механизм влияния горного дела на биосферу. МЕХАНИЗМ ВЛИЯНИЯ ГОРНОГО ДЕЛА НА БИОСФЕРУ. Механизм влияния горного дела на биосферу
 Скачать 30.03 Kb.
|
|
МЕХАНИЗМ ВЛИЯНИЯ ГОРНОГО ДЕЛА НА БИОСФЕРУ Горное дело воздействует на биосферу в течение порядка 10 тыс. лет. Первые вещественные доказательства о добыче полезных ископаемых — горном деле имеют возраст 6 тыс. лет, хотя технические возможности время от времени увеличивают глубину наших представлений о горных технологиях древности. Горное дело более других занятий человека связано с окружающей средой и ее экосистемами, поскольку функционирует на стыке Земли: атмо-, гидро- и литосфер Земли и по своему существу выполняет задачи, противоположные природным процессам формирования месторождений. Знание закономерностей образования месторождений позволяет оптимизировать технологические процессы добычи и переработки руд. Горное дело является интегральным понятием, объединяющим все процессы, связанные с производством минерального продукта, — от извлечения сырья из недр до получения конечного продукта в готовом виде для изготовления из него изделий. Масштабы влияния горного дела определяются разрушающими возможностями технологий и количеством извлеченных из недр минералов. Эти показатели зависят от технологических возможностей горняков при уменьшении доступных для разработки запасов полезных ископаемых. Критерием загрязнения биосферы является привнесение в биосферу новых физических, химических и биохимических компонентов. Мера загрязнения биосферы — коэффициент концентрации или рассеяния по отношению к фоновому уровню равен:  где Cj — отношение содержания элемента к фоновому (С^).  Если в биосфере взаимодействуют несколько химических элементов, сумма их концентраций должна быть меньше единицы: где  — концентрации;— предельно  допустимые концентрации. Механизм геохимического воздействия горного дела на окружающую среду — это: • накопление промышленных отходов; • рассеивание антропогенных продуктов (в первую очередь свободных металлов); • загрязнение воздуха сернистым ангидридом и углекислым газом; • вынос биогенных элементов из почвы с урожаем; • вспашка как ускоритель взаимодействия экосистем с загрязнителями; • влияние ирригации на геохимическое изменение грунтов. Охрана окружающей среды — это комплекс мероприятий по регулированию или сохранению изначального состояния окружающей природной среды. Цель охраны окружающей среды — противодействие негативным изменениям в ней, которые были в прошлом, происходят сейчас или предстоят в будущем. Актуальность проблемы охраны окружающей среды, превратившейся в глобальную проблему, связана с растущим антропогенным воздействием. Это обусловлено демографическим взрывом, урбанизацией, развитием горных разработок, загрязнением окружающей среды отходами, чрезмерной нагрузкой на земли. Для получения минерального сырья и топлива человечество вынуждено использовать глубокие слои земной коры (золоторудные шахты ЮАР, например, достигли глубины 3—4 км; амплитуда высот между дном наиболее глубоких карьеров и поверхностью самых высокогорных отвалов превышает 1100 м). Породным отвалам и складам полезных ископаемых свойственны газопылевые выделения. Самовозгорание отходов угольных шахт приводит к поступлению в атмосферу в течение суток более 10 кг С02 и 0,6 кг H2S с 1 м2 поверхности отвалов. Антропогенное воздействие на окружающую среду уже давно достигло уровня, превышающего восстановительные силы природы. Свой вклад в загрязнение окружающей среды вносит и горнодобывающая промышленность, доля которой в этом составляет не менее 20%. В результате тесных взаимосвязей природных ресурсов в круговороте веществ добыча минеральных ресурсов влияет на состояние земли, леса, воздушного и водного бассейнов. В условиях гористого рельефа проблема обостряется из-за ограниченности и замкнутости пространства. Обеспечение безопасной деятельности горных предприятий в условиях высокогорья, в зоне близкого расположения снегов является сложной научной и технической задачей. Факторы, влияющие на состояние окружающей среды там, в отличие от обычных равнинных условий, носят приоритетный характер из-за особых признаков, включая ландшафтные, территориальные и географические. Большие объемы размещаемых в стесненных условиях отходов добычи и переработки посредством сточных вод образуют экологически напряженную обстановку в этих регионах и способствуют