Доля отходов по отраслям промышленности РФ

- угольная промышленность – 55,5 %,

- металлургия -- 34,0 %,

- химичекая промышленность -- 5,0 %,

- электроэнергетика -- 2,0 %,

- остальная промышленность -- 3,5 %.

n Что означает горное дело.

Естественная основа существования общества — при­родная среда, т.е. совокупность объектов и условий природы, в которых протекает деятельность какого-либо субъекта. Люди добывают, перерабатывают и используют то, что мож­но получить от Земли, поэтому минеральные ресурсы занимают ве­дущее положение среди источников материального производства, а горное дело — комплекс технологических приемов, задачей которого является извлечение из земных недр полезного ископаемого и при­ведение его в состояние, пригодное для последующего использова­ния в разнообразных областях человеческой деятельности, одно из ос­новных отраслей промышленности.

Влияя на природные компоненты, человек в процессе своей дея­тельности часто нарушает естественные взаимосвязи, трансформируя их не только позитивно, но и негативно.

Изучение техногенного влияния на природу показало, что если человек своей деятельностью преобразует хотя бы один из природ­ных компонентов, то результат его трудовой деятельности всегда затрагивает две или три природные сферы, причем не обязательно в районе непосредственного приложения воздействия. Так, нараста­ющее потребление энергетического сырья изменяет природный по­тенциал не только верхней части литосферы, но и атмосферы, и гид­росферы. Для добычи и переработки одной тонны топливных ресур­сов расходуются десятки тонн пресной воды, которая составляет лишь 2 % из 1,6 млрд. км³ общего количества воды, составляющей гидросферу Земли. Только в России для сжигания добываемого из недр топлива необходимо свыше 11 млрд. т воздуха, что намного больше ежегодной биологической потребности в нем населения страны. Свыше 100 млн. автомобилей США при сжигании бензина расходуют в 2 раза больше кислорода, чем его воссоздается в при­родном обмене веществ на этой территории.

Однако вследствие того, что природа взаимодействует с обще­ством своими отдельными компонентами, создается объективная возможность «снятия» нежелательных последствий при нарушениях экологического равновесия. Природа — живой организм с саморегули­руемой взаимообусловленностью процессов, поэтому она адаптирует­ся к изменившимся условиям. Скорости саморегуляции природных систем различны в зависимости от региональных условий и характера воздействующих факторов. Познавая механизм взаимообусловленно­сти внутри природных, природохозяйственных комплексов, общество может обнаружить «противоядие» от нарушения природных процессов.

В горном деле основными видами деятельности, при которых про­исходят те или иные нарушения окружающей среды различной ин­тенсивности, являются:

• проведение горных выработок для добычи полезного ископаемо­го и обслуживания горных работ;

• транспортирование горной массы рельсовым, конвейерным, ав­тотранспортным или гидравлическим способом;

• переработка полезного ископаемого;

• складирование полезного ископаемого и минеральных отходов и их последующая утилизация;

• вентиляция горных выработок, нейтрализация и обезвреживание вредных веществ, выделяющихся в атмосферу при работе машин и оборудования, пылеподавление и пылеулавливание;

• целенаправленное изменение свойств массива горных пород, где расположена выработка (замораживание, тампонаж, термическое воздействие и т.п.);

• энергоснабжение горных предприятий;

• рекультивационные и закладочные работы;

• дренажные и водоотливные мероприятия.

Поэтому управление природопользованием в горном деле сводит­ся к двум основным направлениям:

• учету влияния горных разработок на воздушную, водную, земную среду и недра;

• изысканию методов инженерной защиты природной среды от вредного влияния горных работ.

При втором направлении в процессе горных работ следует обеспе­чивать рациональное и полное использование ресурсов недр, предуп­реждать их порчу, сохранять участки недр и земной поверхности, пред­ставляющие научный и культурный интерес, сокращать потери при добыче, транспортировке и переработке ископаемых; предотвращать деформации и истощение ресурсов земной поверхности; способство­вать сохранности водных ресурсов, предварять энергетическое загряз­нение окружающей среды, создавать горные технологии будущего.

