Примеры крупных аварий морских танкеров
Из других источников нефтяного загрязнения можно назвать поступление нефти и нефтепродуктов с суши вместе с муниципальными и промышленными отходами, а на шельфе – при разведке и добыче нефти, особенно в случае аварий на нефтяных платформах. Но есть еще один источник нефтяного загрязнения, не отраженный на рисунке 31, – военные действия. В 1980–1988 гг. во время ирано-иракской войны более 150 танкеров получили повреждения, сопровождавшиеся разливами нефти. Еще более страшную экологическую катастрофу представлял собой преднамеренный сброс в Персидский залив 1,5 млн т нефти, предпринятый Ираком в начале 1991 г., во время оккупации Кувейта. Такой сброс по масштабам можно сравнить только с одновременной аварией нескольких супертанкеров!
Разные специалисты неоднократно предпринимали попытки картировать нефтяное загрязнение Мирового океана. Однако, как и оценки объема такого загрязнения, их карты различаются очень сильно. На рисунке 33 представлен один из «максималистских» вариантов такого картирования, но в целом он дает более или менее правильное представление об этом явлении.
Рис. 32. Места крупных аварий танкеров в 1970—1980-х гг.
Пожалуй, наиболее загрязнен нефтью и нефтепродуктами Атлантический океан. У берегов Европы это объясняется добычей нефти в Северном море и массовым транспортированием нефти и нефтепродуктов по Средиземному, Северному и другим морям, а также по прилегающим акваториям Мирового океана. У побережья Африки такое загрязнение связано прежде всего с прохождением там основных трасс супертанкеров и с добычей нефти в Гвинейском заливе. У берегов Северной и Центральной Америки также проходят крупные нефтяные грузопотоки, а в Мексиканском заливе и Карибском море, кроме того, ведут ее добычу на шельфе. В открытой части Атлантического океана загрязнение в целом имеет менее устойчивый характер, однако повышенные скопления нефтяных углеводородов встречаются и здесь – на трассах танкеров и там, где проходят Канарское, Пассатные и некоторые другие океанские течения. Значительную часть этого океана покрывает нефтяная пленка, широко распространено и загрязнение нефтяными комками. В Тихом океане нефтяное загрязнение наиболее велико у азиатского побережья, где ведут добычу нефти на шельфе и проходят дороги супертанкеров. У побережья Северной и Южной Америки оно немного меньше, а в открытой части океана образует отдельные очаги. И в этом океане течения способствуют распространению нефтяной пленки на новые акватории.
Рис. 33. Нефтяное загрязнение Мирового океана (по Ю. И. Мониной)
В Индийском океане наиболее загрязнена нефтью и нефтепродуктами та его часть, которая прилегает к Персидскому заливу – району добычи «морской нефти» и главному во всем мире району зарождения морских нефтяных грузопотоков. Из-за этих грузопотоков получают свою долю загрязнения восточное побережье Африки и прибрежные районы Южной и Юго-Восточной Азии. В Северном Ледовитом океане нефтяное загрязнение значительно меньше, но тем не менее в некоторых морях (Гренландское, Бофорта) оно также имеет место. Средний показатель нефтяного загрязнения Мирового океана составляет 5—10 мг/л. При более высокой концентрации многие рыбы уже не могут существовать, а их икра, равно как и личинки ракообразных и моллюсков, погибают уже при концентрации 0,01—0,1 мг/л. Остается добавить, что в Мировом океане есть и такие зоны, где подобная концентрация достигает 50—300 мг/л! Наряду с нефтяным особую опасность для морской среды представляет радиоактивное загрязнение Мирового океана. Захоронение радиоактивных отходов на дне морей и океанов в специальных зацементированных контейнерах («каменных гробах») практиковалось на первом этапе развития атомной энергетики. Первыми так поступили США в 1946 г., а после 1949 г. их примеру последовали Великобритания, Франция, Бельгия, Швейцария, Германия, Италия, Швеция, Япония, Республика Корея, Китай и даже Новая Зеландия. При этом исходили из общего представления о безбрежности и бездонности Мирового океана, которому превращение в «ядерный могильник» не должно нанести вреда. Многие АЭС были построены непосредственно на побережье – с целью использования морской воды в качестве охладителя и для удобства сбрасывания в океан твердых и жидких отходов. Затем в водах Мирового океана стали захоранивать и отработанные ядерные отходы атомного подводного флота и других атомных морских судов. На рисунке 34 показаны главные районы захоронения твердых радиоактивных отходов в зарубежных странах. США захоранивают такие отходы в Тихом, Атлантическом океанах и Мексиканском заливе, европейские страны – в прилегающей части Атлантики и Средиземном море, Япония – в прилегающих акваториях. К этому нужно добавить также жидкие радиоактивные отходы с плутониевых заводов, которые в США попадают прежде всего в район устья р. Колумбия, а в Великобритании – в Ирландское море.
