Экологические проблемы почвы

Истощение почв связано со снижением доступности элементов минерального питания растений - биофилов: К, Mg, Ca, P и некоторых микроэлементов.

Дегумификация - процесс снижения содержания гумуса, особенно гуминовых кислот, который возникает, в основном, как следствие эрозии.

Подкисление почв возникает при внесении в почву избыточного количества минеральных удобрений или выпадении кислотных осадков.

Оглеение почв активизируется при застое вод и приводит к накапливанию восстановленных форм Fe и Mn.

Осолонцевание происходит при увеличении в почвенном поглощающем комплексе доли натрия. При этом повышается степень пептизируемости коллоидов и илистого вещества. Процесс связан с поступлением солей из почвообразующих пород, грунтовых и поверхностных вод при орошении земель

Деградация минеральной основы почв - процесс разрушения почвенных агрегатов и необратимого изменения минерального состава почв. Он протекает в результате потери естественных элементов питания растений, выноса из почвы тонкодисперсных частиц, агролессиваже.

Значительный ущерб также связан с отчуждением земель на несельскохозяйственные нужды связано со строительством и расширением городов и населенных пунктов, промышленных предприятий, дорог, различного вида путепроводов и т.п. Масштабы такого отчуждения весьма велики. В настоящее время под предприятиями, поселениями, транспортными сооружениями и коммуникациями связи находится около 60 млн. га.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Воздействие горного  производства на биосферу.

 

Для всех способов разработки месторождений характерно воздействие на биосферу, затрагивающее практически все её элементы: водный и воздушный бассейны, землю, недра, растительный и животный мир.

Это воздействие может быть как непосредственным (прямым), так и косвенным, являющимся следствием первого. Размеры зоны распространения косвенного воздействия значительно превышают размеры зоны локализации прямого воздействия и, как правило, в зону распространения косвенного воздействия попадает не только элемент биосферы, подвергающийся непосредственному воздействию, но и другие элементы.

 В процессе горного производства  образуются и быстро увеличиваются  пространства, нарушенные горными выработками, отвалами пород и отходов переработки и представляющие собой бесплодные поверхности, отрицательное влияние которых распространяется на окружающие территории.

В связи с осушением месторождений и сбросом дренажных и сточных вод (отходов переработки полезных ископаемых) в поверхностные водоёмы и водотоки резко изменяются гидрогеологические и гидрологические условия в районе месторождения, ухудшается качество подземных и поверхностных вод. Атмосфера загрязняется пылегазовыми организованными и неорганизованными выбросами и выделениями различных источников, в том числе горных выработок, отвалов, перерабатывающих цехов и фабрик. В результате комплексного воздействия на указанные элементы биосферы существенно ухудшаются условия произрастания растений, обитания животных, жизни человека. Недра, являясь объектом и операционным базисом горного производства, подвергаются наибольшему воздействию. Так как недра относятся к элементам биосферы, не обладающим способностью к естественному возобновлению в обозримом будущем, охрана их должна предусматривать обеспечение научно обоснованной и экономически оправданной полноты и комплексности использования.

Воздействие горного производства на биосферу проявляется в различных отраслях народного хозяйства и имеет большое социальное и экономическое значение. Так, косвенное воздействие на земли, связанное с изменением состояния и режима грунтовых вод, осаждением пыли и химических соединений из выбросов в атмосферу, а также продуктов ветровой и водной эрозии. Приводит к ухудшению качества земель в зоне влияния горного производства. Это проявляется в угнетании и уничтожении естественной растительности, миграции и сокращении численности диких животных, снижении продуктивности сельского и лесного хозяйства, животноводства и рыбного хозяйства.

В настоящее время не представляется возможным дать сравнительную количественную оценку влияния на окружающую среду горного производства и других видов деятельности человека, поскольку отсутствуют научно-методические основы для такого сравнения. Применение же различных частных критериев не позволяет получить однозначный ответ на этот вопрос.

Так, если сравнивать абсолютные затраты на строительство очистных сооружений в цветной и чёрной металлургии, теплоэнергетической и горнодобывающей промышленности США, то наибольшие затраты приходятся на теплоэнергетику. По относительной доле этих затрат в общих капиталовложениях на первое место выходит цветная металлургия.

По общим затратам на борьбу с загрязнением окружающей среды в США, например, лидирует целлюлозно-бумажная промышленность, далее идёт энергетика, цветная и чёрная металлургия. Однако эти критерии не учитывают всех аспектов прямого и косвенного воздействия горного производства на окружающую среду и поэтому не могут считаться достаточно объективными.

В таблице 1 дана качественная сравнительная оценка воздействия на окружающую среду некоторых видов промышленного производства.

