Влияние добычи полезных ископаемых на окружающую среду
Природную среду загрязняют главным образом сырая нефть, топлива, масла, нефтяные битумы, сажа. Наиболее распространены первые две группы подвижных нефтепродуктов. Влияние сырой нефти на природные объекты определяется токсичностью ее основных компонентов.
В составе нефти всегда есть легкие фракции и тяжелые. К легким относятся фракции, представленные метановыми, циклическими (нафтеновые и ароматические) углеводородами. Наиболее токсичные из них - ароматические углеводороды (арены). Бензол оказывает наиболее быстрое влияние. С ПАУ связаны отдаленные последствия, включая канцерогенные. Опасны и сернистые соединения, присутствующие в нефти, особенно сероводород и меркаптаны.
Активное испарение легких фракций нефти происходит в степях и пустынях. Тяжелые фракции там подвергаются ускоренной минерализации. Результаты обследования загрязненных нефтью почв Азербайджана показали, что уже через год в почве сохранилось около 30 % остаточной нефти, более прочно связанной с почвенным материалом.
Негативные экологические процессы в нефтедобывающих районах связаны не только с влиянием компонентов нефти, но и с влиянием высокоминерализованных вод, сопутствующих нефти. По составу эти воды хлоридно-натриевые и хлоридно-кальциевые. Все воды высоко минерализованы. Выделяют рассолы (солей содержат более 100 г/л) и соленые воды (солей 10-50 г/л). В них присутствуют галогены (Cl, Br, I), а также В, Sr, Ва.
Еще одна группа веществ, поступление которых связано с газами и аэрозолями пиролитических процессов, источником которых являются факелы, запальные свечи. В число этих веществ входят различные углеводороды, включая 3,4 бенз(а)пирен, сажу, оксиды серы, азота, углерода, сероводород,
В воздух выбрасывается большое число веществ разных классов опасности.
Наиболее опасен из них 3,4 бенз(а)пирен. Повышение его содержания в окружающей среде влечет за собой тяжелые экологические последствия. Опасные для живых организмов количества 3,4 бенз(а)пирена присутствуют в почвах нефтедобывающих районах России в ранние сроки после загрязнения.
Нефть и нефтепродукты оказывают влияние на природные воды. Несмотря на низкую растворимость в воде, небольшого количества нефти достаточно, чтобы резко ухудшилось качество воды. Обычно нефтяные компоненты образуют с водой эмульсию, которую трудно разрушить. Чаще всего нефть плавает на поверхности воды в виде пленки, обволакивая взвешенные частицы, оседая с ними на дно. Поверхностные воды в районах нефтедобычи загрязнены минеральными солями, органическими загрязняющими веществами, в частности различными ПАУ.
Одновременно с загрязнением поверхностных вод меняется состав и почвенно-грунтовых вод. Содержание отдельных веществ может повышаться на 1-2 порядка. Основными солями в этих водах являются хлориды. Обнаруживаются и органические поллютанты, в том числе ПАУ.
Загрязнение может затрагивать (продолжительностью 3-4 года) пласты подземных вод питьевого назначения. Минерализация их под влиянием загрязнения может повышаться на 1-2 порядка. В ряде нефтедобывающих районов (Татарстан, Башкортостан) загрязнение подземных вод отмечается по всей глубине геологического разреза.
Любая из форм серы, находящейся в нефти (сероводород, сульфиды, меркаптаны, свободная сера), оказывает токсичное воздействие на живые организмы. С увеличением сернистости увеличивается опасность сероводородного заражения нефтезагрязненных почв с избыточным увлажнением (оглеенных, болотных, луговых).
Следствием загрязнения нефтью является деградация растительного покрова (Пиковский, 1993; Солнцева, 1998). Происходит замедление роста растений, хлороз, некроз, нарушение функции фотосинтеза и дыхания. Обволакивая корни растений, тяжелые нефти и нефтепродукты резко снижают поступление влаги, что приводит к гибели растения. Эти вещества малодоступны микроорганизмам, процесс их деструкции идет очень медленно, иногда десятки лет. Наблюдается недоразвитие растений вплоть до отсутствия генеративных органов.
Под влиянием углеводородов отмечается гибель неустойчивых видов растений. Вследствие этого происходит обеднение видового состава растительности, формирование ее специфических ассоциаций вдоль технических объектов, изменение нормального развития водных организмов. Отмечается олуговение, формирование болотной растительности, появление галофитных ассоциаций. Изменяется химический состав растений, в них происходит накопление органических (включая ПАУ) и неорганических загрязняющих веществ. Растения в результате погибают.
Происходят изменения в структуре биоценозов: в почвах изменяется состав почвенных обитателей, в водоемах обедняется видовой состав и численность ихтиофауны вплоть до полного замора рыб, в наземных экосистемах изменяется численность птиц и млекопитающих.