Рис. 34. Главные районы захоронения твердых радиоактивных отходов в Мировом океане (по В.В.Довгуше и М. И. Тихонову)
Начиная с 1980-х гг. захоронение радиоактивных отходов в морской среде было резко сокращено. Однако опасения природоохранных организаций от этого не уменьшились, поскольку уже захороненные «каменные гробы», как полагают, могут обеспечить полную надежность и безопасность только в течение нескольких десятилетий. В последнее время происходит некоторое снижение загрязнения Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, а также другими видами загрязнителей. Это стало следствием охранительных мер, принятых как на национальном, так и на международном уровнях. Еще в 1973 г. была подписана Международная конвенция, запрещающая сброс нефтяных отходов вблизи побережья и ограничивающая количество отходов, которые могут быть сброшены в открытом море. В 1981 г. вступила в силу Конвенция по охране человеческой жизни на море, потребовавшая специального дооборудования танкеров. Много внимания было уделено проблемам предупреждения загрязнения морской среды на Конференции ООН по окружающей среде и развитию, состоявшейся в Рио-де-Жанейро в 1992 г. А в 1995 г. принята Всемирная программа действий по защите морской среды от загрязнений из наземных источников. Она определила практические меры по предупреждению и уменьшению таких загрязнений и контролю над ними. Все эти проблемы весьма актуальны и для России, 13 внутренних и окраинных морей которой испытывают интенсивную антропогенную нагрузку, включающую в себя сброс сточных вод, нефтяное и радиоактивное загрязнение. Больше всего сточных вод сбрасывается в Балтийское, Азовское и Каспийское моря. Для нефтяного загрязнения особую опасность представляют аварии танкеров. Например, в 1981 г. в Куршском заливе Балтийского моря в результате аварии танкера «Глобе Асими» был нанесен большой урон морской фауне и флоре. В1997 г. во время шторма в Японском море раскололся на две части танкер «Находка» с грузом мазута. Что же касается радиоактивного загрязнения, то можно отметить такую особенность: отходы АЭС и других предприятий атомной промышленности в СССР захоранивались на суше, а не в морях. Зато отходы очень большого атомного флота (около 250 подводных лодок, несколько крейсеров и ледоколов) служили опасным источником радиоактивного «мусора» для морей Арктического и Тихоокеанского бассейнов. Северный флот сбрасывал такие отходы в Баренцево и Карское моря, Тихоокеанский – в Японское и Берингово. Имели также место сливы жидких радиоактивных отходов в Белое и Балтийское моря. В последнее время меры по охране морской среды в России становятся более строгими.
14 билет
Ресурсы цинка
Мировые ресурсы цинка, по данным Горного бюро США, к началу 1996 г. оценивались в 1,8 млрд. т. Они сосоедоточены преимущественно в Канаде, США, России, Перу, Казахстане, Китае, Индии, Испании, Польше, Иране, ЮАР, Мексике, Марокко.
Обшие запасы цинка в мире (без России) на начало 1996 г. составляли примерно 471,6 млн. т, из которых в Азии - 37,6%, в Америке - 29,1%, в Европе - 14,1%, в Африке - 7,6%, в Австралии - 11,6%.
На Евроазиатском континенте наибольшими запасами цинка располагают Россия, Казахстан, Китай, Индия, Польша, Ирландия; на Американском - Канада, США, Перу и Мексика, на Австралийском - Австралия.
Три четверти общих запасов цинка (67%) находится в 13 странах, в каждой из которых они превышают 10 млн. т. К их числу относятся Австралия, Канада, Россия, Китай, США, Казахстан, Ирландия, Индия, ЮАР, Польша, Северная Корея, Перу, Иран.
Подтвержденные запасы цинка всех континентов на начало 1996 г. (без России) составляли примерно 275,9 млн. т, из которых на Азию приходилось 38,2%, Америку - 24,8%, Европу - 15,5%, Австралию - 14,5%, Африку - 7%.
Примерно 62% разведанных мировых запасов цинка находится в 8 странах, среди которых первое место занимает Россия, далее следуют Австралия, Казахстан, Канада, США, Китай, Индия и ЮАР; запасы цинка в каждой из этих стран превышают 10 млн. т.
В мире насчитывается около 75 свинцово-цинковых месторождений, составляющих основу общих и разведанных запасов цинка; 43 из них являются объектами с запасами свыше 1,0 млн. т металла.
Средние содержания цинка в рудах свинцово-цинковых месторождений колеблются от 1,8% до 26% Относительно высокие содержания цинка наблюдаются в рудах месторождений Ирландии, Вьетнама, Ирана, Йемена, Северной и Южной Кореи, Таиланда, Египта, Замбии, Туниса, Венесуэлы - стран, не играющих существенной роли в общем мировом балансе запасов и мировой добыче этого металла.
Россия занимает первое место по подтвержденным запасам цинка. Основными источниками получения цинка являются колчеданно-полиметаллические, медно-колчеданные и полиметаллические месторождения. Около 51% запасов цинка России находится в Восточно-Сибирском регионе (месторождения Холоднинское и Озерное в Бурятии; Горевское в Красноярском крае; Савинское-5, Воздвиженское, Покровское в Читинской области; Кызыл- Таштыгское в Туве); значительны запасы на Урале (Гайское, Учалинское, Турьинское, Волковское, Южное и другие). В Западно-Сибирском регионе, который по запасам цинка в стране занимает третье место, находятся месторождения Кварцитовая Сопка, Ново-Урское (Кемеровская область), Степное, Корбалихинское, Юбилейное и др. (Алтайский край).
Второе место по подтвержденным запасам занимает Австралия (14,6% мировых). Подтвержденные запасы месторождения Хилтон (шт. Квинсленд) составляют примерно 3800 тыс. т (при его среднем содержании в рудах 7,9%), Брокен-Хилл (шт. Новый Южный Уэльс) - 3700 тыс. т (10%), Маунт-Айза (шт. Квинсленд) - 3000 тыс. т, Мак-Артур-Ривер (Северная Территория) - 18000 тыс. т, Сенчери (шт. Квинсленд) - 12000 тыс. т (10,4%).
