О техногенном влиянии на геологическую среду на примере Донецкого бассейна
О техногенном влиянии на геологическую среду на
примере Донецкого бассейна
Панов Б.С., Алехин В.И., Леось О.Ю.
Развитие
современной цивилизации определяется все возрастающей ролью минерально-сырьевых
ресурсов. Добываемые полезные ископаемые на 90-100% обеспечивают работу
нефтегазовой, угольной, металлургической и других отраслей индустрии.
Техногенное воздействие на геологическую среду, связанное с постоянно растущим
объемом неперерабатываемой горной массы / около 100 млр. т. ежегодно/ создало в
ряде регионов мира весьма напряженную экологическую обстановку. Одним из таких
регионов является Украина, занимающая около 0,4% поверхности Земли и
производившая до недавнего времени около 5% мировой добычи полезных ископаемых.
Особенно сложная экологическая ситуация, связанная с техногенным влиянием на
среду обитания, сложилась в таком крупнейшем горнодобывающем регионе, как
Донецкий бассейн. Многочисленные шахты, рудники, карьеры, металлургические,
коксохимические и другие заводы на протяжении почти двух столетий постоянно
загрязняют почвенный слой, подземные воды и атмосферу Донбасса токсичными
химическими соединениями, металлами, пылью и т. д. Нарушение природных
ландшафтов, все увеличивающиеся загрязнения подземных вод и атмосферного
воздуха весьма негативно сказываются на здоровье населения Донбасса. В этом
регионе от старости практически уже не умирают: в 1993 г. причинами смерти на
95% явились болезни, связанные с ухудшением среды обитания. С 1990 г.
естественный прирост населения в Донбассе отсутствует. Даже растения начинают
испытывать тератогинез, то есть уродство: выявлена трава щирица диаметром 1 см
с шипами, как у шиповника, в ряде мест зафиксировано всего 20-30% годной
мужской пыльцы растений вместо 95- 97%. Более тысячи промышленных предприятий
только в Донецкой области выбрасывают в воздушную среду свыше 3 млн. т. в год
вредных примесей и газообразований, жидкой и твердой фазах. Во многих городах
/Мариуполь, Макеевка, Донецк и др./ загрязнения водной и воздушной среды
нитратами, мышьяком, ртутью, другими токсичными элементами в 10-30 и более /до
45- 50 раз/ выше предельно допустимых концентраций /ПДК/.
По
заключению подкомитета экономических проблем бывшего СССР, изучавших в 1991 г.
экологическую ситуацию в ряде городов Донецкой области, этот регион является
зоной экологического бедствия. В ряде населенных пунктов население
токсицировано. Например, в Горловке /Никитовский ртутный комбинат/ отмечены повышенная
возбужденность и не аргументированная агрессивность людей. В Енакиево общее
настроение людей характеризуется подавленностью, угнетенностью и
малоконтактностью. Не лучше обстоят дела, по мнению комиссии, в Константиновке,
Краматорске и других местах. В значительной степени экологическое состояние
Донецкого бассейна определяется огромным количеством отходов горного
производства. За период разработки углей только в Донецкой области накоплено
отходов добычи и обогащения около 1,5 млрд. т.
Для
ДДВ характерны процессы самовозгорания угля; тонна угля, сгорая, выделяет в
атмосферу 60 кг пыли, 50 кг сернистого ангидрида, 6 кг окислов азота и других
химических соединений, а также целый набор радионуклидов в виде радона-222,
радия-226, тория-232, полония-207 и других. Изучение минералогических
особенностей угленосных пород, склонных к самовозгоранию, показало, что этому
способствует их высокая зольность, обусловленная наличием в углях глинистых
включений с сульфидами железа, и повышенная пористость. Разложение пирита и
других сульфидов происходит на терриконах не только в результате их окисления,
но и при широком участии постоянно присутствующих в поверхностной зоне
свободного водообмена тионовых бактерий, особенно Thiobacillus ferrooxidance.
