России. В результате теплового
воздействия идет интенсивная деградация мерзлых толщ. Так, в г. Воркуте
мерзлая толща потеряла 25
часть многолетне мерзлых пород опустилась, что вывело из строя более 60%
построенных до1977
% первоначальных запасов холода, поэтому верхняя
г. зданий и сооружений.
Предприятия России извлекают на поверхность более 1,3 млрд м3
сточных вод в год. В виде взвесей выбрасываются тысячи тонн комплексных
55
руд. Примером служат оловянные рудники Дальнего Востока, образующие
ореолы рассеяния металлов и нарушающие природное геохимическое
равновесие. Отвальные воды содержат медь, железо серу в концентрациях,
соизмеримых с их содержанием в рудах, а концентрации цинка и кадмия
превышает эти величины.
При разработке месторождений взрывные работы ведут на больших
площадях земли, нередко плодородных, расположенных в долинах рек. При этом
поверхность земли нарушается и приводится в непригодное состояние, а при
ведении взрывных работ в обводненных массивах пород вследствие насыщения
воды ядовитыми примесями засоряются реки. Гибнет и уходит рыба, а реки
становятся непригодными для ее воспроизводства.
Вовлечение в переработку редкоземельных руд с содержанием до 0,01 %
предполагает образование хвостов переработки в объеме более 99 % от объема
добытой рудной массы. Особенность отходов горного производства в том, что
они представляют собой готовое сырье для будущих технологий и не должны
теряться безвозвратно.
Обогатительные фабрики ежегодно направляют в хвостохранилища и
очистные сооружения до 10 км
3
жидких отходов. В отличие от предприятий
цветной металлургии, в которых до 85 % загрязнения связано с воздействием
тяжелых металлов, сульфатов, нитратов, хлоридов и других соединений, в
уранодобывающей промышленности основную опасность (90 %) представляют
слаборадиоактивные отходы. В 1992 г. прорыв дамбы хвостохранилища
Магнитогорского комбината привел к выбросу 2 млн м
3
жидкого шлама.
Отходы горных объектов нарушают природное равновесие, провоцируя
техногенные землетрясения, выход на поверхность сточных вод, песчаные
вихри, сход лавин и селей, изменение рН грунтовых вод и их загрязнение
фтором, фосфором, серой и углекислотой.
Согласно классификации М. Накао (Япония), негативные
воздействия горного производства на окружающую среду разделены на группы:
- осадка земной поверхности вследствие образования подземных пустот
и полостей при подземной добыче полезных ископаемых;
- ущерб сельскому хозяйству и рыболовству от вредного воздействия
шахтных вод;
- ущерб сельскому хозяйству и лесоводству от газовых выбросов;
- ущерб живым существам, земной поверхности, из-за образования
терриконов, отвалов, отстойников шахтных вод и складирования отходов.
Разработка месторождений полезных ископаемых сопровождается
интенсивным загрязнением атмосферного воздуха. Источниками загрязнения
являются газопылевые выбросы из подземных горных выработок, открытых
горных выработок, породных отвалов и складов полезных ископаемых. В
атмосферу Земли из подземных горных выработок шахт и рудников ежегодно
поступает около 0,2 млн т. пыли.
При внезапных выбросах газа или аварийных ситуациях (взрывах
метана или пыли, подземных пожарах) концентрация газообразных примесей в
56
выдаваемом на поверхность рудничном воздухе многократно возрастает. Таким
образом, рудничный воздух, выдаваемый на поверхность, значительно
загрязняет атмосферную среду. Например, годовой экономический ущерб только
от загрязнения воздуха в США в конце прошлого столетия по расчету
оценивался в 25 млрд долл.
Существенными источниками загрязнения воздушного бассейна
являются породные отвалы. Загрязнение воздушной среды происходит при
эрозии, окислении и горении породы в отвалах.
Самовозгорание отвалов часто происходит на шахтах, где ведется
разработка угольных пластов с выходом летучих веществ более 20 % и
содержащих более 3% серы. Объем загрязняющих атмосферу «пожарных» газов,
выделяющихся с I м2 поверхности горящего отвала, достигает 180 м3 /ч.
Один массовый взрыв в карьере может рассеивать в радиусе 3-4 км до
800 т пыли и до 700 м
3
газов.
Самые интенсивные источники загрязнения воздушной среды –
углебрикетные и обогатительные фабрики.
Кроме пылегазового загрязнения атмосферы разработка месторождений
полезных ископаемых сопровождается интенсивным шумообразованием. При
открытой разработке месторождений излучаются шумовые импульсы,
распространяющиеся на большие расстояния, наблюдаются при производстве
массовых взрывов.