Производство рафинированного цинка в мире
Мировое производство рафинированного (чушкового) цинка в 1997 г. составило 7,6 млн. т.
На первом месте по производству металлического (чушкового) цинка в 1997 г. находилась Азия (включая Россию) - 39,7% мирового производства. на втором Европа - 32,4%, на третьем Америка (22,1%); Австралия и Африка занимали, соответственно, четвертое и пятое места (4,0% и 1,8%).
В Европе основными производителями являлись Испания, Германия, Франция, Италия, Бельгия, Нидерланды; в Азии - Китай, Япония, Южная Корея; в Америке - Канада и США; в Африке - ЮАР; в Океании - Австралия.
В 1997 г. около 70% рафинированного цинка производилось в 12 странах, среди которых первое место занимал Китай, второе - Канада, третье - Япония и далее в порядке уменьшения пооизводства: США, Испания, Южная Корея, Германия, Франция, Италия, Мексика, Бельгия и Нидерланды.
Потребление цинка в мире
Мировое потребление рафинированного цинка в 1997 г. составило 7,6 млн. т. На первом месте по потреблению цинка в Азия(включая Россию) - 40,0%, на втором - Европа (29,8%), на третьем - Америка (25,4%), далее Океания (2,8%) и Африка (1,9%).
Рафинированный цинк в больших или меньших количествах потребляли практически все страны мира. В США в 1997 г. потребление цинка составило примерно 17% общемирового. В значительных количествах цинк потребляли: Китай - 10,5%, Япония- 9,8%, Германия - 6,6% общемирового.
Основной сферой применения цинка в развитых капиталистических странах является оцинкование металлических изделий с целью придания им антикоррозионных свойств. На эти цели в США ежегодно расходуется свыше 50% потребленного металла, в Японии до 60%, в Германии до 30%. Цинк также широко применяется при производстве сплавов (латуни, мельхиора), типографских материалов, проката и оксида цинка.
2 вопрос
Ресурсы железо-марганцовых конкреций мирового океана
ЖЕЛЕЗОМАРГАНЦЕВЫЕ КОНКРЕЦИИ (а. iron-manganese соncretions; н. Eisenman- gankonkretionen; ф. соncretions ferroman- ganesiennes; и. соncreciones de hierro у manganeso) — аутигенные минеральные стяжения гидрооксидов железа и марганца, а также других элементов на дне озёр, морей и океанов. Наиболее широко распространены в пелагических районах Мирового океана. Впервые изучены английской экспедицией на судне "Челленджер" в 1872-76. Подробные сведения о железомарганцевых конкрециях(пространственное размещение, фациальная обстановка формирования, петрография, минералогия игеохимия) получены в результате исследований дна Мирового океана, проведённых исследователями различных стран (Великобритания, CCCP, США, ФРГ, Япония и др.) в период Международного геофизического года (1957-1958) и в последующие годы. Глубоководные железомарганцевые конкреции залегают преимущественно на поверхности дна или в верхнем слое четвертичных осадков в виде монослоя, совпадая с ареалами предельно низких скоростейосадконакопления. Продуктивность измеряется от менее 1 кг/м2 до 50-70 кг/м2; при высокихконцентрациях образуют характерные "мостовые". По морфологическим признакам выделяются собственно конкреции, глыбовые и плитоподобные образования и корки на поверхности пород. Конкреции имеют эллипсоидальную, шаровидную, лепёшковидную, плитчатую, желвакообразную и гроздьевидную форму. Размеры железомарганцевых конкреций колеблются от долей мм (микроконкреции) до десятков сантиметров и даже метров, в среднем составляя 3-4 см. Обычно состоят из ядра и рудной оболочки концентрически-слоистого строения. Ядрами служат обломки разнообразных эффузивных и осадочных пород, органогенные остатки, минеральные зёрна. Отличаются высокой гигроскопичностью. Твердость 1-4. Плотность сухих конкреций 1600-2700 кг/м3. Среднее количество влаги 30%, иногда 50%. Минералы железа представлены гидрогематитом, гидрогётитом, гематитом, ферроксигитом,лепидокрокитом, минералы марганца — вернадитом, тодорокитом, бернесситом, рансьеитом, криптомеланом, браунитом, вудрафитом, пиролюзитом, рамсделлитом, неутитом. Среди глинистых минералов преобладают монмориллонит и нонтронит. Кластический материал содержит обломки вулканического стекла, кварца, полевого шпата, апатита и др.
