Разумовский В.М. (ред.) Экология и природопользование

Подождите немного. Документ загружается.

включать в себя добычу полезных ископаемых и рекультивацию нару-

шенных земель.

Процесс рекультивации представляет собой комплекс различных по

своему характеру, а также применяемым методам и оборудованию меро-

приятий и, вследствие этого, разделяется на три основные стадии: горно-

техническую, техническую и биологическую

Задача горнотехнической рекультивации – подготовка нарушенных

земель к застройке, проведению мероприятий по восстановлению плодо-

родия, для дальнейшего производства сельскохозяйственных и лесохозяй-

ственных работ на рекультивируемых землях, а также по освоению водо-

емов, устраиваемых в выработанных пространствах карьеров. Основные

объекты горнотехнической рекультивации: отвалы вскрышных пород и

выработанные пространства карьеров. Горнотехническая рекультивация

включает в себя следующие технологические операции: формирование

рельефа и субстрата рекультивируемых поверхностей, укладка ранее сня-

того и складированного почвенного слоя. При рекультивации открытых

разработок основной объем работ приходится на выполаживание откосов

карьеров и отвалов, выравнивание и планировку их поверхности, прида-

ние ей свойств, соответствующих техническим условиям будущего земле-

пользователя.

При подземных разработках большая часть пустых пород выдается

на дневную поверхность и отсыпается в отвалы. Рекультивации нарушен-

ной поверхности здесь должны предшествовать работы по засыпке зон

обрушения, для чего целесообразно использовать пустые породы.

Ввиду того, что в пустых породах, извлекаемых при добыче угля под-

земным способом, содержится до 20-30% горючих материалов, отсыпан-

ные из этих пород конусные отвалы (терриконники), как правило, горят.

Поэтому последнее время отсыпка терриконников запрещена, а складиро-

вание пород, склонных к самовозгоранию, должно производиться в пло-

ские отвалы с выполнением специальных предохранительных мероприя-

тий. В соответствии с правилами безопасности плоские породные отвалы

должны формироваться слоями независимо от вида транспорта и отвально-

го оборудования. Для плоских отвалов в качестве дополнительных профи-

лактических мер помимо послойного складирования пород предусматрива-

ется также их планирование и уплотнение бульдозерами в сочетании с пере-

слаиванием отвальной массы негорючими материалами. В качестве негорю-

чих материалов используются глина, песок, инертная пыль, глинистый, пес-

чаный и песчано-глинистый сланцы, зола котельных установок и ТЭЦ, пе-

регоревшая охлажденная порода отвалов.

Породные отвалы должны размещаться на землях, непригодных для

сельскохозяйственного производства. В первую очередь под отвалы

должны отводиться отработанные карьеры, овраги и балки. Геометриче-

ские формы и размеры отвала необходимо принимать с учетом намечае-

мого использования его поверхности после завершения работ.

Важное значение имеет формирование грунтов, особенно в инте-

ресах биологической рекультивации, с засыпкой фитотоксичных и фи-

тоиндиферентных пород почвообразующими и плодородными образо-

ваниями.

Таким образом, на стадии горнотехнической рекультивации, по су-

ществу, закладываются основы дальнейшего землепользования на нару-

шенных горными работами и рекультивируемых землях.

Биологическая рекультивация – комплекс мелиоративных и агротех-

нических мероприятий, направленных на создание агроценозов на нару-

шенных земелях.

Мелиоративные мероприятия включают в себя известкование, гип-

сование, промывку грунтов, пескование, глинование и другие приемы, на-

правленные на улучшение физических и химических свойств субстрата.

Агротехнические мероприятия предусматривают обработку и удоб-

рение субстрата, специальные севообороты, посадку древесно-

кустарниковых растений и др. Биологическая активность рекультивируе-

мого слоя повышается с помощью микроорганизмов, вносимых с органи-

ческими удобрениями. Состав и объем работ на стадии биологической ре-

культивации определяется ее направлением (создание сельскохозяйствен-

ных или лесохозяйственных угодий, рекреационных зон и т.п.), а также

свойствами горных пород, слагающих поверхностный слой рекультиви-

руемых земель, и климатическими условиями района горных работ.

Особый вид биологической рекультвации – мелиорация и зарыбле-

ние водоемов, образуемых в выработанных пространствах карьеров.

Техническая рекультивация ограничивается созданием технических

систем (насосные станции, дренажные устройства, ирригационные систе-

мы), обеспечивающих использование рекультивируемых территорий в за-

данном направлении.