Трудно сказать, насколько справедливо звучит выражение: «экологические проблемы нефтяной промышленности»? Экологических проблем у промышленности, как и любой другой деятельности человека, быть не может. Это у окружающей среды появляются проблемы вследствие вмешательства человека и использования ее ресурсов. Из-за нефти экологические проблемы возникли и стали масштабными. Особенно, после очередной промышленной революции. Когда производимый из нее мазут стал основным источников энергии для промышленности, вытеснив уголь.
Использовалась она человечеством с незапамятных времен. Самую большую популярность до мазута имел керосин, получаемый из нее несложным, по нынешним меркам, способом. С конца XVIII века керосин стали использовать для ламп освещения.
Воздействие нефти экологические проблемы вызывает лишь после ее изъятия из природных хранилищ. Если она находится в месте своего естественного возникновения, то есть под землей, проблем у природы не вызывает. Нет также упоминаний, что нефть причинила ущерб окружающей, ее среде, то есть под поверхностью земли. Нет доказательств, что она сама, без человеческого участия, причинила значительный ущерб наземной природе. Ее разливы, выступающие на поверхность в некоторых регионах Земли, столь незначительны, что не стоит принимать в расчет.
Общая характеристика
Нефть – это природная жидкость. Маслянистая и горючая. У нее специфический запах и цвет от желто-зеленого до буро-коричневого и черного. Она состоит из сложной смеси углеводородов и различных примесей. Относится, как и торф, уголь, сланцы, к природным ископаемым топливам – каустобиолитам. Глубина ее залегания от нескольких метров до 6 км она относится к не возобновляемым ресурсам.
Свое название она получила из персидского языка. В других языках ее называют «каменное масло» или «горное масло». Она легковоспламеняющаяся жидкость.
Промышленная переработка началась в XVIII веке, до этого ее использовали в неочищенном виде. Первая буровая скважина добыла нефть в 1848 году в районе Баку, там же в 1857 году был построен первых завод.
Процесс происхождение ее в природе до сих пор вызывает споры среди ученых. Основная теория говорит о ее органическом происхождении.
Разведанные запасы составляют порядка 210 млрд. тонн и еще неразведанные примерно столько же. Самые большие запасы ее у Венесуэлы, Саудовской Аравии, Ирана, Ирака, Кувейта, ОАЭ, России, Ливии и других. Эти же страны ее больше всех добывают.
Проблемы
Не корректно также говорить о проблемах, причиной которых стала нефтяная промышленность, как отрасль хозяйственной деятельности человека. Природа страдает не только при бурении скважин, прокладке трубопровода или сжигании мазута. Разве разливы сырой нефти по поверхности моря или почвы, не являются экологическим бедствием? Не причиняет ущерб окружающей среде мазут или другие произведенные из нее продукты, сбрасываемые в реки судами? Это не нефтяная промышленность сжигает тот же мазут на тепловых станциях, а бензин и дизельное топливо в двигателях личных автомобилей. Но от этого проблем у природы не уменьшается. И искать причины экологических проблем только в этой отрасли промышленности нельзя.
В той или иной степени связанные с нефтью экологические проблемы следует рассматривать комплексно. Они состоят из проблем, вызванных нефтью и производственными процессами, в которых она участвует. Воздействие на природу происходит при непосредственном соприкосновении экосистемы с сырой нефтью, во время работ по разведке, добыче, хранению, транспортировке и ее переработке, а также перевозке нефтепродуктов и их использовании.
Промышленность, ее подразделения
У нефтяной промышленности сущность экологической проблемы заключается в несовершенстве технических процессов и оборудования, их недостаточной оснащенности для обеспечения безопасности, исключении аварий и максимально эффективного использования ее на каждом технологическом этапе.
Нефтяная промышленность является одной из ведущих отраслей экономики, тех стран мира, где есть нефть. Промышленность состоит из нескольких подразделений. Каждое подразделение выполняет определенный комплекс работ. Деятельность разбита на этапы: добыча, которой предшествует разведки и бурение, хранение, транспортировка и переработка.
Первым этапом «взаимоотношений» человека с нефтью является ее добыча. Это сложный производственный процесс, включающий в себя геологоразведку, бурение скважин, очистку добытого сырья от воды, парафина, серы и других примесей, а также перекачку до первичных пунктов хранения и учета.