Железомарганцевые конкреции Мирового океана в среднем содержат (по Д. Кронену) следующие рудные компоненты (%): Na 1,9409; Mg 1,8234; Al 2,82; Si 8,624; Р 0,2244; К 0,6427; Ca 2,47; Ti 0,647; V 0,0558; Cr 0,0035; Mn 16,02; Fe 15,55; Ni 0,480; Co 0,284; Cu 0,259; Zn 0,078; Sr 0,0825; Zr 0,0648; Mo 0,0412; Tl 0,0129; Pb 0,0900. Характерно наличие Ag, Ir, В, Cd, Yb, W, Bi, Y, Hg и других элементов, концентрации которых значительно превышают средние значения для земной коры. По средним содержаниям основных рудных компонентов (Ni, Cu, Co, Mn) железомарганцевые конкреции в пределах отдельных изученных районов сопоставимы срудами месторождений, разрабатываемых на континентах. Источники рудного вещества и механизм формирования железо-марганцевых конкреций окончательно не выяснены. Фациальные изменения рудных залежей на небольших расстояниях связаны с рельефом дна, локальными изменениями скоростей придонных течений, проявлениями диагенетических процессов, подводной вулканической деятельностью и подводным выветриваниемвулканических пород. Наиболее перспективен пояс, протягивающийся между субширотными разломами Кларион и Клиппертон в южной части северной тропической зоны Тихого океана, между 6-8° и 15-16° северной широты, 120° и 180° западной долготы. Конкреции в пределах пояса содержат (%): Ni 0,9-2,0; Cu 0,8-1,9; Co 0,2-0,4; Mn 22-35. Ресурсы железомарганцевых конкреций на поверхности дна Тихого океана разными исследователями оцениваются в 90-1650 млрд. т. Проблема промышленного освоения глубоководных железо-марганцевых конкреций выдвинута в конце 1950-х гг. Значительный объём поисковых, разведочных и опытно-эксплуатационных работ выполнен национальными и международными организациямиАвстралии, Бельгии, Великобритании, Испании, Италии, Канады, Нидерландов, Норвегии, CCCP, США, Франции, ФРГ, Швейцарии,Швеции, Японии в 70-80-е гг. Были разработаны и опробованы комплексы с гидравлической (насосной и эрлифтной) и канатно-ковшовой системами подъёма железомарганцевых конкреций с глубины 5000 м производительностью свыше 1000 т/сутки. Испытаны пирометаллургический, гидрометаллургический и комбинированный способы передела, позволяющие извлекать (%): 90 Mn, 80-90 Ni, 85-90 Cu, 65-70 Co. Предполагается, что первыми в промышленную эксплуатацию будут вовлечены месторожденияжелезомарганцевых конкреций, расположенные в Тихом океане, в зоне Кларион — Клиппертон.
3 вопрос
Ресурсы золота в мире и россии
К началу XXI в. по запасам золота РФ разделяет вместе с Канадой 4-е (после ЮАР, США и Австралии) место в мире. Горным бюро и Геологической службой США запасы золота оценены: в ЮАР — в 38 тыс. т, США — в 6 тыс. т, Австралии — в 4,7 тыс. т, Канаде и России — по 3,5 тыс. т. Прогнозные ресурсы России — более 25 тыс. т золота — вторые в мире по величине (после ЮАР, 60 тыс.т, в мире — 110—180 тыс. т).
Россия располагает пятью большими (> 300 т) месторождениями Au. В РФ разведано более 200 коренных и 114 комплексных месторождений золота (2000 год). Основная часть балансовых запасов золота в РФ (73,6 %) сосредоточена в Восточно-Сибирском (Бодайбинское месторождение золота) и Дальневосточном регионах (в частности, Бамское золоторудное месторождение). Ок. 80 % общих запасов металла находится в рудных месторождениях, а 20 % — в россыпных. В РФ есть залежи руд золота различных генетических типов. Скарновые известны в Сибири (Ольховское). Рудные тела представлены линзами и жилами, осложненными апофизами. Наиболее распространены гидротермальные месторождения, среди которых выделяются различные золото-кварцевые формации. К золото-кварц-сульфидной формации относятся месторождения: Березовское (Урал), Дарасунское (Забайкалье). Перспективные вулканогенные гидротермальные месторождения находятся в архейских офиолитовых породах в пределах платформ и у молодых геосинклинальных андезит-липаритових комплексах (область Тихоокеанского рудного пояса). Месторождения золото-кварц-халцедон-сульфидной формации (Балейское, Тасеевское в Забайкалье) представлены штокверками, линейными жильными зонами и окр. жилами с ореолами вкраплений руды. Здесь золотые руды образуют рудные столбы. К золото-серебро-кварц-адуляровой формации принадлежит Карамкенское месторожд. (Охотско-Чукотский вулканический пояс). В Сибири широко развиты метаморфические черные углеродные сланцы докембрия с пром. залежами золотых руд. В Магаданской области, Респ. Саха, Вост. Сибири, Забайкалье выявлены и разведаны золотые россыпи, среди которых наибольшее значение имеют аллювиальные.
15 билет
1 вопрос
Ресурсы графита
Графит принадлежит к одной из разновидностей самородного углерода, жирен на ощупь, имеет серый или черный цвет. В промышленности обычно различают кристаллический или аморфный графит, но в действительности и тот и другой имеют кристаллическое строение, а отличие их друг от друга заключается лишь в размерах кристаллов. Среди кристаллических графитов различают плотные или чешуйчатые разновидности. Первые почти целиком сложены кристаллами графита, имеющими форму чешуек, или же их параллельных сростков, которые более или менее равномерно распределены во вмещающих породах: кристаллических сланцах, гнейсах, кварцитах, мраморах и других. По размерности чешуйчатые разновидности руд разделяются на крупно- и мелкочешуйчатые и слоисто-кристаллические.
Аморфные (скрытокристаллические) руды представлены плотноупакованными мельчайшими кристаллами графита с незначительными включениями других минералов. К графитоидам относятся графитистые антрациты и антраксолиты.