Выбор метода инженерной защиты при ведении горных работ обус­ловлен рядом особенностей проблемы сохранения окружающей среды в горном деле по сравнению с другими отраслями промышленности и прежде всего приоритетом горного дела перед другими видами эконо­мической деятельности в данном районе.

Второй важной особенностью является временный характер гор­ных работ: при истощении месторождения полезных ископаемых они прекращаются. В связи с этим для минимизации ущерба, наносимо­го окружающей среде, проектирование и производство горных работ следует вести так, чтобы формируемые при этом новые ландшафты, сооружаемые выемки, отвалы, поверхностные комплексы, стволы, штольни и т.п. можно было в последующем использовать с макси­мальным эффектом для других народнохозяйственных целей.

Суть третьей особенности сводится к определению четких коли­чественных критериев допустимых нарушений окружающей среды, не оказывающих вредного воздействия на общую экологию района. Введение таких критериев позволяет более обоснованно защищать окружающую среду от различного рода воздействий путем устранения вредных последствий промышленной деятельности.

Несмотря на временный характер воздействия горных работ на окружающую среду, нельзя не учитывать интенсивных крупномас­штабных преобразований естественной среды в районах горной промышленности: отчуждения территорий, требуемых для сельско­го хозяйства; неблагоприятных для местных экологических систем гидрогеологических и геохимических изменений; загрязнений вредными веществами и химическими элементами почвы и водо­емов, изменения микроклимата и др. Поэтому решению проблемы охраны окружающей среды в горном деле должна предшествовать выработка четкой стратегии и тактики ее инженерной защиты от вредных воздействий.

Таким образом, дисциплина «Горное дело и окружающая среда» предназначена для изучения видов воздействия процессов горного производства на окружающую среду; норм оценки различных сред горного предприятия; способов и средств контроля состояния этих сред и мероприятий инженерной защиты природы от негативного влияния горных разработок.

n Из чего состоит окружающая среда.

Атмосфера играет важную роль во всех природных процес­сах, она не только определяет климат данной местности и планеты, но и защищает ее от вредных космических из­лучений. Современный характер газооборота сформировался около 50 млн лет назад. На 78,08 % атмосфера состоит из азота, на 20,9 % — из кислорода, на 0,93 % — из аргона, на 0,03 % — из углекислого газа. На долю остальных газов (неон, гелий, метан, ксенон, радон и др.) приходится примерно 0,06 %.

Масса газовой оболочки планеты оценивается в 51610 т, при этом доля ежегодных загрязнений, например углекислым газом, ниже 0,0003 %, для остальных загрязнителей эта цифра во много раз мень­ше. Однако делать вывод о неисчерпаемости ресурсов воздушного бассейна на основании этих данных ни в коем случае нельзя. Основ­ной причиной этого являются темпы прироста населения Земли, ко­торое по ряду оценок удваивается каждые 32 года, и интенсивное раз­витие промышленности и транспорта. Так, в глобальном масштабе постоянно растет поступление углекислого газа в атмосферу из-за интенсивного сжигания ископаемого топлива. За последние 100 лет его концентрация в атмосфере возросла с 0,029 до 0,032 %, т.е. более чем на 10 %.

Под атмосферным загрязнением понимается поступление в воз­дух газов, паров, твердых и жидких веществ, которые неблагоприят­но влияют на живые организмы и растительность, ухудшают климат Земли или наносят материальный ущерб (т.е. выводят природные системы из состояния равновесия). И хотя в атмосферу попадают сот­ни различных веществ, значимым для загрязнения оказывается весь­ма ограниченное их число. В первую очередь это газы: оксиды азота, углерода, аммиак, газообразные фреоны, а также вещества, которые могут находиться в аэрозольной и паровой фазах, например углево­дороды, ртуть.