Таблица 1

Сравнительная оценка воздействия различных видов промышленного

производства на  окружающую среду

 

Отрасль промышленности	Воздействие отраслевой промышленности на элементы биосферы
	воздушный бассейн	водный бассейн		земная поверхность		флора, фауна	недра
		поверхностные воды	подземные воды	почвенный покров	ландшафт
Химическая и нефтехимическая	Си	Си	Ср	Ср	Н	Ср	Н
Металлургическая	Си	Си	Н	Ср	Н	Ср	О
Целлюлозно-бумажная	Ср	Си	Н	Н	О	Н	О
Топливно-энергетическая	Си	Си	Н	Н	Н	Н	О
Строительство	Н	Н	Н	Ср	Ср	Н	Н
Транспорт	Ср	Ср	Н	Н	Н	Н	О
Горнодобывающая	Ср	Си	Си	Си	Си	Ср	Си

                Примечание: О – отсутствие воздействия,

                                       Н – незначительное воздействие,

                                       Ср – воздействие средней силы,

                                       Си – сильное воздействие.

Как следует из этой таблицы, горное производство оказывает наибо-

лее широкое воздействие на биосферу, затрагивающее практически все её элементы. В то же время воздействие некоторых видов деятельности на отдельные элементы биосферы проявляется более интенсивно.

 

 

            Ввоздействия горного производства на окружающую среду

 

Некоторыми авторами сделана попытка классифицировать воздействие горного производства на окружающую среду.

Японский учёный М. Накао разделяет негативное воздействие горного производства на окружающую среду на следующие группы:

1 - осадка земной поверхности  вследствие образования подземных  пустот и полостей, которые возникают при извлечении полезных ископаемых и откачке шахтных вод;

2 - ущерб сельскому хозяйству  и рыболовству от воздействия  откачанных шахтных вод;

3 -  ущерб сельскому хозяйству и лесоводству от выделений газов, содержащих сернистые оксиды;

4 – ущерб живым существам. Строениям  и земельным угодьям вследствие  образования терриконов, отстойников шахтных води складирования отходов.

Эта классификация является очень узкой и не отражает всех особенностей воздействия горного производства на окружающую среду.

Польские специалисты Е. Малара, Т. Скавина, и З. Боярский считают что это воздействие вызывают геомеханические, гидрологические, химические, физико-механические и термические изменения в окружающей среде.

Геомеханические изменения обусловлены:

1. Строительством карьеров, отвалов, отстойных водоёмов, различных насыпей и траншей.

2. Деформацией поверхности в  результате ведения горных работ.

3. Хранением отходов обогатительных фабрик.

               4. Монтажными работами, работой тяжёлого  оборудования и др.

В результате этого воздействия происходят: изменения рельефа местности, геологической структуры массива горных пород, почвы и строительного полотна; механические повреждения почвы, ликвидация почвы и создание беспочвенных местностей; повреждения строительных объектов и инженерных сооружений.

Гидрологические изменения обусловлены:

1. Дренажным воздействием подземных и открытых горных выработок.
2. Деформацией поверхности в  результате ведения горных пород.
3. Строительством карьеров, отвалов, водоёмов, различных насыпей и траншей.
4. Смещением русел рек, строительством водоёмов, перепадов и других гидротехнических сооружений.
5. Загрязнением вод.
6. Использованием подземных вод для различных целей.
7. Дренированием месторождений.

В результате этого воздействия происходят: изменения положения и движения уровня подземных вод и гидрографической сети; ухудшение качества вод мелкозалегающих водоносных горизонтов, геолого-инженерных условий строительного полотна, водного режима почвенного слоя; уменьшение ресурсов подземных вод; увеличение суффозии и механического уплотнения грунтов; изменения морфодинамического режима рек; создание пойм.

Химические изменения обусловлены:

1. Эмиссией газов и химически активной пыли.
2. Сбросом засоленных и загрязненных вод.
3. Воздействием токсичных компонентов, содержащихся в породных отвалах и хвостохранилищах.

В результате этого воздействия происходят: изменения состава и  свойств атмосферного воздуха, вод и почвы.

Физико-механические изменения обусловлены:

1. Эмиссией пыли и  аэрозолей.
2. Сбросами вод, загрязненных суспензией и гидрозолями.

В результате этого воздействия происходят: изменения состава и  свойств атмосферного воздуха, вод и почв;  калькуляция русел и водотоков.

Термические изменения обусловлены:

1. Загрязнением воздуха.
2. Сбросом подогретых вод.
3. Нагнетанием  подогретых вод в массив горных пород.

В результате этого воздействия   происходят: изменения качества атмосферного воздуха и  водного  бассейна.

Классификация, предложенная польскими специалистами,  представляется  недостаточно удачной по следующим причинам:

1. Неясны  принципы, положенные в основу  классификации типов  изменений, так как одни и те же  причины обусловливают  различные изменения в окружающей среде.
2. Одни и те же результаты  воздействия горного производства  отнесены в различные классы.

Более целесообразно  классифицировать воздействие горного производства на окружающую среду по отдельным элементам биосферы. Основные виды и результаты воздействия горного производства  на биосферу приведены в табл.2.

Таблица 2

Основные виды и результаты воздействия горного

производства на биосферу.                  