Графит обладает целым рядом уникальных физических свойств. Он совершенно непрозрачен, однако легко пропускает Х-лучи, что позволяет при помощи рентгеноскопии исследовать его на содержание примесей. Он отличается высокой тугоплавкостью (температура плавления в бескислородной среде 3850±50ºС), обладает чрезвычайно большой стойкостью под нагрузкой при высоких температурах. При значительных нагрузках размягчение графита начинается лишь около 2000ºС, аморфного углерода - около 1900ºС. Графит обладает большой теплопроводностью и электропроводностью благодаря очень плотной упаковке атомов в кристаллах. По теплопроводности он близок к металлам, по электропроводности - относится к проводникам первого рода. Теплопроводность при 80ºС составляет 13,4, при 560ºС - 100 Вт/м·К. Температурный коэффициент линейного расширения графита в интервале 0 - 700ºС равен (5-6)10-6К-1. Эти важнейшие свойства, однако, резко уменьшаются с увеличением зольности графита.
Твердость кристаллов графита по Моосу равна 1, аморфных разностей достигает 5,5. Плотность колеблется от 1,84 до 2,4 г/см3 в зависимости от дисперсности и наличия внутренних тончайших пор. Показатель преломления Nm - 1,93-2,07. В химическом отношении графит является веществом чрезвычайно инертным и стойким к действию как кислот, так и щелочей, весьма устойчив к действию расплавленных шлаков и металлов. Его химическая активность становится заметной только при высоких температурах. Продуктами окисления графита являются оксид углерода и диоксид углерода. Интенсивность окисления зависит от степени измельчения материала, температуры и давления.
Графит не смачивается шлаками и лишь незначительно взаимодействует с некоторыми шлакообразующими оксидами типа FeО, MnО. Для графита характерна способность, подобно жидкостям, образовывать тонкие пленки на поверхности твердых материалов, поэтому графит значительно повышает пластичность формовочных масс.
Основным недостатком графита является его способность к окислению кислородом воздуха при температуре около 700ºС. Крупнокристаллический графит окисляется медленно. Для замедления процесса окисления при производстве огнеупорных изделий из графита к нему добавляют огнеупорные глины или каолины, которые создают особую защиту и предохраняют его от выгорания; осуществляют также обжиги графито-глинистых изделий в восстановительной среде. В производстве огнеупоров и керамики применяют чешуйчатый графит, который благодаря форме частиц, их гибкости и жирности увеличивает пластичность масс, облегчает формование, способствует лучшему уплотнению черепка.
Химический состав графита непостоянный, в нем часто присутствует зола, состоящая из различных компонентов (SiО2, Al2О3, FeО, MgО, СuО, Р2O5 и других), кварцевый песок, полевой шпат, глина, слюда, иногда битумы, вода, водород и другие газы. Содержание углерода равно 60-80%, летучих - 0,7- 7,0%, зольность - 2-25%. Химический анализ графита обычно ограничивается определением содержания углерода, летучих и золы.
В промышленности к графитовым рудам единых требований не существует. ГОСТы и ТУ имеются только на товарный графит и графитовые материалы.
Наиболее крупные месторождения графита в Российской Федерации находятся на Урале. На Среднем и Южном Урале в пределах Уральской складчатой системы сосредоточено 34,8% рудных запасов России и 11,1% запасов графита, установлено более 50 проявлений и месторождений графита, однако в настоящее время по технико-экономическим соображениям, особенно в связи с низким содержанием графита или его неблагоприятной микроструктурой, мелкие рудопроявления и небольшие месторождения графита практического интереса не представляют.
На Урале добыча графита осуществляется с 1942 г. в Челябинской области на Тайгинском месторождении кристаллического графита (пос. Тайгинка, г. Кыштым), в котором сосредоточено 22,4% запасов графитовых руд и 7,4% запасов графита РФ. Среднее содержание графита в руде 2,5-2,6 мас.%. Извлечение графитового углерода при переработке в концентрате 80-82%. Среднее содержание графитного углерода в концентрате 92-94%.
Запасы высоких категорий А и В на месторождении в основном отработаны, оставшиеся находятся в охранных целиках под пос. Тайгинка и железной дорогой. Запасы категории С1 на нижних горизонтах месторождения недоизучены.
Тайгинское месторождение образовалось в результате сложного метаморфизма осадочных и осадочно-вулканических пород, содержащих органическое вещество. В результате метаморфизма первичные породы превращены в парагнейсы или кристаллические сланцы с выделением в них графитного углерода. Графит данного месторождения имеет чешуйчатую явно кристаллическую структуру, аналогичную графиту известного Завальевского месторождения (Украина).
В 2001 году добыча графитовых руд производилась только в Челябинской области на Тайгинском месторождении и составила 352 тыс. тонн руды и 10,8 тыс. тонн графита.
ОАО «Уралграфит» выпускает 6 видов графита: тигельный, элементный, литейный, аккумуляторный, электроугольный и карандашный. Тайгинский графит потребляют более 450 предприятий России и стран СНГ.
В 1988-1993 гг. Южноуральским ГГП проведены поисковые работы на Аргазинской площади, включающей Ново-Тайгинское и Аргазинское проявления и охватывающей наиболее перспективные участки, рекомендованные ВНИИгеонерудом для первоочередного изучения.
На Ново-Тайгинском проявлении развиты руды с высоким содержанием графита (до 10% с преобладающими 3-4%), легкообогатимые с запасами категории С2 - 139,1 тыс. тонн и прогнозными ресурсами в количестве 74 тыс. тонн.