Эти бактерии вызывают деструкцию сульфидов, особенно пирита, и окисляют
сульфидную серу до сульфат-ионов на каждую тонну H2SO4, образующуюся химическим
путем при разложении пирита, возникает 4 т этой же кислоты под действием
бактерий. Выделение тепла вследствие этих экзотермических реакций, протекающих,
а пиритосодержащих угленосных породах, приводит к их разогреву. При нагревании
горных пород до температур 250-2600С выделяющиеся пары серы и сероводород могут
самовоспламеняться. Самонагревание пород переходит в их возгорание. Температура
в зоне горения терриконов, особенно на глубине, доходит до 800-12000С, при этом
породы испытывают термальный метаморфизм вплоть до их спекания и частичного
плавления с образованием при остывании своеобразного " базальта".
В
местах выброса газовых струй на поверхности терриконов образуются различные
техногенные минералы. Наиболее распространены сера и нашатырь в виде корок,
налетов, кристаллов и их сростков. Помимо серы и нашатыря на горящих отвалах
некоторых угольных шахт Донецко- Макеевского и Центрального
геолого-промышленных районов впервые выявлены новообразованные техногенные
минеральные виды: реальгар, гплотрихит, пиккерингит, масканьит. Повсеместное
образование на горящих терриконах нашатыря, а также других нитратов, например
аммонистой селитры, образует легко подвижный ион NO3, способствует загрязнению
поверхностных и подземных вод зоны гипергезена токсичными соединениями азота.
Самые высокие концентрации нитратов в подземных водах до 2180,0 мг/л при
ПДК-45,0 мг/л установлены западнее Донецка в водах четвертичных аллювиальных
отложений. Кроме горящих терриконов источниками нитратов в регионе являются
сельскохозяйственные удобрения, продукты жизнедеятельности человека, а также
процессы дегазации угленосной толщи, активно протекающие по мелким и крупным
разломам.
В
углях Донецкого бассейна нередко фиксируются повышенные содержания ртути /до
0,1-0,2 г/т / и мышьяка /до 1000 г/т/. При сжигании углей ртуть и мышьяк
вначале улетучиваются, а затем осаждаются и проникают в почвенный покров и
подземные воды. Поэтому в подземных водах Донецко-Макеевского
геолого-промышленного района отмечена концентрация мышьяка, в 24 раза
превышающая ПДК, а в Центральном районе загрязнение подземных вод ртутью
превышает ПДК в 20-30 раз.
Большую
нагрузку оказывает горнодобывающие предприятия Донбасса и на воздушный бассейн
региона. Ежегодно наиболее метанообильными шахтами Украинской части бассейна из
недр извлекается до 2,2-2,5 млрд. м3 метана. При этом через дегазационную сеть
поступает до 1,9 млрд. м3 воздушно-газовой смеси, используемой лишь на 15-20% в
качестве котельного топлива. Основной же объем извлекаемых из недр газов
выбрасывается в атмосферу. В условиях кризисной ситуации, создавшейся на
Украине с энергоносителями, следует приступить к реализации программы
промышленного освоения метана недр Донецкого бассейна, что позволит решить
триединую задачу в регионе: улучшить безопасность труда горняков, восполнить
недостаток в газовом сырье и снизить негативное воздействие угольных шахт на
воздушный бассейн.
Ежегодный
ущерб от загрязнения окружающей среды в Украине составляет более 15% валового
национального продукта и является одним из самых высоких в мире. Для Донецкого
бассейна характерна еще более высокая техногенная нагрузка на природу, поэтому
необходимы радикальные изменения в природопользовании Донбасса.
Изучение
техногенного влияния на геологическую среду Донбасса, а также других крупных
горно-промышленных районов мира становится все более актуальным, и эти
исследования целесообразно проводить совместно коллективами специалистов разных
стран по согласованным программам.
Список литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://masters.donntu.edu.ua/