Основные тенденции и проблемы в развитии минерально-

сырьевой базы

В последнее время в развитии минерально-сырьевой базы России

наметились следующие основные тенденции:

1. Ухудшение горно-технических, физико- и экономико-

географических условий разработки полезных ископаемых.

2. Увеличение объемов запасов при одновременном ухудшении ка-

чества полезных ископаемых большинства месторождений, вовлекаемых в

эксплуатацию.

3. Увеличение масштабов техногенного воздействия горных работ на

окружающую среду.

4. Увеличение доли открытого способа разработки полезных иско-

паемых.

5. Общий сдвиг объектов минерально-сырьевой базы в направлении

восточных районов страны.

Следует отметить, что первые четыре тенденции характерны для

мировой горнодобывающей промышленности в целом. С перечисленными

тенденциями связаны и основные проблемы развития минерально-

сырьевой базы, среди которых наиболее актуальными являются:

Рациональное использование недр. Богатства недр России велики и

разнообразны, но они, тем не менее, ограничены, поскольку минеральные

ресурсы в подавляющем большинстве невосполнимы и, следовательно,

должны использоваться рационально, тем более, что балансы некоторых

полезных ископаемых уже отличаются заметной напряженностью. Да и

распределены полезные ископаемые в пространственном отношении не-

равномерно. Многие районы страны испытывают дефицит различных ви-

дов сырья и топлива. Решение этой проблемы осуществляется по трем ос-

новным направлениям:

1. Сокращение потерь полезных ископаемых при их добыче, транс-

портировке и переработке.

2. Комплексное использование минеральных ресурсов.

3. Утилизация отходов, образующихся при первичной обработке и

переработке полезных ископаемых.

Уменьшение территориальных диспропорций в размещении источ-

ников минерального сырья и топлива и их потребителей. Эта проблема

часто понимается односторонне. Безусловно, невозможно передвинуть

месторождение к потребителю, но вполне возможно организовать целена-

правленные поиски полезных ископаемых там, где они особенно необхо-

димы, естественно, при наличии соответствующих предпосылок геологи-

ческого характера.

Литература

1. Агабалян Ю.А. Теория и практика оптимального освоения недр. –

М., 1994.

2. Колосов А.В. Эколого-экономические принципы развития горно-

го производства. – М.: Недра, 1987.

3. Разумовский В.М. Природопользование: Учебник. – СПб.: Изд-во

СПбГУ, 2003.

3. Теория и методика экологической геологии / Под ред. В.Т. Тро-

фимова. – М.: Изд-во МГУ, 1997.

2. Экологические основы водопользования

Водные ресурсы

В соответствии с Водным кодексом, подписанным Президентом

РФ В.В. Путиным 3 июня 2006 г., водные ресурсы – это поверхностные

и подземные воды, которые находятся в водных объектах и использу-

ются или могут быть использованы. Водный объект – природный или

искусственный водоем, водоток либо иной объект, постоянное или вре-

менное сосредоточение вод в котором имеет характерные формы и при-

знаки водного режима, т.е. изменения во времени уровня, расхода и

объема.

Исходя из этого определения, к водным ресурсам относятся практи-

чески все природные воды Земли, т.е. воды рек, озер, водохранилищ, мо-

рей и океанов, ледников, болот, а также подземных водоносных горизон-

тов и комплексов. Использование природных вод весьма разнообразно –

это не только питьевое и хозяйственно-бытовое, промышленное и сель-

скохозяйственное водоснабжение, но и выработка электроэнергии, транс-

портировка, рыбоводство, рекреация, лечение, извлечение полезных ком-

понентов и др.

Важнейшим свойством водных ресурсов является их возобновляе-

мость и фактически неиссякаемость благодаря круговороту воды в при-

роде. Важнейшей функцией водных ресурсов является обеспечение

жизни на Земле как человечества, так и биоты в целом. Для реализации

этой функции воды должны удовлетворять определенным требованиям,

прежде всего по своему качеству, что в современных условиях развития

человеческого общества становится все более сложно. Происходит про-

грессирующее загрязнение природных вод, и, прежде всего, наиболее

ценных пресных вод. Надо отметить, что интенсивно загрязняются не

только поверхностные, но и подземные воды. Кроме того, происходит

истощение водных ресурсов в связи с их нерациональным использова-

нием, глобальными климатическими проблемами и по некоторым дру-

гим причинам.

Решение проблем истощения и загрязнения природных вод являет-

ся основной жизненно важной задачей, стоящей перед человечеством.

Главными путями решения этих проблем являются разработка и реали-

зация способов и методов рационального использования водных ресур-

сов, очистки сточных вод и водоподготовки, эффективных методов оп-

реснения соленых вод, утилизации отходов и др. Важную роль при этом

играют правовые и экономические методы управления водными ресур-

сами.