Отрицательными факторами, делающими отработку Ново-Тайгинского проявления нерентабельной, является разобщенность и маломощность отдельных рудных тел.
На Аргазинском проявлении выявлены и прослежены три сближенные рудные полосы. Прогнозные ресурсы наиболее перспективной Западной полосы по категории Р1 (подсчитаны по постоянным кондициям Тайгинского месторождения) составили 650 тыс. тонн графита при коэффициенте рудоносности 0,477 и коэффициенте вскрыши 1,1. По Центральной и Восточной полосам результаты составили 450 тыс. тонн при высоких коэффициентах вскрыши. Содержание графита от долей% до 5,58%, руды легко обогатимы, графит более мелкочешуйчатый, чем на Тайгинском месторождении. Изучение проявления приостановлено из-за расположения в зоне санитарной охраны Аргазинского проявления.
Многочисленные проявления графита известны с прошлого столетия в Кочкарском графитоносном районе (г. Пласт Челябинской области). Особого внимания заслуживает группа Чесменских проявлений графита, расположенных в зоне сочленения Магнитогорского прогиба и Восточно-Уральского поднятия.
В 1985-1989 гг. Южноуральской ГРП проведены поисковые работы на графит на Чесменской площади на перспективных участках: Порт-Артурском, Толстинском и Потаповском. Технологическими испытаниями установлена возможность получения из руд флотацией графитовых концентратов, удовлетворяющих требованиям ГОСТов 5279-74, 5420-74 для сталелитейного производства и ГОСТ 7478-75 «Графит элементный». Прогнозные ресурсы графита по категории Р2 подсчитаны на Толстинском участке составляют 9,2 млн. тонн в том числе в северной части 4,2 млн. тонн, в южной - 4,9 млн. тонн, на Порт-Артурском - 4,2 млн. тонн, на Потаповском - 0,45 млн. тонн.
Месторождения указанных участков стратегически связаны с угленосной свитой нижнего карбона; графит этих месторождений скрытокристаллический (аморфный).
Большое промышленное значение имеет Боевское месторождение скрытокристаллического графита (Багарякский район Челябинской области), постоянными спутниками графита являются кварц, тальк, асбест и характерные псевдоморфозы кварца по асбесту. Содержание графита в руде - до 45%, а в отдельных случаях достигает 78%. Зола Боевского графитового сланца по составу приближается к каолину и имеет температуру плавления 1590-1680ºС. Химический состав боевского графита (%): углерод - 30,5;, зола - 62,5; летучие - 7,0. Графит имеет внешний вид от землистого до металлического блестящего, цвет - темно-серый, плотность 1,9-2,3 г/см3.
В Верхне-Уфалейском - Шайтанском районе известны мелкие проявления контактово-метасоматического типа.
В Свердловской области разведано крупное Мурзинское месторождение чешуйчатого кристаллического графита, являющееся одной из важнейших сырьевых баз этого минерала в России. Месторождение находится в Пригородном районе Свердловской области в 60 км к северо-востоку от ж/д станции Невьянск или в 45 км к северо-востоку от ж/д станции Реж, в 2,5 км от села Мурзинка.
Мурзинское месторождение является единственным разведанным месторождением графита в Свердловской области. Графитовая руда месторождения представлена биотитовыми и полевошпатовыми гнейсами, обогащенными графитом в разной степени, минеральный состав которых включает кварц (56-65%), плагиоклаз, биотит (17%), полевой шпат (25%), графит, циркон, гранат, пирит и другие. Графит в руде встречается в виде отдельных пластинок или крупных скоплений пластинок размером 0,18 × 1,3 или 0,08 × 1,7 мм, сливающихся почти в сплошные массы. Подсчитанные и утвержденные ГКЗ СССР запасы графитовой руды составляют около 10,5 млн. тонн (15% от общего баланса РФ). Месторождение пока не эксплуатируется. Лицензия на недропользование выдана Уральскому научно- производственному предприятию (УралНИПП). Мощность вскрыши пород не превышает 3 м. Оценка качества сырья выполнена в соответствии с кондициями Главнеруда Министерства промышленности строительных материалов в 1953 г. Содержание углерода в руде составляет 5,8%. В результате технологического опробования получен концентрат с содержанием углерода 90,5% при извлечении углерода 92,3%. Концентрат обогащения по качественным характеристикам аналогичен Тайгинскому графиту; руда легко обогащается. При обогащении руды получен полевошпатовый концентрат, выход которого составил 20% от руды.
По состоянию на май 2004 года завершены работы по подготовке карьера к добыче графитовой руды. Полевошпатовый концентрат планируется производить как попутный продукт в количестве 50 тыс. тонн в год (первая очередь).
Для ввода в действие обогатительной фабрики и эксплуатации Мурзинского месторождения требуются инвестиции в сумме 540 млн. рублей. При проектной мощности предприятия 5400 тонн графитового концентрата в год рентабельность производства составит не менее 30%.
Таким образом:
1. Урал располагает мощной сырьевой базой кристаллического графита, главным образом чешуйчатого (Боевское, Кыштымское, Полтавское месторождения). Для ввода в действие обогатительной фабрики и эксплуатации Мурзинского месторождения требуются инвестиции в сумме 540 млн. руб.