Элементы биосферы	Воздействие на элементы биосферы	Результат воздействия
1	2	3
Водный бассейн: воды подземные	Осушение месторождения, сброс сточных и дренажных вод	Уменьшение запасов подземных, грунтовых и поверхностных вод. Нарушение гидрогеологического и гидрологического режимов водно-
1	2	3
		го бассейна.
воды поверхностные	Осушение и перенос поверхностных водоёмов и водотоков, сброс сточных и дренажных вод, водозабор для технических и бытовых нужд предприятий.	Загрязнение водного бассейна сточными и дренажными водами. Ухудшение качества вод в результате неблагоприятных изменений гидрохимических и биологических режимов поверхностных и подземных вод.
Воздушный бассейн	Организованные и неорганизованные выбросы в атмосферу пыли и газов.	Загрязнение (запыление и загазовывание) атмосферы.
Земли почвы	Проведение горных выработок, сооружение отвалов, гидроотвалов, хвосто- и водохранилищ. Строительство промышленных и гражданских зданий и сооружений.  Прокладка дорог и других видов коммуникаций.	Деформация земной поверхности. Нарушение почвенного покрова. Сокращение площадей продуктивных угодий различного назначения. Ухудшение качества почв. Изменение облика территории. Изменение состояния грунтовых и поверхностных вод. Осаждение пыли и химических соединений вследствие выбросов в атмосферу. Эрозионные процессы.
Флора и фауна	Промышленное и гражданское строительство. Вырубка лесов. Нарушение почвенного покрова. Изменение состояния грунтовых и поверхностных вод. Запыление и загазовывание атмосферы. Производственные и бытовые шумы.	Ухудшение условий обитания лесной, степной и водной флоры и фауны. Миграция и сокращение численности диких животных. Угнетение и сокращение видов дикорастущих растений. Снижение урожайности сельскохозяйственных культур. Снижение продуктивности животноводства рыбного и лесного хозяйства.
Недра	Проведение горных выработок. Извлечение полезных ископаемых, вмещающих и вскрышных пород. Осушение месторождения. Обводнение участков месторождения. Возгорание полезных ископаемых и пустых пород. Захоронение вредных веществ и отходов производства. Сброс сточных вод.	Изменение напряжённо-деформированного состояния массива горных пород. Снижение качества полезных ископаемых и промышленной ценности месторождений. Загрязнение недр. Развитие карстовых процессов. Потери полезных ископаемых.

 

 В настоящее время  месторождения твердых полезных ископаемых  разрабатываются в основном  тремя  способами: открытым, подземным и  геотехническим. В будущем значительные перспективы имеет подводная добыча полезных ископаемых со дна морей и океанов.

Академик Н.В. Мельников отмечал, что генеральным направлением  развития  горнодобывающих отраслей является  обеспечение опережающего роста  прогрессивного открытого способа добычи,  на долю  которого в  производстве угля, руд и  нерудного сырья приходится 75%.   Подземным способом  целесообразно  добывать коксующиеся и ценные энергетические угли, залегающие на  больших глубинах,  железные и марганцевые руды, а  также  жильные руды  цветных металлов,  калийные соли и часть  фосфатного сырья.

Академик  В.В. Ржевский выделяет  открытые  разработки залежи полезного  ископаемого относительно  земной  поверхности:

1. Поверхностного вида, т.е. залежи ,  непосредственно выходящие  на поверхность или  расположенные под  насосами  небольшой( до 20- 30 м) мощности. Залегание -  горизонтальное или пологое.

К этому виду  относится большинство разработок россыпей,  природных строительных горных работ,  значительная часть угольных и  небольшая часть рудных разработок.

2. Глубинного вида, т.е. залежи,  расположенные значительно ниже  господствующего уровня поверхности; мощность толщи пустынных пород может составлять от 30 до 250 м. Залегание  чаще наклонное или  крутое.

К этому виду  относится большая часть  рудных, нерудных и  частично угольных разработок.  Карьеры постепенно  углубляются; их  конечная глубина может достигать 400-700 м. Такими карьерами разрабатываются все типы  горных пород.

3. Нагорного вида , т.е. залежи,  расположенные выше  господствующего уровня  поверхности на возвышенности или склоне горы. К этому виду относятся в основном  разработки различных руд и сырья для  стройиндустрии. Полезные  ископаемые и вскрышные породы в основном скальные.
4. Нагорно-глубинного  вида, т.е. залежи,  одна  часть  которого  расположена выше, а другая – ниже  господствующего уровня земной  поверхности. Залегание может быть согласным или несогласным с рельефом косогора. Залежь может занимать всю или часть возвышенности ( склона горы ).

 К этому виду относятся  разработки руд, угля и сырья  для  стройиндустрии. Полезные ископаемые чаще всего скального или полускального типа.

5. Подводного  вида, т.е. залежи, кровля и почва которых расположены ниже открытого уровня воды. Покрывающие породы  имеют  обычно небольшую мощность. К  данному виду относятся, в частности, разработки в поймах рек и озер. Породы чаще всего мягкие или полускальные.