Природные воды

Запасы природных вод неисчерпаемы. Вода занимает 71% поверхно-

сти земного шара. Она содержится в воздухе и в земле, образует океаны,

моря, реки, озера. Более 1/3 поверхности нашей планеты – водная оболоч-

ка. Общий объем воды в водных объектах земного шара около 1600 млн

км

, при этом на долю Мирового океана приходится 96,4% (табл. 3). Из

водных объектов суши наибольшее количество воды содержат ледники –

25,8 млн км

(1,86% всех вод Земли). Из этого количества на долю ледни-

ков Антарктиды, Гренландии и островов Арктики приходится соответст-

венно 89,8; 9,7 и 0,3%. На горные ледники остается 0,2%.

Вместе с тем на пресные воды, наиболее ценный для человека

природный ресурс, приходится 2,64% общего объема воды (табл. 3).

Главные аккумуляторы пресной воды – ледники и подземные льды в зо-

не многолетней мерзлоты, на них приходится 71% из общего количества

пресных вод на Земле. На пресные воды в жидкой фазе приходится

29% – пресные подземные воды, пресноводные реки, озера и водохра-

нилища [6].

Таблица 3

Мировые запасы воды [1]

Виды

природных вод

Площадь

Объем,

тыс. км

Доля в мировых

запасах

Средний

период

возобновления

запасов

млн

км

% пло-

щади

суши

от

общих

запасов

воды

от

запасов

пресной

воды

Вода на поверхности Земли

Мировой океан

1338 000

96,4

2650 лет

Ледники

16,3

25 800

1,86

70,3

9700 лет

Озера

2,1

1,4

176

0,013

17 лет

в т.ч. пресные

1,2

0,8

0,007

0,25

Водохранилища

0,4

0,3

0,0004

0,016

52 дня

Реки

0,0002

0,005

19 дней

Болота

2,7

1,8

0,0008

0,003

5 лет

Вода в литосфере

Подземные воды

234 000

1,68

1400 лет

в т.ч. пресные

10530

0,76

Подземные льды

300

0,022

0,82

10 000 лет

Вода в атмосфере и живых организмах

Вода в атмосфере

0,001

0,04

8 дней

Окончание табл. 3

Виды

природных вод

Площадь

Объем,

тыс. км

Доля в мировых

запасах

Средний

период

возобновления

запасов

млн

км

% пло-

щади

суши

от

общих

запасов

воды

от

запасов

пресной

воды

Воды в живых орга-

низмах

0,0001

0,003

Несколько

часов

Общие запасы воды

1598 309

100

в том числе пресной

36 700

2,64

100

Капельно-жидкие воды литосферы, находящиеся на глубинах до 1-

2 км и участвующие в круговороте воды, оцениваются гидрологами в

количестве 23,4 млн км

, или 1,68% общего объема вод Земли (табл. 3).

К водам, находящимся в литосфере, относят также подземные льды зо-

ны многолетней (вечной) мерзлоты объемом 300 тыс. км

(0,022% объе-

ма всех вод) (табл. 3).

В атмосфере в среднем постоянно находится около 13 тыс. км

влаги

в виде водяного пара, капель воды, кристалликов льда. При этом 90% во-

ды находится в самом нижнем слое атмосферы – на высотах 0-5 км.

По имеющимся представлениям [1], в течение достаточно длитель-

ного, с геологической точки зрения, периода времени (миллионы лет) ко-

личество воды на земном шаре оставалось практически неизменным. При

этом периодически происходит перераспределение воды в гидросфере,

причем главными элементами изменения системы оказываются Мировой

океан и ледники. В межледниковые периоды ледники тают и увеличивают

объем воды в Мировом океане (повышается его уровень), в ледниковые

периоды происходит обратный процесс – влага в виде льда аккумулирует-

ся в ледниках, уменьшая объем Мирового океана (уровень снижается).

Повышение уровня в последние 20 тыс. лет составляют более 100 м.

Формирование природных вод произошло многие сотни миллионов

лет назад в процессе дегазации мантии Земли. Эти воды находятся в посто-

янном круговороте, который является основным механизм перераспределе-

ния на Земле вещества и энергии, объединяет в единое целое водные объ-

екты, а также океан и сушу.