2. Почти 50% графита применяются в станкостроительной промышленности, 28% в химической, электротехнической и черной металлургии. В небольших количествах он потребляется в нефтедобывающей, геологической, медицинской и легкой отраслях промышленности.
3. В огнеупорной промышленности графит применяют как один из видов углесодержащего сырья в изготовлении изделий, предназначенных для выплавки и отливки металлов (тигли, пробки, стаканы, стопорные трубки и др.).
4. Графит - отличный сухой смазочный материал, применяемый в тяжелом машиностроении. Идет в производство специальных пластмасс, стеклоуглерода, используется в других производствах.
2 ворос
Антропогенное воздействие на литосферу и ее охрана
Загрязнение окружающей природной среды отходами производственной и непроизводственной деятельности людей относится ко всем геосферам нашей планеты, в том числе и к литосфере. В этом случае речь идет прежде всего о твердых отходах, которые накапливаются на свалках, в отвалах, хвостохранилищах и служат опасными источниками загрязнения земной поверхности, почвенного покрова, а через него – и других компонентов экосистем.
В научной литературе нет единой оценки количества твердых отходов разнообразной деятельности человека. Еще в 1970-х гг. их мировой уровень определялся всего в 20–40 млрд т/год, ныне же чаще всего можно встретить оценку в 300 млрд т, соответствующую 50 т отходов из расчета на одного жителя Земли. По имеющимся прогнозам, объем таких отходов к 2025 г. может еще значительно возрасти.
Обычно твердые отходы подразделяют на бытовые (муниципальные), промышленные, сельскохозяйственные и шлам (сухой остаток после обезвоживания илов из очистных сооружений). Из них, как показывает практика, в более или менее значительной степени утилизируют только сельскохозяйственные отходы, тогда как остальные складируют, захоранивают или сжигают.
Твердые бытовые отходы (бытовой мусор) – это совокупность твердых отходов и отбросов, образующихся в бытовых условиях. Обычно они состоят из бумаги, металлов, древесины, стекла, полимеров, текстиля, пищевых отбросов и др. Мировым «рекордсменом» по объему бытового мусора были и остаются США, где еще в начале 1990-х гг. соответствующий показатель превышал 200 млн т в год. Однако для определения степени «замусоренности» литосферы обычно применяют не общие, а душевые показатели. Как вытекает из данных, приведенных в таблице 30, США лидируют в мире и по этому показателю. Обращает на себя внимание и то, что в составе первой десятки стран в этом случае фигурируют только экономически развитые страны, отличающиеся к тому же высоким уровнем урбанизации (основную часть бытового мусора дают города, особенно крупные).
Не менее, если не более серьезную экологическую опасность представляют собой промышленные отходы, объем которых обычно бывает на порядок больше, чем объем бытового мусора. Это прежде всего относится к некоторым «грязным» отраслям тяжелой промышленности – энергетической, металлургической, химической, целлюлозно-бумажной, которые большую часть используемого сырья пускают в отходы, способствуя тем самым металлизации и химизации окружающей природной среды.
Таблица 30
ПЕРВЫЕ ДЕСЯТЬ СТРАН ПО ОБЪЕМУ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ ИЗ РАСЧЕТА НА ОДНОГО ЖИТЕЛЯ
Но, пожалуй, еще более прямое негативное воздействие на литосферу оказывают отрасли горнодобывающей промышленности, причем и при шахтной, и при открытой добыче полезных ископаемых. Общая площадь нарушенных горными разработками земель в мире составляет 12–15 млн га.
Особое место среди твердых отходов занимают экологически наиболее опасные отходы, которые называют также токсичными отходами. Их хранят в специальных хранилищах, накопителях, на складах, в особых могильниках. К их числу относятся некоторые металлы (например, свинец, кадмий, ртуть, мышьяк), которые токсичны даже в очень малых дозах и к тому же обладают способностью накапливаться в организме человека, а также некоторые углеводороды, обладающие канцерогенными свойствами, пестициды и др. Примерно 9/10 токсичных отходов в мире приходятся на экономически развитые страны, причем на первом месте по их объему находятся США, а на втором стоит Россия.
Особую проблему составляют обезвреживание, хранение и захоронение радиоактивных отходов, которые образуются в результате работы атомных электростанций, судовых двигателей, предприятий военной промышленности, некоторых научных институтов. Такие отходы большей частью захоранивают в специальных хранилищах на суше. С течением времени это становится все более технически сложным и экологически опасным (в особенности захоронение высокоактивных отходов ядерного комплекса, например тепловыделяющих элементов ядерных реакторов – ТВЭЛов). Предприятия по переработке ТВЭЛов в экологическом отношении значительно более опасны, чем обычные АЭС. Больше всего радиоактивных отходов образуется в США, России, Канаде, во Франции, в Великобритании.
Из всего сказанного видно, насколько важно для защиты литосферы и улучшения общей экологической обстановки обеспечить удаление и переработку твердых отходов.
В США, Канаде, большинстве стран Европы твердые отходы складируют на специально отведенных участках. Таким путем в этих странах избавляются примерно от 70 %, а в Англии – даже от 90 % твердых отходов. Кроме того, бытовые отходы сжигают, компостируют или отправляют на мусороперерабатывающие заводы, которых в США, например, более 300. При этом значительную часть промышленных отходов передают в другие отрасли (например, на предприятия по производству строительных материалов), где они служат вторичным сырьем.