Влияние на природу
При добыче нефти экологические проблемы возникают практически сразу. Начинаются они с расчистки мест для установки бурового оборудования. Для этого производится вырубка леса или иная зачистка участка от растительности. Одновременно участок, отведенный под работы, засоряется продуктами жизнедеятельности людей, отработанными материалами, грунтом, поднятым на поверхность. Страдает прилегающая территория. Ее используют работники для своих нужд. К месту бурения прокладывают подъездные пути. Расчищают мета для прокладки трубопровода. В итоге природа получает целый комплекс загрязнений. Но это только предварительный этап. С начала добычи сырья, наносимый окружающей среде вред значительно возрастает. В первую очередь за счет разлива сырой нефти. Это может быть как технологический, так и аварийный вылив. В этом случае почва, наземные и подземные водные источники получают такое загрязнение, для восстановления после которого им потребуются долгие годы. Негативные последствия для природы не заканчиваются с выкачкой из подземного месторождения. Возникающие в результате пустоты, приводят к движению грунтов. Происходят провалы почвы, ее смещение и эрозия. Следует отметить, что, как правило, месторождения углеводородов находятся в природных зонах с очень хрупкой экосистемой. Экологический баланс в этих местах формировался очень сложно и может быть легко разрушен.
Далее идут транспортировка нефти, ее хранение и переработка. Наибольшие проблемы возникают при транспортировке. Какой бы вид транспорта для этого ни был задействован, везде происходит ее вылив. При транспортировке трубопроводом, железнодорожным или автомобильным транспортом вылившаяся нефть попадает на почвы, если водным – остается на поверхности воды. Она растворима в органических растворителях и не растворима в воде. Потому ее пятна долго остаются на поверхности.
Последний этап, который относят к нефтяной промышленности – это переработка. Из нее производят различные виды топлива, сырье для химической промышленности, материалы строительства и так далее.
Продукты, получаемые в результате переработки, обладают большинством ее свойств. При сжигании их в качестве топлива выделяется большое количество углекислого газа, оксид азота, различные сернистые соединения. Повышение их содержания в атмосфере ведет к изменению климата, «кислотным дождям» и «парниковому эффекту».
Нефтью и нефтепродуктами загрязняются воды планеты. Ежегодно в Мировой океан их попадает до 10 млн. тонн. А ведь только литр нефти, плавающий пятном на поверхности морской воды, лишает ее 40 тысяч литров кислорода. Тонна же может оказать отрицательное воздействие на площадь в 12 км 2 .
Уменьшение кислорода в воде и увеличение углекислого газа в атмосфере – это основные «симптомы болезни» биосферы. Не приняв необходимых действий, может привести к фатальным в первую очередь для человека, последствиям.
Видео — Нефтяное пятно на поверхности Енисея
Добыча газа и нефти. К чему это приводит?
Как связаны землетрясения с добычей природных ископаемых?
Уже давно установлено, что из-за добычи полезных ископаемых изменятся общий геологический круговорот Земли. Из-за этого ухудшается геологическое и биологическое состояние планеты сразу по ряду аспектов. Во-первых, залежи ископаемых переводятся человеком в другую форму химического соединения, а это очень опасно и вредно для человечества. Во-вторых, образуются в геологических слоях полости, которые могут привести к определенным проблемам. А в-третьих, бывшие геологические аккумуляции будут распределяться по поверхности земли, рассеивая при этом ряд химически опасных составов, наносящих вред планете и человечеству.
Согласно статистике США, за последние 10 лет количество землетрясений выросло очень сильно, современные ученые установили, что причина землетрясений является деятельность человека. Точнее, ученые поняли, что землетрясения увеличились из-за слишком активного и частого вмешательства людей в недра Земли. То есть рост местных разработок нефти и газа приводит к увеличению количества землетрясений, и это установлено при ряде исследований. В частности, на участке добычи полезных ископаемых между Алабамой и Монтаной, сейсмологи зафиксировали сильный рост землетрясений — исследование проводилось еще в 2001 году.
Что интересно, 2011 год буквально побил все рекорды землетрясений 20 века почти в шесть раз, а массовость такой деятельности связывается именно с добычей различных ископаемых. Одной из причин таких проблем является оставление в скважинах после бурения миллионов тонн нагнетательных вод, именно они нарушают сейсмическое равновесие. Эта причина привела к закрытию на севере Онтарио уже пяти месторождений газа, которые сильно влияли на возникновение ряда землетрясений. То же самое касается и закрытия нагнетательных скважин в Арканзасе, которые были причиной движения пластов Земли, что привели к увеличению сейсмической активности.
Факт, что добыча нефти и газа в Оклахоме и Арканзасе является прямо пропорциональной скачку землетрясений , доказан учеными еще в 2009 году. Совсем недавно в 2013 году было зафиксировано ряд землетрясений, которые связываются учеными именно с добычей ископаемых. В частности, в Кемеровской области полностью остановлены работы под землей по добыче полезных ископаемых. Геологическая служба США тогда зафиксировала толчки общей магнитудой до 5,3 рядом с местом проведения добычи. А когда началась сейсмическая активность, тут же заморозили все работы по добыче угля, жертв тогда не было, но мировое сообщество сделало выводы о связи землетрясений с добычей ископаемых в шахтах.