Физические причины круговорота воды на земном шаре – солнечная

энергия и сила тяжести. Солнечная энергия нагревает поверхностные во-

ды, происходит их испарение. Неравномерное распределение по Земле

солнечной энергии приводит к неравномерному распределению атмо-

сферного давления, создавая воздушные потоки – ветры, переносящие ис-

парившуюся влагу (водяной пар). Сила тяжести вынуждает сконденсиро-

вавшуюся в атмосфере при благоприятных условиях влагу выпадать в виде

осадков, а все поверхностные и подземные воды стекать сначала в дрени-

рующие местность реки, а затем в океан.

В глобальном круговороте воды выделяют следующие звенья [4]:

1) океаническое звено (малый круговорот) – многократно повто-

ряющийся цикл: испарение с поверхности океана —> перенос водяного

пара над океаном ––> осадки на поверхность океана —> океанические те-

чения —> испарение и т.д.;

2) материковое звено (внутренний круговорот) – многократно по-

вторяющийся цикл: испарение с поверхности суши —> перенос водяного

пара —> осадки на поверхность суши —> поверхностный и подземный

сток —> испарение и т.д.;

3) третье звено (глобальный круговорот) – объединяет два вышена-

званных звена, связанных между собой переносом водяного пара с океана

на сушу и поверхностным и подземным стоком с суши в океан.

Степень минерализации и химический состав природных вод

Степень минерализации (сумма солей, содержащихся в воде) и хи-

мический состав являются основными характеристиками качества при-

родной воды. Соли и другие растворенные в воде вещества находятся

преимущественно в виде ионов, а иногда – молекул. Качество природных

вод весьма разнообразно. Минерализация воды меняется от долей мг/л

(лед ледников) до сверхкрепких (более 500 г/кг) подземных рассолов.

Подавляющую часть воды на Земле составляют сильно соленые воды

Мирового океана. Соленость океана меняется как по глубине, так и по аква-

тории. В Северном Ледовитом океане она порядка 31 % (31 000 мг/кг), в

Красном море достигает 42 % (42 000 мг/кг). Однако соотношение глав-

ных ионов постоянно и не зависимо от величины солености, места и глубины.

Речные воды обычно пресные (до 1 000 г/кг), средняя минерализация

их равна 90 мг/л. Бывают реки с солоноватой и соленой водой. Подобные

аномалии связаны с питанием этих рек солеными подземными водами или со-

левыми залежами в их руслах. Состав растворенных веществ в реках обычно

связан с особенностями геологического строения, типами почв и растительно-

сти, климатом территорий, по которым они протекают, иначе говоря, с

ландшафтами, и меняется с их изменением, т. е. в целом подчиняется законам

географической зональности. Минерализация речных вод в среднем почти в

200 раз меньше, чем у морской воды.

Среди озер преобладают пресные, при этом в засушливых регионах

широко распространены соленые (Каспийское море и др.), реже самоса-

дочные озера – с образованием солей на дне (оз. Эльтон, Баскунчак и др.).

Водные ресурсы Российской Федерации

Водные объекты подразделяются на поверхностные и подземные.

К первым относятся: моря или их отдельные части, водотоки, водоемы,

болота, природные выходы подземных вод, ледники и снежники; ко вто-

рым – бассейны подземных вод, водоносные горизонты.

Учитывая важность всех перечисленных водных объектов, особое

внимание обратим на те среди них, которые содержат наиболее ценный

водный ресурс – пресные воды.

Россия – одна из наиболее обеспеченных ресурсами пресных вод

страна мира. Суммарные естественные ресурсы пресных вод РФ достигают

7770,6 км

/год, из которых 55% приходится на долю речного стока. Стати-

стические (вековые) запасы, большая часть которых сосредоточена в озе-

рах и подземных водных объектах, составляют около 90 тыс. км

Ресурсы поверхностных вод

Реки. По территории России протекает около 3 млн рек, в абсо-

лютном большинстве своем (94,9%) малых, длиной до 25 км. Количество

средних рек длиной от 101 до 500 км составляет 2833, больших – 214.

Суммарный сток бассейнов Северного Ледовитого и Тихого океанов оце-

нивается в 80 % от общего, в Азово-Черноморском и Каспийском бассей-

нах, где проживает свыше 65% населения России, формируется около

7,5% стока.

Пять крупнейших рек России: Енисей, Обь, Амур, Лена, Волга име-

ют водосборные площади, превышающие 1000 тыс. км

, и входят в пер-

вую двадцатку крупнейших рек мира (табл. 4).

Самая многоводная и протяженная река России Енисей длиной около

6000 км (с рекой Селенгой); ее среднегодовой расход воды около 20 тыс.