Необходимо отметить, что загрязнение атмосферы происходит крайне неравномерно и связано с расположением основных центров добычи и потребления энергоносителей, на долю которых в Север­ном полушарии приходится около 70 % добычи и почти 90 % потреб­ления мирового объема, составляющего более 11000 млн т условного топлива.

Но и в Северном полушарии выделяются промышленные конгло­мераты, уровень загрязнения атмосферы которых может быть в тыся­чи и более раз выше среднепланетарных значений. Так, в атмосферу поступает около 150 млн т диоксида серы, что составляет около 70 кг на 1 км² поверхности планеты. Но в таких индустриальных районах, как Рурский или Донецкий, поступление диоксида серы достигает 100 т на 1 км², что превышает среднее значение в 1400 раз.

По территориальному признаку выделяют следующие виды заг­рязнений: локальные, региональные, глобальные. Первые связаны главным образом с городами и крупными промышленными района­ми. Последние распространяются на огромные территории и влияют на биосферу всей планеты. Глобальное и региональное загрязнения среды практически полностью обусловлены дальним атмосферным переносом и последующим поступлением загрязняющих веществ в другие среды: почвы, воду, биоту. Определяющим фактором являет­ся время жизни вещества или продуктов его преобразований в при­родных средах, токсичностью, способностью вызывать в этих средах отрицательные эффекты.

Скорость распространения воздушных масс при дальнем перено­се обычно составляет от нескольких сотен до тысячи километров в сутки. Поэтому на большие расстояния могут распространяться ве­щества с временем жизни в атмосфере более 0,5 суток. Заметное на­копление вещества при поступлении из атмосферы в воды и почвы происходит, если его время жизни в этих средах не менее года.

Отрицательные эффекты от загрязнения могут проявиться лишь при достаточно больших объемах выбросов, при которых накаплива­ются значительные количества и достигаются относительно высокие концентрации. Для большинства веществ такое накопление происхо­дит при выбросе не менее десятков и сотен миллионов тонн в год.

По времени жизни в атмосфере могут быть выделены две группы веществ:

• со временем жизни около года и более. Концентрация таких ве­ществ в атмосфере мало зависит от распределения источников выбросов по земному шару;

• со временем жизни порядка 10 суток и менее. Концентрация этих веществ в атмосфере тесно связана с пространственным распре­делением источников выбросов и различается для промышленных и фоновых районов на несколько порядков. Различают также загрязняющие вещества естественного и искус­ственного (антропогенного) происхождения. Среди первых особое место занимает природная пыль, играющая роль ядер конденсации водяных паров. Искусственное загрязнение атмосферы, связанное с деятельностью человека, на 90 % состоит из вредных газов и на 10 % из аэрозолей.

В последнее время всё более значимыми становятся выбросы, образующиеся при работе различных видов транспорта, особенно автомобилей. Основная доля токсичных примесей поступает в ат­мосферу с отработанными газами двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Так, в США 60 % загрязнений воздуха связано с выхлопны­ми газами автомобилей. В таких мегаполисах, как Нью-Йорк, Токио, Москва, доля загрязнения выхлопными газами достигает 90 % всех загрязнений атмосферы. При работе двигателей внутреннего сгора­ния на 1 т сгоревшего топлива приходится более 400 кг выбросов от карбюраторных двигателей и более 120 кг от дизельных. Однако дизельные двигатели выбрасывают значительное количество сажи, которая активно адсорбирует токсичные и канцерогенные веще­ства.

Следует выделить группу компонентов, поступающих в атмосфе­ру при сжигании ископаемого топлива — угля, нефтепродуктов и газа — на тепло- и электроэнергетических и других промышленных предприятиях, в транспортных средствах. Кроме продуктов реак­ции, в выбросах присутствуют и исходные вещества, так как реаль­но топливо не сгорает полностью.

