Охорона літосфери

Через дуже значні порушення  земної кори шахтами на території  Донбасу з колодязів багатьох сіл зникла вода, а в інших – така забруднена , що пити її не можна. Крім того в межах Донбасу близько 13 тис. га орної землі захаращено звалищами, металобрухтом, будівельними залишками які накопичилися навколо шахт, робочих містечок, міст і промислових підприємств. Разом з тим, значна частина відходів може бути використана, якщо організувати комплексне використання мінеральних ресурсів і запровадити найновіші технології.

Особливі зміни природного середовища відбуваються в північних  регіонах нашої планети, де розвідка й видобування корисних копалин здійснюються в умовах «вічної» мерзлоти. Під впливом роботи техніки, споруд житлового та промислового значення, трубопроводів, автодоріг, залізниць і численних потужних глибоких свердловин у цих краях значно змінюються тепловий режим верхньої частини земної кори, а також її структура. Внаслідок цього активно розвиваються термокарст, а потім просідання поверхні, кріогенне пучення, термоерозія. В результаті порушення грунтів, пасовиськ, вирубки лісів утворюються тундроподібні території, в карстових провалах і на місці знищення мохових пасовиськ — болота.

Локальні ландшафтні техногенні порушення призводять до регіональних кліматичних змін. Дуже небезпечними стали газо- та нафтопроводи, якими подають газ чи нафту з температурою, вищою, ніж у навколишнього середовища. Постійно змінюючи температурний режим уздовж траси на великих площах, вони дуже негативно впливають на місцеві екосистеми, шкодять їм. Крім того, там, де грунт під трубами відтає, вони часто прогинаються й тріскаються, мають місце газові та нафтові аварії з тяжкими наслідками, адже діаметр труб, як правило, більший 1 м, і сировина в них подається під великим тиском (до 10 атм). Через згадані та інші причини лише на тюменських газопроводах щорічно трапляється до 700 аварій. Кілька аварій, що мали негативні наслідки, сталося й у нас у Прикарпатті на трансматериковому газопроводі.

Майбутні молоді фахівці  — геологи, географи, будівельники, екологи — мають зробити все від них залежне, щоб подібне не повторювалося. А для цього слід використати весь досвід ліквідації наслідків аварій і застосування непродуманих заходів, недосконалих технологій, а також знання основних екологічних законів і нових законів про охорону природи.

З відомих нині соціально-політичних причин ми з великим запізненням почали об'єктивно й активно аналізувати стан наших мінеральних ресурсів, їх роль і перспективи використання. На сьогодні чітко визначено тенденції марнотратства, хижацької експлуатації родовищ і недбалого ставлення до природи протягом десятиліть. Ці тенденції настільки вкоренилися, що викоренити їх одразу дуже важко. І все ж, якщо не змінити політику ресурсокористування, екологічна криза розвиватиметься дедалі швидше й бурхливіше.

Перш за все слід значно зменшити втрати під час добування корисних копалин і їх транспортування. Нині, на жаль, використовуються не вся руда, вугілля тощо, які вилучаються з надр, мають місце їх неминучі втрати — кількісні й якісні.

Кількісні втрати зумовлені  тим, що частина корисних копалин  залишається недобутою в охоронних ціликах, в лежачих і висячих боках покладу, міжблокових і міжшахтних ділянках тощо.

Якісні втрати, або  розубожування, спричинені тим, що під  час добування корисної копалини має місце змішування її з вміщуючими пустими породами, в результаті чого вміст металу в добутій руді знижується, зростає зольність вугілля тощо.

Втрати корисних копалин  у разі застосування відкритого способу добування значно нижчі (10—12%), ніж при підземному (30-40 %). На жаль, не кожне родовище може розроблятися відкритим способом. Крім того, добування кар'єрним способом пов'язане із складними проблемами — відчуженням родючих земель, появою великої кількості відвалів тощо.

Значне зниження кількісних і якісних втрат за підземного способу добування досягається за рахунок розробки корисних копалин з супутною закладкою пустими породами відпрацьованих підземних порожнин (штреків, штолен). Наприклад, на Норільському мідно-нікелевому родовищі в Сибіру застосування твердіючої закладки (пусті породи з домішкою невеликої кількості в'яжучих матеріалів) дозволило вилучати до 98,6 % руди. При цьому одночасно різко знижуються енергетичні й матеріальні витрати, пов'язані з необхідністю піднімати догори багато пустих порід.

Значний економічний  ефект і економію ресурсів забезпечують новітні технології добування корисних копалин — свердловинне гідродобування й вилуговування, підземні виплавка сірки та газифікація вугілля тощо. Крім того, відомі й інші шляхи поліпшення користування мінеральними ресурсами.