м/с и среднемноголетний сток 630 км

Таблица 4

Основные характеристики рек РФ [5]

Река

Среднемного-

летний сток,

км

Среднемного-

летний расход

в устье, м

/с

Площадь

водосбора,

тыс. км

Место впадения

Енисей

624

19 800

2580

Карское море

Лена

536

17 000

2490

Море Лаптевых

Обь

400

12 700

2990

Обская губа

Амур

343

10 900

1855

Амурский лиман

Волга

243

7710

1360

Каспийское море

Окончание табл. 4

Река

Среднемного-

летний сток,

км

Среднемного-

летний расход

в устье, м

/с

Площадь

водосбора,

тыс. км

Место впадения

Печора

126

4000

322

Печорская губа

Северная

Двина

110

3491

367

Двинская губа

Нева

79,7

2530

281

Финский залив

Дон

29,5

935

422

Азовское море

Кубань

13,4

425

Азовское море

Сток рек является основным источником систем водоснабжения

населенных мест и промышленных предприятий.

Озера. В РФ находится крупнейшее соленое озеро мира – Каспий-

ское море. На территории России насчитывается более 2,7 млн озер сум-

марной площадью зеркала свыше 400 тыс. км

, 19 из них имеют площадь

зеркала, превышающую 1000 км

. Суммарный среднемноголетний объем

воды в пресных озерах Российской Федерации составляет 26,5 тыс. км

. В

жемчужине России – озере Байкал – сосредоточено 1/5 мировых запасов

пресной воды (табл. 5).

Таблица 5

Краткая характеристика крупнейших озер РФ*

Название озера

(моря)

Площадь, тыс.км

Объем

воды,

км

Макси-

мальная

глубина,

Высота над

уровнем

моря, м

Река,

вытекающая

из озера

зеркала

водосбо-

ра

Каспийское

Байкал

Ладожское

Онежское

395,0

31,5

17,7

9,72

571,0

276,0

62,8

000,0

908,0

295,0

980

1741

230

127

-28

455

Бессточное

Ангара

Нева

Свирь

* Материалы Конгресса работников водного хозяйства 2003 г. Москва.

Озера являются естественными регуляторами речного стока. Они

представляют большую ценность для водоснабжения и рыболовства.

В нашей стране возведены искусственные водоемы – водохранили-

ща для регулирования речного стока и улучшения условий судоходства и

лесосплава. В РФ эксплуатируются порядка 300 водохранилищ объемом

более 10 млн м

и около 1600 водохранилищ объемом от 1 до 10 млн м

Суммарный полезный объем крупных водохранилищ составляет 364 км.

Болота оказывают серьезное влияние на водообеспеченность от-

дельных районов страны. Это естественные резервуары, регулирующие

речной сток и обладающие уникальным биоценозом.

Ресурсы подземных вод

Для характеристики и оценки перспектив использования выделяют-

ся несколько категорий ресурсов и запасов подземных вод. Основные из

этих категорий: естественные ресурсы и эксплуатационные запасы. Под

естественными ресурсами подземных вод подразумевают количество во-

ды, поступающей в водоносные породы в естественных условиях (ин-

фильтрация атмосферных осадков, фильтрация из поверхностных водо-

емов и водотоков, перетекание воды из выше- и нижележащих водонос-

ных пластов, приток со смежных территорий). Фактически это подземный

сток, величина которого определяется главным образом количеством ат-

мосферных осадков, выпадающих в соответствующем регионе. Естест-

венные ресурсы измеряются в единицах расхода (м

/сут, л/с и др.) и со-

ставляют для России порядка 1млрд м

/сут. [7].

Под эксплуатационными запасами подземных вод понимается то ко-

личество подземных вод, которые могут быть получены из водоносных

пород с помощью геолого-технически обоснованных водозаборных со-

оружений при заданном режиме и условиях эксплуатации, а также качест-

ве воды, удовлетворяющем требованиям ее целевого использования в те-

чение расчетного срока водопотребления с учетом природоохранных тре-

бований [3]. Эта величина представляет собой возможную производитель-

ность водозаборов (может быть добыта) и выражается в единицах расхода.

Эксплуатационные запасы подземных вод России составляют более 90 млн

/сут. Подземные воды используются в основном для питьевого водо-

снабжения населения.

Дополнительным источником пресных водных ресурсов служат:

— минерализованные подземные воды;

— прибрежные морские воды;

— термальные подземные воды;

— вторичные пресные воды после очистки в водооборотных системах,

теплоцентралях и на атомных электростанциях;

— некоторые виды сточных вод (в сельском хозяйстве на полях ороше-

ния, в промышленном водоснабжении);

— атмосферные осадки и лед (преимущественно покровный, а также и

в ледниках).