Вопрос № 62. Антропогенные воздействия на недра

Верхняя часть литосферы, которая непосредственно выступает как минеральная основа биосферы, в настоящее время подвергается все более возрастающему антропогенному воздействию. В эпоху бурного экономического развития, когда в процесс производства вовлечена практически вся биосфера планеты, человек, стал “крупнейшей геологической силой”, под действием которой меняется лик Земли.

Уже сегодня воздействие человека на литосферу приближается к пределам, переход которых может вызвать необратимые процессы почти по всей поверхностной части земной коры. В процессе преобразования литосферы человек (по данным на начало 90-х гг.) извлек 125 млрд. т. угля, 32 млрд. т. нефти, более 100 млрд. т. других полезных ископаемых. Распахано более 1500 млн. га земель, заболочено и засолено 20 млн. га. Эрозией за последние сто лет уничтожено 2 млн. га, площадь оврагов превысила 25 млн. га. Высота терриконов достигает 300 м, горных отвалов — 150 м, глубина шахт, пройденных для добычи золота, превышает 4 км. (Южная Африка), нефтяных скважин — 6 км.

Основное природное богатство недр — минерально-сырьевые ресурсы, т. е. совокупность полезных ископаемых, заключенных в них. Добыча (извлечение) полезных ископаемых с целью их переработки — главная цель пользования недрами.

Недра — источник не только минеральных ресурсов, но и огромных энергетических запасов. По подсчетам ученых, в среднем из недр к поверхности поступает 32,3 трлн. Вт геотермальной энергии. В нашей стране сосредоточены огромные запасы полезных ископаемых, в том числе и геотермального тепла. Ее потребности в минеральных и других природных ресурсах могут быть полностью обеспечены за счет собственных национальных ресурсов.

Тем не менее, непрерывный рост потребления минерального сырья повышает значение научно обоснованного, эффективного использования полезных ископаемых, требует от всех организаций и граждан бережного отношения к богатству недр. Иначе говоря, необходимы рациональное использование недр и их охрана.

Важно подчеркнуть также, что в наши дни недра должны рассматриваться не только в качестве источника полезных ископаемых или резервуара для захоронения отходов, но и как часть среды обитания человека.

Экологическое состояние недр определяется, прежде всего, силой и характером воздействия на них человеческой деятельности. В современный период масштабы антропогенного воздействия на земные недра огромны. Только за один год на десятках тысяч горнодобывающих предприятий мира извлекается и перерабатывается более 150 млрд. т. горных пород, откачиваются миллиарды тонн кубических метров подземных вод, накапливаются горы отходов. Только на территории Донбасса расположено более 2000 отвалов пород, вынутых из пустых шахт — терриконов, достигающих высоты 50—80 м, а в отдельных случаях и более 100 м, объемом 2—4 млн. м². В России действуют несколько тысяч карьеров для открытой разработки полезных ископаемых, из них самые глубокие — Коркинские угольные карьеры в Челябинской области (более 500 м). Глубина угольных шахт нередко превышает 1500 м. Приведенные данные показывают, что недра нуждаются в постоянной экологической защите, в первую очередь от истощения запасов полезных ископаемых, а также от загрязнения их вредными отходами, неочищенными сточными водами и т. д.

С другой стороны, разработка недр оказывает вредное воздействие практически на все компоненты окружающей природной среды и ее качество в целом.[7]

2. Практическая часть

Задача № 1.8

Дайте санитарно-гигиеническую оценку загрязнения атмосферы исходя из данных варианта задания.

Исходные данные:

Решение:

1. Установим, с какой ПДК будут сравниваться фактические концентрации: для курортной зоны нормирование атмосферы при экспозиции не более 20 мин. ведется по ПДК максимально разовой (ПДК_м.р.), которая устанавливается при  температуре 0⁰ С.

2. Приведем концентрации всех вредных веществ в атмосферном воздухе к размерности мг/м³, используя соотношение:

,

где:

ppm – концентрация примеси в млн^-1;

mm – молекулярная масса загрязняющего вещества, кг/Кмоль;

V₀ – мольный объем, м³, в каждом случае V₀ = 22,4 м³

,

где:

ppb – концентрация в объемных частях примеси на 10⁹ объемных частей воздуха.

,

где:

% об. – концентрация в объемных частях примеси на 10² объемных частей воздуха.

3. Составим таблицу 1, в которой:

С_i – приземная концентрация i-ой примеси, мг/м³

С_{ф. i} – фоновая концентрация i-ой примеси, мг/м³

Таблица 1.

4. Установим и перечислим вещества, обладающие суммацией действия.

5. В соответствии с условиями нормирования оценим загрязнение атмосферы.

