Экологигеские технологии и инновации
УДК 502.17 (571.56)
ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИРОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ В УСЛОВИЯХ ЯКУТИИ
В. В. Иванов, заместитель директора НИИ Прикладной экологии Севера СВФУ им. М. К. Аммосова, v.v.ivanov@mail.ru
В статье на основе анализа геоэкологических условий разработки месторождений полезных ископаемых в различных природно-климатических зонах Якутии обобщены особенности экосистем региона и основные условия минимизации воздействия на экосистемы. Приводятся результаты многолетних исследований по решению проблемы нормализации условий работы по пылевому фактору на угольных шахтах путем использования температурного градиента при взаимодействии пылинки с отрицательной и капли жидкости с положительной температурами. Теоретические расчеты и лабораторные эксперименты позволили установить зависимость изменения силы адгезии и смачивания при повышении температуры воды. Рекомендованы различные природоохранные мероприятия при открытых и подземных горных работах, средства пылеподавле-ния и схемы минимизации эрозионных процессов.
On the basis of the analysis of geo-ecological conditions of mining in different nature and climatic zones of Yakutia, peculiar features of ecosystems of this region and main directions for minimization of anthropogenic impact on ecosystems have been examined. The results of many years of studies dedicated to normalizing the dust level in coal mines by using the temperature gradient in interaction between a particle of dust with negative temperature and a droplet with positive temperature are given. Theoretical calculations and laboratory experiments have allowed us to determine the dependency of adhesive strength and wetting on increase of water temperature. Various nature conservation measures, means of dust suppression and systems of erosion minimization have been recommended for surface and underground mining.
Ключевые слова: природно-техногенные экосистемные комплексы, недропользование, многолетняя мерзлота, термоэрозионные явления, силы адгезии, геоэкологические условия.
Keywords: nature and technogenic ecosystem complex, subsurface resources development, permafrost, thermal erosion, adhesion strength, geo-ecologi-cal conditions.
Введение. В силу значительно пониженной сопротивляемости к внешним воздействиям и низкой способности к самовосстановлению, естественные экосистемы Якутии при недропользовании преобразовываются в природно-техногенные экосистемные комплексы (ПТЭСК) более низкого уровня с нарушенными взаимосвязями основных компонентов [1—4 и др.]. Недропользование в условиях криолитозоны объективно выступает в качестве наиболее мощного источника отрицательного воздействия на окружающую среду. В связи с этим, при расширении масштабов недропользования, которое планируется в ближайшие годы, наиболее актуальными являются исследования влияния геоэкологических факторов на повышение эффективности природоохранных мероприятий в условиях Якутии.
Так, например, месторождения россыпного золота, касситерита, россыпи алмазов, платины располагаются в долинах малых и средних порядков, в отложениях речных террас, бортах долин, реже на водоразделах при глубине залегания от одного до десятков метров от поверхности земли. Форма залегания в большинстве случаев пластооб-разная, протяженность россыпей достигает до 10 км, а ширина до сотен метров. При этом для условий залегания россыпных месторождений в экосистемных комплексах (ЭСК) тундровых низменностей Якутии характерны сильнольдистые отложения, подземные повторножильные льды, что предопределяет интенсивное развитие термоэрозии при нарушении почвенно-растительного покрова.
Месторождения рудного золота, олова (касситерита), железных руд, кимберлитовые трубки тяготеют к мор-фоструктурам положительного знака (плато, низко-, сред-негорный рельеф), вершинным и водораздельным поверхностям. Глубина залегания рудных тел различной конфигурации и их мощность изменяется от одного до сотен метров. Геоэкологические условия изменяются в зависимости от особенностей расположения месторождений в тех
или иных ландшафтно-геоморфологических типах экосистемных комплексов. Например, для ЭСК вершинно-водораздельных поверхностей и горных склонов характерны развитие сплошной многолетней мерзлоты (СММ) до 600—800 м свыше и распространение слабольдистых горных пород. На ЭСК пойменно-русло-вых уровней многолетняя мерзлота достигает до 150—500 м, встречаются подземные подрус-ловые таликовые зоны. А на низменностях северной тайги на экосистемных комплексах пла-корных поверхностей и пологих склонов распространена сплошная двухъярусная мерзлота.
Коренные месторождения алмазов, которые в основном расположены в вершинных
и водораздельных поверхностях среднесибирского плоскогорья, отличаются своеобразной формой залегания в виде кимберлитовых трубок различной конфигурации, углубляющихся до тысяч метров от поверхности. На глубине 250—300 м здесь залегает зона распространения подземных минерализованных вод, что создает сложности при добыче.
