ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И СОЦИАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ МЕТОДОВ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ГЕОТЕХНОЛОГИЙ (ФХГ)

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И СОЦИАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ МЕТОДОВ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ГЕОТЕХНОЛОГИЙ (ФХГ)

Технологам нельзя забывать, что биосфера способна самонастраиваться только до определённого предела, после чего она может погибнуть. Акад. Н.Н. Моисеев предупреждал «человек подошёл к пределу. Один неосторожный шаг и человечество погибнет». Именно качество окружающей среды в районе действия горно-металлургических предприятий в значительной мере определяет уровень здоровья населения. Прежде всего, это связано с большим объемом поступлений в окружающую среду (при низком уровне контроля) промышленных выбросов и отходов, недостаточной оснащенностью контролирующих служб и фактически отсутствием единой государственной информационно-аналитической системы оценки ущерба здоровью населения, связанного с действием конкретных предприятий.

Отходы цветной, черной, нефтехимической промышленности, горнодобывающих предприятий дают наибольшее количество токсичных образований. Так, в РФ ежегодно образовывается более 75 млн. т опасных отходов (18% утилизируются, а более 65% направляются в специальные хранилища). Площадь почвенного покрова загрязненного тяжелыми металлами и фтором, достигла 3,6 млн. га, а площадь почвенного покрова с высокой степенью загрязнения составила 253 тыс. га [1, 2].

На уровень рациональности и экологической безопасности пользования ресурсами существенное влияние оказывают технологии добычи и переработки полезных ископаемых. Для разработки ряда месторождений и переработки полезных ископаемых используются устаревшие технологии, в результате применения которых эксплуатация недр негативно воздействует на окружающую среду, вплоть до возникновения техногенных экологических катастроф.

В качестве примера можно привести разработку месторождений калийных солей в Соликамском и Березниковском районах Пермской области. Отвалы калийного производства, состоящие из каменной соли с различными примесями, представляют интенсивный источник загрязнения окружающей среды и прежде всего подземных и поверхностных вод. Река Кама вплоть до верхнего бьефа Камской ГРЭС засолена (в межень до 2 2,5 г/дм³) [3].

Основными экологическими проблемами России являются: загрязнение водных объектов (Поволжье, Урал, Кузбасс, Северный Кавказ); загрязнение атмосферного воздуха в результате выбросов промышленных предприятий (гг. Норильск, Нижний Тагил, Магнитогорск, Новокузнецк, Череповец и др.); постоянно увеличивающееся количество отходов производства и потребления, в том числе токсичных (Московская, Кемеровская, Тюменская, Ярославская области и др.); загрязнение почв, опустынивание и деградация растительного покрова на многих территориях, сокращение видового состава флоры и фауны.

В современных условиях промышленного роста в России возможны осложнения экологической ситуации в отдельных регионах и, как следствие, возникновение острых социально-экологических проблем в сфере здоровья населения, качества жизни, занятости и т.п.

Сделать социально-экологическую «цену» промышленного роста достаточно приемлемой наряду с мероприятиями государственного и общественного порядка может:

• 
  приоритетная поддержка высокотехнологичных экологически «чистых» производств;
  
• 
  реальное стимулирование разработки и внедрения новых высокоэффективных природоохранных технологий.
  

Методы ФХГ имеют свои известные возможности и приоритеты социального и экологического характера.

Необходимо рассмотреть взаимосвязи традиционных и ФХГ методов с основными видами природных ресурсов, поскольку каждая технология сопровождается определенными экологическими нарушениями и масштабами воздействия на окружающую среду, которые необходимо оценить по всей цепочке добычи, транспорта и первичной переработки.

В процесс добычи вовлекаются полезные ископаемые, подземные и поверхностные воды, растительность, животный мир и воздушная среда в районе месторождения. Под горный отвод предприятия ФХГ отчуждаются земли, на которых проводится бурение скважин, включение их в работу, в результате чего возможны деформация и загрязнение поверхности земли. Кроме того, при любом методе добычи существует потери полезного ископаемого, которые также следует учитывать при оценке метода разработки месторождения.

К настоящему времени широко применяются скважинное подземное и кучное выщелачивание урана, кучное выщелачивание золота, выполнен определенный объем опытных и опытно-промышленных работ по скважинному подземному выщелачиванию золота, алюминия, никеля. Достаточно широко применяется скважинная гидродобыча строительных песков, выполнены крупномасштабные исследования скважинной гидродобычи железных руд.