Производство взрывных работ при разработке месторождений полезных
ископаемых порождает возникновение ударных воздушных волн. Ударная
воздушная волна распространяется со скоростью, превышающей скорость звука,
на значительное расстояние, оказывая воздействие на человека и окружающую
среду. Таким образом, уровень шума при отсутствии средств борьбы с ним
значительно превышает допустимые нормы (особенно при производстве
взрывных работ).
Шум является не менее опасным для окружающей среды, чем
загрязнение воздуха, воды и почвы. Шум вызывает ухудшение гигиенических
условий труда и быта людей в населенных пунктах. Мощными источниками
шума, являются вентиляторы главного проветривания, компрессоры и т.п.
Эффект от реализации попутных продуктов добычи полезных
ископаемых состоит из двух частей. Первая возникает благодаря улучшению
производственных условий в рамках предприятия, вторая проявляется вне
предприятий за счет снижения потребности в применении дорогостоящего ранее
использовавшегося сырья.
В большинстве горных районов мира происходит деградация
окружающей среды, поэтому вопросы рационального управления горными
ресурсами и социально-экономического развития населения решаются
совместно.
Экологическая безопасность обеспечивается при реализации
экономических требований:
- рациональное использовать ресурсы на основе новых технологий;
57
- принятие профилактических мер против истощения ресурсов;
- воспроизведение возобновляемых природных ресурсов.
Для включения новых ландшафтов в окружающую среду существует
ряд вариантов:
- преобразование площади горных работ;
- создание условий для выживания популяции;
- возвращение земель по окончанию работ для использования.
1.Техногенная сейсмическая активность.
2. Формы воздействия горных объектов на окружающую среду.
3. Концепция защиты окружающей среды.
4. Техногенные катастрофы и их классификация.
5. Социально-экономическое развитие.
Вопросы
58
4.Экономические аспекты рационализации использования
природных ресурсов
4.1 Эколого-экономическое обоснование охраны
и рационального использования биосферных ресурсов
Глобальные проблемы биосферы. Биосфера испытывает мощнейшее
негативное воздействие со стороны промышленности и сельского хозяйства.
Только в России в настоящее время функционирует около 28 тысяч
предприятий, выбрасывающих свыше 4000 видов неутилизируемых химических
соединений.
Изменяются площадь, состав и географическое размещение
растительного покрова. Ежегодно сводится около 62 тыс. км
2
км
подвергается деградации, а за истекшие несколько сотен лет уничтожено
около 2/3 лесов, что вызвало изменение климата, активизировало поверхностный
сток, эрозию, понижение уровня грунтовых вод и др. процессы.
Климатические изменения объясняются тем, что растительность
фильтровала загрязнения атмосферы и улучшала ее состояние, выделяя
антисептические фитонциды (если в 1 м3 воздуха больших городах содержится
около 36000 бактерий, то в лесу – всего 490). Кроны хвойных деревьев на 1 га
ежегодно задерживают свыше 32 т пыли, дубовых – 56 т, а буковых – 63 т.
Леса планеты поставляют 1/3 кислорода воздуха и являются
поглотителями углекислоты и токсичных газов. Они уменьшают аэрозольное
помутнение на 20-40 %, увеличивают ультрафиолетовую радиацию на 15-20 % и
уменьшают концентрацию выхлопных газов на 5-40 %.
Они выступают в роли регулятора температуры атмосферы и
поверхностной области земной коры, смягчая климат. Поэтому в странах,
покрытых большими лесами, лето короткое, холодное и влажное, а зима
умеренная, сухая и продолжительная.
Леса способствуют накоплению влаги, усиливают инфильтрацию
осадков и повышают уровень грунтовых вод. Леса на площади 100 тыс.
увеличивают питание грунтовых вод на 0,3-0,8 км3.
Лесоразведение оказывает благоприятное влияние на местный климат.
Лесопосадки и кустарники сокращают прямую солнечную радиацию. Густые
кроны деревьев задерживают солнечные лучи, поглощают и рассеивают их,
уменьшая поступление тепла на землю.
Наличие леса сглаживает суточные и сезонные колебания температуры и
удлиняет безморозный период. Лес повышает влажность воздуха, понижает
испаряемость, уменьшает запыленность воздуха, поглощает углекислоту,
выделяет кислород и антисептические фитонциды, улучшает общее состояние
атмосферы.
Вырубка лесов и мелиорация болот способствует активизации
оползневых и эрозионных процессов, резко повышает вероятность и опасность
2
лесов и 155,4 тыс.
м2
59
наводнений и ураганных ветров. Если содержание углекислого газа в атмосфере
c
i f
f
Z
C C
C
( )
1
удвоится, то разрушительная сила ураганных ветров увеличится на 40-50%.
Урбанизация, сокращение площадей лесов, травяного и почвенного
покрова, рост выбросов твердых, жидких и газообразных отходов привели к
тому, что природные объекты оказались неспособными разрушать вредные
компоненты, в результате чего происходит постепенное увеличение общего
загрязнения биосферы.