Обсуждение результатов исследования. Нами на основе анализа условий ведения горных работ в различных природно-климатических зонах Якутии обобщены особенности экосистем региона и основные условия минимизации воздействия этих работ на экосистемы (табл. 1). Выявлено, что наиболее актуальны-
Таблица 1
Основные условия минимизации воздействия на экосистемы
Компоненты экосистем Особенности экосистем Якутии Требования, которые необходимо учитывать при недропользовании
Многолетне-мерзлые горные породы Низкая отрицательная, местами знакопеременная температура пород Льдистость пород, наличие линз льда Зависимость температуры пород от наличия термоизолирующего слоя Особые требования при выборе технологии разработки месторождений; Повышенные требования по снижению пылеобразования при горных работах; Минимально-возможные обнажения почвенно-растительного покрова; Необходимость изоляции бортов выработок с льдистыми включениями для минимизации процессов термоэрозии
Атмосферный воздух Экстремальные температурные показатели Вертикальная температурная стратификация Низкая самоочищаемость Особые требования к условиям эксплуатации горной и транспортной техники; Специальные способы и средства для снижения пылевыделе-ний при горных работах; Необходимость пересмотра нормируемых показателей
Поверхностные воды Длительный ледостав Низкая температура воды Низкая самоочищаемость Особые требования по эксплуатации водных объектов; Необходимость разработки специальных способов и средств биологической очистки сточных вод; Необходимость пересмотра нормируемых показателей
Почвенный покров Особый гидротермический режим Малая мощность профиля Низкая устойчивость к техногенному воздействию; Низкая самоочищаемость Высокая способность к загрязняемости Необходимость снижения техногенного воздействия на прилегающих к горному отводу территорий (снижение объемов выбросов, ограничение использования тяжелой техники вне зоны горного отвода); Необходимость разработки специальных способов биологической рекультивации нарушенных земель; Необходимость пересмотра нормируемых показателей
Растительный покров Низкая биопродуктивность Низкая устойчивость к техногенному воздействию и медленное восстановление. Особая чувствительность к химическому загрязнению Необходимость снижения техногенного воздействия на прилегающих к горному отводу территорий (снижение объемов выбросов, ограничение использования тяжелой техники вне зоны горного отвода); Необходимость разработки специальных способов биологической рекультивации нарушенных земель; Необходимость пересмотра нормируемых показателей
Животный мир Низкое биоразнообразие Низкая плотность населения Необходимость снижения техногенного воздействия на прилегающие к горному отводу территорий (снижение объемов выбросов, ограничение использования тяжелой техники вне зоны горного отвода, ограничение охоты)
ми условиями экологически безопасного ведения горных работ наряду с совершенствованием технологии добычи полезных ископаемых являются вопросы минимизации развития термоэрозии, снижения пылевых выбросов и рекультивация нарушенных земель с учетом природных особенностей криолитозоны.
Преобразования природной среды при недропользовании происходят в несколько этапов. При этом временной отрезок развития каждой стадии зависит от многих факторов как природных, горно-геологических условий залегания месторождений, так и технологических и экономических.
Наиболее значительные изменения природная среда претерпевает при полном развертывании горных работ, когда предприятие начинает добывать минеральное сырье в предусматриваемых проектом максимальных объемах. На данной стадии использование мощной горной техники достигает предельных показателей для конкретных горно-технических условий. Стадия характеризуется максимальным воздействием на природную среду. В пределах горного отвода наблюдается значительное преобладание техногенной составляющей (горные выработки, отвалы пустых пород, хвостохра-нилища, промышленные площадки с различными сооружениями, инженерные сети, вахтовые поселки и т. д.). Происходит полное преобразование рельефа с разрушением почвенно-растительного покрова почти по всей площади горного отвода, что вызывает развитие термоэрозионных явлений, особенно характерных для экосистемных комплексов тундры, поймен-но-русловых уровней, горных склонов всех географических зон Якутии.
В пределах горного отвода ненарушенный почвенный покров и естественная растительность обнаруживаются только на очень небольших участках, занимающих мизерную долю от всей площади преобразованной территории.
В результате загрязнения атмосферы пыле-газовыми выбросами при эксплуатации горной техники, производстве буро-взрывных работ наблюдаются превышение ПДК некоторыми тяжелыми металлами в воде, почвенном покрове, тканях растений, мелких млекопитающих. Максимальные выбросы в атмосферу, сбросы загрязнителей в поверхностные воды, значительные изменения рельефа местности, образования огромных объемов отходов производства (отвалы пустых пород, хвостохрани
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.