Для облагораживания земель, нарушенных горными разработками, особенно открытыми, применяют рекультивацию, обычно включающую два последовательных этапа. На первом, горнотехническом, этапе проводят выравнивание территории, восстановление плодородия почв, строительство дорог и т. д. На втором, биологическом, осуществляют восстановление флоры и фауны. Биологическая рекультивация может быть сельскохозяйственной, лесной или рекреационной.
Ясно, однако, что все эти меры направлены на устранение отрицательных последствий воздействия людей на литосферу, а не на их предупреждение, которое требует использования более современных технологических процессов, уменыиающих материалоемкость производства. При этом необходимо учитывать, что в настоящее время только 5—10 % всего добываемого и получаемого сырья переходит в конечную продукцию, тогда как 90–95 % в процессе переработки превращается в отходы. Нужно учитывать и то, что постепенное вовлечение в хозяйственный оборот все более бедных источников сырья, в особенности рудного, увеличивает объемы пустой породы, предназначенной для пополнения отвалов.
Все перечисленные проблемы очень актуальны и для России. Достаточно сказать, что в бывшем СССР ежегодно образовывалось 12–15 (или даже 15–20) млрд т твердых отходов, из которых утилизировали лишь небольшую часть. В результате Россия получила «в наследство», по разным оценкам, от 50 до 90 млрд т отходов (в отвалах, хранилищах, на полигонах и т. д.), в том числе 1 млрд т токсичных отходов. К тому же ежегодный прирост объема таких отходов уже в самой России составляет 5–7 млрд т, так что всего под их складирование занято 150 тыс. га земельной площади. Растет и количество бытовых отходов. В Москве, например, оно превышает 2,3 млн т в год, что соответствует 250–270 кг на одного жителя. Около тысячи действующих шахт и рудников и несколько тысяч карьеров уже привели к тому, что общая площадь нарушенных земель в стране составляет 1,2 млн га, из которых половина приходится на земли, нарушенные при добыче полезных ископаемых и геологоразведке.
3 вопрос
Проблемы обезлесения
Под обезлесением понимают исчезновение леса в результате естественных причин или антропогенных воздействий.
Леса составляют около 85 % фитомассы мира. Они играют важнейшую роль в формировании глобального цикла воды, а также биогеохимических циклов углерода и кислорода. Леса мира регулируют климатические процессы и водный режим мира. Экваториальные леса являются важнейшим резервуаром биологического разнообразия, сохраняя 50 % видов животных и растений мира на 6 % площади суши. Вклад лесов в мировые ресурсы не только значителен количественно, но и уникален, поскольку леса – это источник древесины, бумаги, лекарств, красок, каучука, плодов и пр. Леса с сомкнутыми кронами деревьев занимают в мире 28 млн км2 при примерно одинаковой их площади в умеренном и тропическом поясе. Общая площадь сплошных и разреженных лесов, согласно Международной организации по продовольствию и сельскому хозяйству (ФАО), в1995г. покрывала 26,6 % свободной ото льда суши, или примерно35 млн км2.
В результате своей деятельности человек уничтожил не менее10 млн км2 лесов, содержавших36 % фитомассы суши. Главная причина уничтожения лесов – увеличение площади пашни и пастбищ, вследствие роста численности населения. Обезлесение приводит к прямому уменьшению органического вещества, потере каналов поглощения углекислого газа растительностью и проявлению широкого спектра изменений круговоротов энергии, воды и питательных веществ. Уничтожение лесной растительности воздействует на глобальные биогеохимические циклы основных биогенных элементов и, следовательно, оказывает влияние на химический состав атмосферы.
Около 25 % углекислого газа, поступающего в атмосферу, обусловлено обезлесением. Сведение лесов приводит к заметным изменениям климатических условий на локальном, региональном и глобальном уровнях. Эти климатические изменения происходят в результате воздействия на компоненты радиационного и водного балансов.
Особенно велико воздействие сведения лесов на параметры седиментационного цикла (увеличение поверхностного стока, размыв, транспортировка, аккумуляция осадочного материала) при образовании обнаженной, не защищенной растительностью, поверхности; в такой ситуации смыв почвы на наиболее сильно эродированных землях, которые составляют1 % общей площади распаханных сельскохозяйственных угодий, достигает от 100 до200 тыс га в год. Хотя, если, сведение леса сопровождается его немедленным замещением другой растительностью, величина эрозии почв значительно снижается.
Воздействие обезлесения на круговороты питательных веществ зависит от типа почв, способа сведения леса, использования огня и типа последующего землепользования. Возрастающее беспокойство вызывает влияние обезлесения на уменьшение биологического разнообразия Земли. Обезлесение умеренного пояса к настоящему времени в основном прекратилось, но продолжается сокращение площади тропических и экваториальных лесов. Потери находятся в пределах 11–20 млн га в год.
В ряде стран имеются государственные программы хозяйственного освоения лесных территорий. Но при управлении лесами часто не принимается во внимание, что выгоды от использования лесов в их устойчивом состоянии могут приносить больше дохода, чем выгоды, связанные с расчисткой лесов и использованием древесины. Кроме того, следует помнить, что экосистемная функция лесов незаменима и они играют важнейшую роль в стабилизации состояния географической среды. Стратегия управления лесами должна основываться на признании леса как общего достояния человечества. Необходимо разработать и принять международную конвенцию по лесам, которая определила бы основные принципы и механизмы международного сотрудничества в этой области с целью поддержания устойчивого состояния лесов и его улучшения.