По-перше, це досягнення економічного ефекту завдяки жорсткому дотриманню політики ресурсозбереження, що можливо завдяки переходу на нові технології видобування мінеральної сировини, зменшенню втрат під час транспортування, вантажно-розвантажувальних робіт, комплексному використанню мінеральної сировини на кожному родовищі. Наприклад, добуваючи залізну руду чи поліметали, слід вилучати з породи не лише основну речовину, але й решту цінних речовин та елементів, а пусту породу використовувати як будівельний матеріал, накопичувач.

По-друге, вживання під  час розробки родовищ корисних копалин з метою завдання мінімальної шкоди природі ряду обов'язкових природоохоронних заходів — від мінімальних порушень екосистем за рахунок жорсткого дотримання відповідних інструкцій і нормативів на початкових стадіях експлуатації до максимальних зменшень усіх типів забруднень середовища в ході експлуатації й виконання рекультиваційних робіт на завершальних стадіях і після закінчення експлуатації родовищ.

По-третє, перехід на максимальне  використання вторинних ресурсів—металобрухту, матеріалів, що нині мільярдами тонн накопичено в звалищах усього світу, а понад усе—в нашій країні та країнах СНД.

Можна навести такі приклади. Внаслідок комплексного використання корисних копалин пусті породи з вугільних та інших шахт використовують для будівництва шляхів, гідротехнічних дамб, виробництва будівельних блоків, заповнення відпрацьованих штолень, штреків, кар'єрів. Деякі вуглисті породи застосовують як добрива. На підприємствах кольорової металургії почали поряд-з десятком основних металів вилучати ще 60, зокрема вісмут, індій, селен, телур, кобальт та ін.

З пустих порід з кар'єрних  розробок, які раніше складувалися у відвали, тепер виготовляють щебінку, цемент, скло, силікатну цеглу, вогнетривкі й формовочні матеріали.

Значний ефект, як свідчить досвід передових країн світу, має вилучення корисних речовин із газів, пилу й стічних вод, що мільйонами тонн викидаються промисловими підприємствами. З цих викидів одержують сірку, цинк, свинець, рідкісні метали, молібден.

За такими технологіями почали працювати деякі підприємства й у нас у Дніпропетровську, Запоріжжі, а також у Норільську, на Уралі, на Балхаському гірничо-металургійному комбінаті. Набагато ефективніше нині використовуються вуглисті сланці.

На Камиш-Бурунському залізорудному комбінаті мають добрий досвід рекультивації земель Керченського басейну. На початку розробки кар'єру за допомогою скреперів і екскаваторів знімають родючі грунти та шар четвертинних відкладів, перевозять, складують, знімають породи, що залягають нижче, й теж перевозять у інше місце спеціальним відвально-транспортним мостом. Далі грунт, четвертинні відклади та більш давні породи переносять із збереженням умов природного залягання на відпрацьовані ділянки, акуратно розрівнюють і для ущільнення залишають на два роки. Потім ділянку знову розрівнюють, вкривають шаром гумусу 50 см завтовшки, й земля добре родить.

Важливим заходом збереження надр е, як і в інших геосферах, моніторинг, комплекс робіт, що складається із спостереження за станом родовищ мінеральної сировини (фотозйомка за допомогою аерометодів та космічних методів), аналіз даних про стан відвалів, кар'єрів, обсяг і шляхи міграції забруднень, прийняття відповідних рішень щодо покращання ситуації, вироблення рекомендацій для управління процесами. Рівень сучасної фототехніки за кордоном і в нас дозволяє ефективно реєструвати плями поверхневих і підземних забруднень, теплі промислові стоки, різні фізичні й фізико-хімічні аномалії.

Дистанційні методи мають  велике майбутнє в галузі охорони природного середовища та стану геологічних об'єктів.

В Україні значних  успіхів у використанні дистанційних методів вивчення особливостей земної поверхні в останні роки досягнуто в Центрі аерокосмічних досліджень Землі» Інституту геологічних наук НАНУ. У 1992 р. Верховною Радою України затверджено нові закони про охорону природного середовища й ресурсів України, де передбачено заходи охорони, зокрема й надр, а також жорсткі покарання за шкоду, завдану природі.

 

РЕКУЛЬТИВАЦІЯ ПОРУШЕНИХ ЗЕМЕЛЬ

У результаті антропогенної діяльності утворюються порушені землі, тобто такі, що втратили свою господарську цінність або стали джерелом негативного от пливу на природне середовище.

Найбільше порушення  земель виникає а внаслідок відкритих гірничодобувних робіт. В Україні в тому ж Криворізькому залізорудному районі з'явилися великі ділянки «місячного ландшафту», де не може рости жодна рослина, жити жодна тварина. Під час проведення підземних гірничодобувних робіт теж має місце порушення місцевості — обвали й деформація поверхні внаслідок просадок грунту над відпрацьованими ділянками родовищ. Землі порушуються також за рахунок відвалів, териконів, звалищ.