Изменение климата. Человечество неосознанно и бесконтрольно
преобразует большинство характеристик биосферы, главными из которых
являются загрязнение и трансформация климата на планете.
Среди многообразия антропогенных изменяющих климат факторов
выделяют две основные группы, влияющие на состояние и динамику атмосферы
и подстилающей поверхности.
К важнейшим из них, формирующим многолетний режим погоды,
относятся приход и расход солнечной энергии, атмосферная циркуляция,
вертикальный тепло- и влагообмен, а также взаимодействие тепла и влаги в
системе «атмосфера – подстилающая поверхность».
Загрязнение снижает исходную прозрачность атмосферы и уменьшает
прямую солнечную радиацию, вследствие ее поглощения аэрозольными и
твердыми взвесями. В результате человеческой деятельности уменьшение
прямой радиации колеблется от 1 до 50 % и более. В связи с этим ухудшается их
освещенность и на планету поступает меньше тепла.
Фактором понижения альбедо Земли служит потемнение поверхности
европейских и североамериканских ледников, связанное с осаждением сажи и
копоти.
Распашка новых земель, увеличение площади пахоты (альбедо
свежевспаханной почвы – 0,5 %), лесоразведение, озеленение, обводнение
территорий, урбанизация и другие изменения поверхности Земли
сопровождаются глобальным повышением температуры.
Глобальное увеличение температуры верхних оболочек Земли
вызовет перераспределение гравитационных нагрузок, изменит напряженное
состояние земной коры и отразится на величине угла наклона земной оси, а
также скорости вращения нашей планеты. Это существенно повысит
тектоническую активность планеты, усилит горообразовательные процессы,
землетрясения и извержения вулканов.
Привнесение в биосферу любых новых физических, химических и
биохимических компонентов называют загрязнением. Оно бывает как
природным, так и техногенным. Количественной мерой загрязнения биосферы
может быть величина, суммирующая коэффициенты концентрации или
рассеяния по отношению к фоновому уровню:
,
60
где Ci - отношение содержания химического элемента в оцениваемом
объекте к фоновому (С
).
f
Существует большое количество проблем, угрожающих живому на
Земле. В скором времени на первом плане во всем мире окажутся не
идеологические, а экологические проблемы, доминировать будут не отношения
между нациями, а отношения между нациями и природой.
Мировые военные расходы составляют около одного триллиона в год. В
то же время нет средств для наблюдения за глобальными климатическими
изменениями, обследование экосистем исчезающих влажных тропических лесов
и расширяющихся пустынь.
Тысячелетиями человек жил, не подозревая, что настанет день, когда
станет невозможно дышать чистым воздухом, пить чистую воду, выращивать
что- либо, так как воздух загрязнен, вода отравлена, почва заражена радиацией
или др. химическими веществами.
Все в мире взаимосвязано, поэтому нельзя использовать одно, не нанося
повреждения другому. Так, газообразные соединения всегда присутствовали в
атмосфере, но сегодня почти половина их привносится промышленностью.
В воздухе индустриальных районов объем сернистых выбросов
промышленного происхождения во много раз превосходит количество ее
природных соединений. Сернистый газ, образующийся от сгорания угля и
некоторых видов нефти, – важнейший загрязнитель окружающей среды. Во
влажном воздухе сернистый антигидрид, соединяясь с водой, образует серную
кислоту.
Кислотные дожди, выпадая на землю, губят все живое. Выпадая с
дождем или плавая в атмосфере с капельками тумана, серная кислота разъедает
не только легкие людей, но и металлы, краски, камни, вызывая порчу
скульптур…Особенно опасно загрязнение атмосферы окисью углерода или
угарным газом.
Окись углерода, попадая при дыхании в кровь, соединяется с
гемоглобином в 200-300 раз быстрее, чем с кислородом, что вызывает тяжелые
отравления.
Смытые с полей азотные удобрения попадают в водоемы, активизируя
бурное развитие водорослей и затрудняя водоснабжение. Азот, попадая в
организм человека, после ряда реакций связывается с гемоглобином крови и
резко снижает его способность переносить кислород.
Самое опасное загрязнение окружающей среды – радиоактивное.
Контейнеры захороненных радиоактивных отходов постепенно разрушаются и
радиация выходит наружу. Радиация накапливается организмами, постепенно
убивая человека и искажая его ДНК.
Загрязнение атмосферы проявляется в форме шума. Повышенный
уровень шума (60-70 децибел) вызывает расстройство слуха, возникающее у
детей уже при уровне 45 децибел. Шум в 80 децибел снижает умственную
работоспособность, увеличивает размах колебаний артериального давления,
ухудшает восприятие происходящего.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]