Оксид серы (сернистый газ) в больших количествах попадает в ат­мосферу с дымовыми газами тепловых электростанций (ТЭС), тепло­электроцентралей (ТЭЦ) и других тепловых установок; с выхлопны­ми газами сернокислотных заводов, предприятий по переработке сырья, в котором содержится сера; с отработавшими газами транс­портных средств, имеющих двигатели внутреннего сгорания; из газо-и нефтедобывающих скважин. Концентрация рассеянного в воздухе оксида серы колеблется от тысячных долей до нескольких милли­граммов на кубический метр.

Оксид углерода также содержится в дымовых газах ТЭС, ТЭЦ и других установок, сжигающих органические вещества. Однако основной источник загрязнения атмосферного воздуха оксидом углерода — отработанные газы транспортных средств. Содержание его в атмос­ферном воздухе колеблется от десятых долей до десятков единиц.

Углеводороды относятся к одним из основных загрязнителей атмос­ферного воздуха. Этот класс веществ состоит из предельных углево­дородов неразветвленного (ряд метана) и разветвленного (изобутан, изопентан) строения, непредельных углеводородов (ряд этилена, ряд ацетилена), ароматических углеводородов (бензол, толуол, ксилол), а также производных углеводородов (например, хлорпроизводные, спирты) и других соединений. Они попадают в атмосферу с дымовы­ми газами теплоэнергетических установок, выделяются из хранилищ жидкого и газообразного топлива, из скважин для добычи нефти и газа и других источников. И опять-таки основной вклад в общее за­грязнение атмосферного воздуха углеводородами вносят отработан­ные газы транспортных средств. При этом следует учесть, что все уг­леводороды при определенных условиях могут вступать в реакции с образованием канцерогенных веществ. Под действием ультрафиоле­тового излучения Солнца углеводороды участвуют в образовании фо­тохимического смога. В атмосферном воздухе среднее содержание суммы углеводородов изменяется от единиц до десятков миллиграм­мов на кубический метр.

Среди загрязнителей из оксидов азота наиболее распространены оксид азота (II) N0 и оксид азота (IV) N02. Эти соединения поступа­ют в атмосферу с дымовыми газами теплоэнергетических и металлур­гических предприятий, с выхлопными газами заводов, производящих азотные минеральные удобрения. В то же время следует отметить, что за последние 20 лет в связи с развитием транспортных средств, име­ющих двигатели внутреннего сгорания, именно они вносят основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха оксидами азота. Содержа­ние оксидов азота в атмосферном воздухе колеблется от тысячных до десятых долей миллиграмма на кубический метр.

В связи с бурным развитием промышленности и транспорта рез­ко возросло содержание озона в приземном слое атмосферы. Источ­никами его образования являются все искрящие и генерирующие жесткое излучение установки: электросварочные машины, системы зажигания ДВС, рентгеновские аппараты, а также искрение на трам­вайных, троллейбусных линиях, линиях электропоездов и т.п. Озон не только очень токсичен (по токсичности он превосходит синильную кислоту), но и обладает свойством мутагенности, радиационным эф­фектом.

Высокотоксичен и сероводород. В атмосферу он попадает из скважин для добычи газа и нефти, серных минеральных источни­ков, с выбросами газоперерабатывающих заводов, заводов синтети­ческих волокон, целлюлозно-бумажных предприятий и др. источ­ников.

Оксиды серы, углерода и азота представляют собой кислотообра­зующие вещества. Наибольшее значение среди них, с точки зрения вклада в кислотность, имеет серная кислота. Однако возрастает роль и азотной кислоты, вклад которой в закисление осадков для Европы составляет около одной трети, а для северо-восточной части США в зимнее время может достигать 60 %.