Методы ФХГ объективно находятся на стартовом рубеже начала широкомасштабного внедрения в производство при соответствующей поддержке государственных органов (финансирование научно-исследовательских, опытно-конструкторских, опытно-промышленных работ, налоговые льготы для частного капитала, инвестирующего создание и эксплуатацию предприятий ФХГ).

С точки зрения охраны окружающей среды прогрессивность методов ФХГ заключается не в предотвращении воздействия на среду вообще, что сдерживало бы внедрение современных методов и ввод новых мощностей, а в снижении уровня вредного влияния и защите экологических систем от нагрузок, превышающих допустимые пределы.

В самой сущности новых методов заключено требование охраны окружающей среды. Добыча через скважины позволяет исключить отвалы, а последующая рекультивация – сохранить пахотные земли. Однако даже коренное изменение технологии добычи не исключает проблемы регулирования качества среды, а лишь изменяет характер и уровень воздействия на окружающую среду. Поэтому остаются вопросы контроля и регулирования качества загрязнения среды. Контроль охраны окружающей среды сопряжен, прежде всего, с определением допустимого уровня воздействия вредных веществ, т.е. ПДК этих веществ в объектах внешней среды.

В общемировой проблеме охраны окружающей среды до настоящего времени нет единого критерия выбора мер по борьбе с загрязнением. В ряде стран мира ведутся попытки использовать в качестве критерия оценку затрат на мероприятия по улучшению охраны окружающей среды и выгод, получаемых от сохранения ее чистоты. Однако разработка такого подхода встречает ряд трудностей. Затраты на улучшение охраны окружающей среды можно установить путем оценки мероприятий по уменьшению выбросов и изменению технологических процессов. Несравненно труднее оценить предотвращенный ущерб, так как многие из воздействий загрязнителей практически не могут быть измерены (на здоровье людей, эстетику, моральный фактор и т.п.). В настоящее время нет методики всесторонней объективной оценки ущерба от загрязнения окружающей среды, поэтому принятые решения базируются на оценке экономической стоимости и технологической рациональности различных вариантов регулирования для обеспечения требуемых условий охраны окружающей среды.

Проблема регулирования охраны окружающей среды включает вопросы обеспечения требуемого качества водной и воздушной среды, а также рационального использования недр и имеет ряд специфических особенностей, которые определяют подход к выбору метода регулирования.

В качестве примера на рис. 1 и рис. 2 приведен состав геоэкологических исследований при разведке, эксплуатации и ликвидации месторождения урана, отрабатываемого методом скважинного поземного выщелачивания (СПВ) [5].

На стадии разведки месторождения основной целью геоэкологических исследований является изучение природных геоэкологических условий месторождения, под которыми понимают группу факторов, способствующих надежной изоляции технологических растворов в водоносных горизонтах рудных залежей.

Надёжность изоляции технологических растворов в рудоносном водоносном горизонте обеспечивается благоприятными сейсмическими, геолого-структурными, литолого-фациальными, геохимическими, гидродинамическими и гидрогеохимическими природными факторами.

Техногенное изменение геологической среды происходит в результате нагнетания в рудоносные водоносные горизонты технологических растворов кислот и солей (объем закачанных растворов в одну закачную скважину за время эксплуатации колеблется в пределах 60 95 тыс.м³) и выщелачивания ими из пород главных и второстепенных элементов.

В области прямого техногенного воздействия в зависимости от мощности рудоносного горизонта происходит полное или частичное замещение природных вод технологическими растворами. В результате в недрах формируются техногенные воды сложного химического состава.

Геоэкологические исследования на стадии эксплуатации месторождений это: изучение характера изменения геологической среды под влиянием техногенных процессов; изучение процессов формирования химического состава и физико-химических свойств загрязненных вод (остаточных технологических растворов); разработку системы надежного контроля над распространением технологических растворов в гидрогеологической структуре в процессе разработки месторождения.

В рамках геоэкологических исследований предусматриваются: лабораторные исследования взаимодействия пород с остаточными растворами; теоретические и экспериментальные исследования по определению сорбционных свойств пород; исследование процессов миграции остаточных растворов с проверкой результатов в лабораториях и натурных условиях; обоснование технических решений по защите поверхности и воздушного бассейна на добычных полигонах; постоянный контроль состояния остаточных растворов и их миграции после отработки участков месторождений; выдача исходных данных для составления природоохранных мероприятий.

растворов в водоносных горизонтах рудных залежей.

Надежность изоляции технологических растворов в рудоносном

Рисунок 1 - Схема проведения экологического мониторинга на урановых месторождениях