Крім того, що кар'єри  й шахти спотворюють ландшафт земної поверхні, вони порушують також  режим підземних вод на прилеглих територіях. Як встановили американські вчені, кожний кар'єр шкідливо впливає на прилеглі ділянки приблизно такої ж площі, як його власна. Шахти й кар'єри внаслідок інтенсивних відкачок підземних вод знижують рівень підземних вод на великих прилеглих ділянках.

Згідно з існуючим законодавством, порушені землі підлягають рекультивації, тобто відновленню їх цінних властивостей. Проведення рекультиваційних робіт е обов'язком тих гірничодобувних підприємств, які ці землі порушили, причому вартість рекультивації входить у собівартість одержаного вугілля, руди чи інших корисних копалин.

Рекультивації виконується в такій послідовності: спочатку виконується технічна рекультивація, а потім біологічна. Технічна, або гірничо-технічна, рекультивація полягає в підготовці порушених земель до наступного використання в народному господарстві. Залежно від того, як планується використовувати порушені землі, розрізняють такі види технічної рекультивації:

сільськогосподарська;

лісогосподарська;

будівельна;

водогосподарська;

рекреаційна;

санітарно-гігієнічна.

Сільськогосподарська  рекультивація є найдорожчим видом відновлення земель і здійснюється в районах розвинутого сільського господарства й сприятливих для сільського господарства кліматичних зонах на великих за площею відвалах або кар'єрах.

Лісогосподарська рекультивація  здебільшого проводиться там, де є можливість відновити ділянки  лісу з цінними породами дерев. Вартість її й вимоги до агрохімічних характеристик відновлюваних грунтів нижчі, ніж при сільськогосподарській рекультивації.

Водогосподарська рекультивація  здійснюється у відпрацьованих кар'єрах, які часто заповнюються ґрунтовими водами.

Рекреаційна рекультивація  проводиться неподалік від міст і великих населених пунктів  з метою створення зон відпочинку для населення. Здебільшого вона поєднується з водогосподарською й лісогосподарською.

Санітарно-гігієнічна рекультивація  застосовується до тих об'єктів, які й до порушення були непридатними для використання в народному господарстві, а також на таких ділянках, як шламосховища збагачувальних фабрик тощо. Мета цього виду рекультивації — консервація об'єктів, запобігання їх шкідливому впливу на навколишнє середовище (скажімо, щоб шламосховище не забруднювало повітря й підземні води шкідливими речовинами).

Під час технічної  рекультивації виконуються такі роботи:

1) планування поверхні  порушеної землі; 

2) формування відкосів відвалів і бортів кар'єрів;

3) зняття, перевезення, зберігання та повторне нанесення грунтів;

4) будівництво доріг, гідротехнічних і меліоративних споруд.

Найскладніший вид гірничо-технічної  рекультивації — рекультивація  відвалів кар'єрів, шахт, ТЕС і гірничо-збагачувальних фабрик. При цьому виположуються відкоси відвалів і борти кар'єрів, формуються похилі й горизонтальні поверхні. При плануванні відвалів під сільськогосподарські угіддя кути нахилу поверхні мають становити не більше 1—3°, при лісогосподарській рекультивації— 3—5°. У окремих випадках повністю розбирають старі відвали (терикони, породи з яких використовуються для засипки ярів, балок, боліт тощо або для виготовлення будівельних матеріалів).

Після планування відвали  проходять період стабілізації (один-два  роки), коли під дією сили тяжіння  й вологи відвальні породи ущільнюються. Шар грунту наноситься на поверхню спланованого відвалу лише після його стабілізації. При цьому, якщо відвальні породи містять шкідливі для рослин речовин (скажімо, сульфіди), то вони попередньо вкриваються шаром інертних або потенційно придатних порід (пісок, глина, шлак тощо), а родючий грунт наноситься зверху.

На відвалах, що рекультивуються, проводяться меліоративні роботи, метою яких є створення сприятливих гідрогеологічних умов у поверхневій товщі порід, запобігання шкідливого впливу на біологічні властивості грунту кислих, лужних чи солоних розчинів з підстилаючих непридатних (отруйних) порід, а також покращання агрохімічних властивостей малопридатних порід. Комплекс меліоративних заходів включає такі роботи, як дренаж, гідроізоляція родючих грунтів від токсичних тощо.

Біологічна рекультивація здійснюється після технічної й передбачає заходи, що сприяють покращенню фізичних і агрохімічних властивостей грунтів на рекультивованих землях. Залежно від конкретних умов проводяться вапнування, піскування чи глинування грунтів, вносяться мінеральні й органічні добрива, а також зола, шлаки чи, скажімо, стічні води, збагачені поживними речовинами.