Антропогенные выбросы соединений серы и азота характерны практически для любого вида индустриальной деятельности, а их аб­солютные потоки сравнимы с соответствующими природными геохи­мическими потоками или существенно выше последних. Мировой ан­тропогенный выброс серы в атмосферу оценивается в настоящее вре­мя в 113 млн т в год, из которых 98 млн т попадает в атмосферу в виде оксида серы (IV) SO2,3 млн т — в виде оксида серы (VI) SO3,9 млн т — в виде аэрозольных сульфатов и 3 млн т — в виде сероводорода. Выброс антропогенных оксидов азота происходит в виде оксида азота (II) NO и оксида азота (IV) NO2, при этом абсолютные количества и их соот­ношение резко зависят от режима горения и температуры пламени. Оценки размеров мирового выброса оксидов азота весьма неопределен­ны (от 40 до 90 млн т в год).

Загрязнение атмосферы было всегда нежелательно для человека, животных и растений. Концентрация дымовых газов при неблаго­приятных метеорологических условиях возрастает и приводит к об­разованию густых токсичных туманов, называемых смогом. Дело до­ходит до катастрофических случаев скопления токсических веществ, сопровождающихся тяжелыми заболеваниями и смертями. Смог не­однократно отмечался в различных местах Земного шара.

В Лондоне смог известен еще с конца прошлого века. Особенно большие бедствия принесли туманы 1952 и 1956 гг. В 1952 г. смог стоял над городом с 5 до 9 декабря, и тогда содержание вредных примесей в воздухе в 5...6 раз превышало обычный уровень. Уже че­рез 12 часов у многих жителей появились симптомы заболевания дыхательных путей, головная боль и головокружение. Для большин­ства людей, страдающих хроническим бронхитом, воздействие смо­га окончилось трагически. В январе 1956 г. смог, висевший 96 часов над столицей Великобритании, унес около 1000 жизней. Следует отметить, что после принятия в 1968 г. закона «О чистом воздухе» загрязненность атмосферы заметно снизилась.

Из-за загрязнения атмосферы уменьшается проникновение ульт­рафиолетовой части солнечного спектра, недостаток которого при­водит к развитию рахита и авитаминоза у детей.

Вредные примеси в воздухе могут вызывать отравление и гибель домашних и диких животных. В ветеринарии известно отравление овец и крупного рогатого скота выбросами алюминиевых заводов, содержащими много фтористых соединений. Оседая из воздуха, эти соединения попадают на траву, и пасущийся на ней скот заболевает фтористой катесхией. В Швейцарии вблизи такого завода за 9 лет погибло около трети всего местного скота.

В ряде мест Франции и Италии с постоянно задымленной атмос­ферой содержание фтора в листьях шелковицы в 20 раз выше нормы. Скармливание шелковичным червям листьев с высоким содержани­ем фтора приводит к атрофии желез, выделяющих шелковичную клеевину.

Фтористые и мышьяковые соединения, содержащиеся в промыш­ленных выбросах, вызывают высокую смертность пчел и снижают сбор меда. Мышьяковые отравления — причина образования язв на теле крупного рогатого скота.

В различных странах мира неоднократно отмечалась гибель диких животных, в том числе косуль, оленей, зайцев, фазанов и другой дичи, в результате заражения атмосферы сернистым газом, мышьяком, сурьмой. /

Для растений вредны такие загрязнители воздуха, как соединения серы, фтора, оксид углерода, хлор и углеводороды. Они наносят зна­чительный ущерб сельскохозяйственным и лесным угодьям, садам и паркам, нарушая процесс фотосинтеза, замедляя рост и развитие ра­стений, которые постепенно чахнут и гибнут. Установлено, что даже незначительные дозы сернистого ангидрида отрицательно сказыва­ются на растениях. Наиболее подвержены вредному действию про­мышленных газов хвойные породы деревьев.

Как правило, в большинстве городов СНГ вокруг предприятий и вдоль магистралей концентрация сернистого газа, диоксида азота, оксида углерода и пыли ниже ПДК (в расчете на человека) и не пред­ставляет для него особой опасности. Однако для растительности та­кое количество газа, особенно сернистого, и пыли не безразлично. Влияние кислоты на растения может носить различный характер: быть острым или хроническим, прямым или косвенным, через почву, однако в любом виде оно негативно отражается как на развитии от­дельного растения, так и на растительной экосистеме в целом.