·                  условия нормирования веществ, обладающих суммацией действия:

5 гр.   ;

9 гр.   ;

10 гр. ;

38 гр. ;

39 гр. ;

41 гр. ;

43 гр. /

·                    условия нормирования веществ, не вошедших в группы суммации:

Взвешенные вещества ;

Ксилол  ;

Бензин   ;

Анилин  .

Вывод: условия нормирования не выполняются по следующим группам: 5 гр. (аммиак, сероводород) и 10 гр. (азота диоксид, серы диоксид, углерода оксид и фенол), т.е. загрязнение атмосферы по этим группам выше допустимого. По остальным группам суммации (9, 38, 39, 41, 43) и индивидуальным веществам (взвешенные вещества, ксилол, бензин, анилин) условия нормирования выполняются, загрязнение атмосферы не превышает допустимого.

Задача № 2.5

Дайте прогноз качества воды в контрольном створе

Исходные данные:

1. Объект расположен на участке водотока – нерестилище кеты;

2. отметка выброса СВ – 15 км;

3.Отметка расположения объекта – 15,8 км;

4. Коэффициент извилистости – 1,2;

5. Вид сброса – береговой;

6. Скорость течения 0,6 м/с;

7. Средняя глубина – 2,5 м;

8. Расход реки  14,6 м³/с;

9. Расход СВ – 0,8 м³/с;

10. Концентрация веществ:

Решение:

1. Установим вид и категорию водопользования: вид водопользования – рыбохозяйственное; категория высшая.

2. Установим контрольный створ и расстояние до него от сброса сточных вод: не далее 500 метров от сброса сточных вод.

3. Составим схему с указанием сброса сточных вод и контрольного створа.

                                  СВ

         КС

4. Рассчитаем разбавление сточных вод и коэффициент смешения по формулам:

,

где:

γ – коэффициент смешения;

L – расстояние по фарватеру от места выпуска сточных вод до контрольного створа, м;

α – коэффициент учитывающий гидравлические факторы смешения;

Q – расход воды в реке;

q – расход сточных вод;

Коэффициент α рассчитывается по формуле:

,

где:

ξ – коэффициент извилистости реки, ξ = L/l_пр;

φ – коэффициент, зависящий от места выпуска, при выпуске у берегов равен – 1;

Е – коэффициент турбулентной диффузии. Для равнинных рек равен:

,

где:

υ – средняя скорость реки на расчетном участке, м/с;

Н – средняя глубина на том же участке, м.

5. Для всех компонентов сточных вод рассчитаем концентрацию примесей в контрольном створе (С_кс) по формуле:

,

где:

С_ст и С_р – соответственно концентрации примесей в сточных водах и в воде реки (фоновая).

6. Составим таблицу:

7. Установим вещества, образованные суммацией действия. При рыбохозяйственном пользовании в суммацию входят все вещества с одинаковым лимитирующим признаком вредности:

- токсикол.: ацетон, нитриты, медь, ртуть;

- рыб. хоз.: фенол, нефтепродукты.

8. Для каждой суммации проверим выполнение условия:

- токсикол.:

- рыб. хоз.:

9. Для веществ, не вошедших в суммацию, проверим выполнение условия:

Нитраты:

Вывод:

Загрязнение данного водного объекта веществами с токсикологическими и рыбохозяйственными признаками вредности очень сильно превышает допустимое. По содержанию нитратов (ЛПВ – санитар. - токсикол.) условия нормирования выполняются, загрязнение водного объекта не превышает допустимого.

Список литературы

1.               Чернова Н.М., Былова А.М. Экология. Учебное пособие для педагогических институтов, М., Просвещение, 1988,

2.               Шилов И.А. Экология. – М.: Высшая школа, 1997

3.               Вернадский В.И. Биосфера. Избранные труды по биогеохимии. – М.: Мысль, 1967.

4.               Киселев В.Н. “Основы экологии “. Минск-1998

5.               Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П., Экология, М., Издательский дом "Дрофа", 1995

6.               Экология. Учебник. Е.А. Криксунов., Москва, 1995.

[1] Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П., Экология, М., Издательский дом "Дрофа", 1995. с 180.

[2] Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П., Экология, М., Издательский дом "Дрофа", 1995,  с 182.

[3] Киселев В.Н. “Основы экологии “. Минск-1998, стр.256.

[4] См. Вернадский В.И. Биосфера. Избранные труды по биогеохимии. – М.: Мысль, 1967. с 104.

[5] Шилов И.А. Экология. – М.: Высшая школа, 1997, с. 59.

[6] Экология. Учебник. Е.А. Криксунов., Москва, 1995. c 121.

[7] Чернова Н.М., Былова А.М. Экология. Учебное пособие для педагогических институтов, М., Просвещение, 1988, с 154.