деградации природной среды, включая человека. В решении проблемы нейтрализации влияния хвостов приоритетное значение отводится сохранению экологических систем горных регионов с ослабленным эколого-ресурсным потенциалом, где техногенное воздействие приобретает масштабный характер. Экологическая емкость биосферы горных систем по сравнению с равнинными территориями ограничена. Поэтому техногенное вмешательство в систему горных ландшафтов требует взвешенного подхода. Биосфера (от греч. bois — жизнь и sphaira — шар) — оболочка Земли, в которой существует жизнь, а процессы обмена веществ и энергии происходят за счет жизнедеятельности организмов. Биосфера включает в себя живые организмы, биогенные (уголь, нефть, известняки и др.), косные (в образовании живого не участвуют) и биокос- ные (совместное функционирование косных тел и живых организмов) вещества, а также вещества космического происхождения. С точки зрения горного дела биосфера является полигоном и генератором месторождений, образованных непосредственно живыми организмами или с их участием. Согласно гипотезе А.И. Опарина (1921 г.), в насыщенной водяными парами атмосфере находились углеводороды, аммиак, цианистые и органические соединения, обладающие свободной энергией и способные к химическим превращениям при высокой температуре, радиации и ультрафиолетовом излучении. На первом этапе в этих условиях в водной среде из неорганических веществ образовались простейшие органические соединения. На втором — в водной среде при воздействии живого вещества образовались первичные белки и нуклеиновые кислоты. Это обстоятельство наиболее трудно объяснимо с научных позиций, вследствие чего приводит к внеземной гипотезе появления жизни, так как на Земле почти в одно и то же время возникла сразу вся совокупность простейших организмов. На третьем этапе в водной среде образовались органические вещества, отделенные от внешней среды мембранами. Органические соединения образуют коллоидные растворы, способные адсорбировать минеральные и органические вещества. Эволюция завершилась появлением примитивных организмов, обладающих свойствами живого вещества. Около 2 млрд лет назад сине-зеленые водоросли начали фиксировать азот и связывать его с углеродом, что высвободило кислород. Примерно 3,5 млрд лет назад образовались простейшие организмы, которые уже обладали присущими живому веществу функциями (размножением, восприятием и преобразованием окружающей среды). Живые организмы активно участвуют в жизненных процессах, осуществляя круговорот минеральных веществ в природе, с образованием вторичных месторождений полезных ископаемых. Для измерения продолжительности изменений состояния живого вещества используется понятие исторического времени, а изменений в косных телах — геологического времени. Условно считается, что секунда геологического времени соответствует примерно ста тысячам лет исторического. Образование осадочных месторождений связано с эволюцией живого вещества. Организмы накапливали в своих телах химические элементы в виде минеральных образований органоминеральных соединений. Так образована большая часть месторождений полезных ископаемых — например, урановое месторождение Меловое в Северном Казахстане. Месторождения получают названия в зависимости от относительной величины и приоритетности химических элементов в органических отложениях (урановые, полиметаллические и т.д.). Углерод: угли и торф образовались из остатков растений. Содержание углерода в углях по сравнению со средним в земной коре повышено в 1000 раз, но отличие заключается не только в количестве, но и в качестве локализации углерода. Кальций: из карбонатов и известняков сложены горные хребты и обширные массивы — например, одно из крупнейших в мире Боснийское месторождение. Уран: в настоящее время активно продолжается образование осадочных месторождений; содержание урана в гуано Перу в 10 тыс. раз превышает его концентрацию в морской воде. Примером накопления урана в панцирях ракушек является Меловое месторождение. Кремний: месторождения сложены диатомовыми водорослями, останками кремнистых губок и др. Стронций: из него акантарии строят скелет своего организма. Ванадий: составляет до 15% состава крови асцидий. Никель: в Новой Зеландии кустарник содержит 1% никеля. Йод: содержат морские водоросли. Фосфор: содержится в организмах животных. Железо, марганец и сера: содержат бактерии различных штаммов. |