Можно выделить три механизма влияния оксида серы на расти­тельность. В первом случае SO2, проникая внутрь листа, нарушает процесс фотосинтеза, связывая, в частности каталитически, активное железо. При втором механизме SО2, проникая в клетки и растворяясь там, изменяет рН клеточной среды, подкисление которой, уменьшая стабильность биоколлоидов и даже коагуляцию их, сильно отражает­ся на состоянии клеток, обусловливая их повреждение и отмирание. В соответствии с третьим механизмом в листьях происходит посте­пенное накопление серы, приводящее к сульфатному отравлению, наступает хлороз и некроз (отмирание).

В зависимости от концентрации газов и длительности их воздей­ствия различают три вида повреждения растений: острое, хроническое и скрытое (физиологическое). Острое поражение возникает при дей­ствии на растения высоких концентраций в течение краткого перио­да (минуты или часы). При этом происходят необратимые процессы в ассимиляционных тканях, приводящие к нарушению газообмена и гибели растения. Острое поражение легко диагностируется визуаль­но, по внешнему состоянию растения (изменение окраски листьев, их опадение и др.).

Хроническое поражение растений — результат длительного (пе­риодического или систематического) воздействия небольших кон­центраций SO2. При этом характерны уменьшение размеров ассими­ляционных органов, снижение прироста, преждевременный листо­пад, прекращение плодоношения и др. Одновременно нарушается в течение длительного времени газообмен.

Скрытые (или физиологические) повреждения имеют место при длительном воздействии незначительных концентраций. При отсут­ствии визуально наблюдаемых симптомов снижается жизнедеятель­ность растений: нарушаются рост и функции организма, например, снижается интенсивность газообмена.

Из зерновых культур к этому газу наиболее чувствительны ячмень и овес, из овощных — шпинат, капуста, редис, салат. Из-за загрязнения атмосферы заметно падает урожайность таких культур, как картофель, сахарная свекла, томаты, бобы, апельсины, виноград, арахис, соя, табак.

Сернистый ангидрид, взаимодействуя с водой и парами воздуха, в виде сернистой кислоты попадает на строительные материалы, спо­собствуя старению и разрушению зданий. Кислотосодержащие дож­ди и пары вызывают коррозию металлов.

По подсчетам специалистов общая годовая стоимость потерь от загрязнения атмосферы только во Франции составляет 4 % нацио­нального дохода, в США — 3 %, в Японии — до 8 %. Это одна сторона экономического ущерба. Другая сторона связана с потерей большого количества ценного сырья, поступающего в воздух вместе с промыш­ленными выбросами. Подсчитано, что если добиться полной очист­ки выбрасываемых газов от сернистого ангидрида, то можно получить дополнительное количество серы, которое перекроет все потребнос­ти в ней.

 

n Антропогенное влияние на окружающую среду.

- при добыче полезных ископаемых.

- Других видах деятельности человека.

 

Задачи и значение курса в подготовке горного инженера (1 час).

n Основные направления в подготовке.

- ресурсосбережение.

- Безотходная и малоотходная технологии.

- Биотехнология

- Утилизация и детоксикация отходов, 12-15 млрд. тн. твёрдых отходов, 160 млрд.тн. жидких, 100 млн тн. газообразных (СССР, 80-е годы).

Лекция № 2, (2 часа).

- Законодательство в области охраны природы (2 часа).

n ФЗ РФ «Об охране окружающей среды» от 10.01.02 г.

Глава I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Статья 1. Основные понятия

Статья 2. Законодательство в области охраны окружающей среды

Статья 3. Основные принципы охраны окружающей среды

Статья 4. Объекты охраны окружающей среды