Сейсмологическая активность наблюдается и в Кривом Роге в Украине. Там было немало землетрясений, связанных с добычей ископанных. Это событие связывается именно с техногенной деятельностью, тогда при этом проводились взрывы для выработки ископаемых. Эти взрывы нарушили естественную среду, и соответственно, они спровоцировали выделение определенной энергии, что было установлено местными учеными. Техногенная деятельность активизировала природные структуры и тут же появились сейсмические сильные толчки. Подобные случаи также наблюдаются в других регионах, где развита промышленность и ведется добыча подземных природных ресурсов.
Сегодня существует ряд причин искусственного возникновения землетрясений, в частотности они наблюдаются из-за притока подземных вод при добыче. Разработка различных карьеров, дробильных комплексов и других объектов добычи приводят к сильным разрушениям общей земной поверхности. Этот фактор не только отрицательно влияет на саму экологию, но и приводит к сейсмоактивности.
Добывание газа и нефти нарушает природное равновесие, которое сложилось за весь геологический период существования Земли. Это достаточно быстро приведет к осадке горных пород, что станет причиной движения пластов. В России уже более 2 млн гектар земли нарушены из-за добычи или заняты отходами производства в горах. Это ужасные цифры, которые сказываются отрицательно на экологии страны и приводят к нарушению состояния пластов Земли, что вызывает их движения и, как результат сейсмоактивность.
Другие посты
Представители бизнеса редко признают вредность или опасность методов своей работы. Это касается практически всех - и химических компаний, и автомобильных, и нефтегазовых. Что касается последних, то те из них, кто добывает сланцевый газ, утверждают, что методы такой добычи безвредны для окружающей среды и безопасны для людей, проживающих рядом с месторождениями.
Добывают газ методом гидроразрыва пласта и в США, и в Австралии, и в других странах. Организации, занимающиеся вопросами охраны окружающей среды, давно стараются показать то, что гидроразрыв пласта весьма негативным образом влияет на геологическую структуру месторождения полезных ископаемых, а также на местные экосистемы. Депутат австралийского парламента Джереми Бакингем не стал вести долгие дискуссии и полемизировать на тему гидроразрыва пласта, пишет RT. Он взял зажигалку, и… поджег реку в месте, с которым соседствует множество газовых скважин, где газ добывается при помощи именно такой технологии.
Судя по реакции депутата, сам он не ожидал, что эффект будет настолько сильным - газ, поднимавшийся со дна реки, воспламенился очень быстро, окружив лодку политика огнем.
«Фрекинг и деятельность газовой промышленности вызывают у австралийцев сильнейшее беспокойство. Фермеры рассказали мне, что на реке Кондамин, одной из важнейших в Австралии, начали образовываться пузырьки. Затем они превратились в крупный кипящий газовый шлейф. Я, безусловно, не ожидал, что река загорится и пламя будет полыхать в течение нескольких часов», - сообщил Бакингем в интервью RT.
В принципе, выход природного газа на поверхность - это не такая уж и редкость. Но в текущих условиях, в этом регионе, выход газа на поверхность (и не в одном месте, а в нескольких) проявился не так давно, о чем говорят местные жители.
В связи с возможным ущербом для окружающей среды добыча сланцевого газа запрещена во Франции и Болгарии. Добыча сланцевого сырья запрещена или приостановлена также в Германии, Нидерландах, ряде штатов США. О том, насколько велик вред окружающей среде, наносимый добычей сланцевого газа путем гидроразрыва пластов, ученые продолжают спорить. Кто-то утверждает, что в воде и почве рядом с проводимыми работами по гидроразрыву пласта появляются метан и множество примесей, вредных для человека, включая бензол, толуол, этилбензол и ксилолы. Некоторые специалисты считают, что изменение геологической структуры месторождения в некоторых случаях приводит к землетрясениям. Но то, что негативный эффект есть, и он достаточно велик, согласны уже практически все.
Отмечу также, что исследования на эту тематику затруднены в связи с массовым лоббированием своих интересов нефтегазовых компаний различного уровня, работающих с использованием разных методов добычи нефти и газа. Некоторые из этих компаний заинтересованы в том, чтобы добыча нефти и газа при помощи гидроразрыва пласта была прекращена. В интересах других организаций, наоборот - активизация работ в этом направлении. Возможно, и сама акция австралийского политика - проявление лоббистской деятельности какой-либо из указанных компаний, но в любом случае, акция интересна сама по себе.
В ходе добычи и переработки полезных ископаемых происходит большой геологический круговорот, в который вовлекаются различные системы. Вследствие этого оказывается большое воздействие на экологию региона добычи, и такое воздействие влечет за собой негативные последствия.
Масштабы добычи полезных ископаемых велики – в расчете на одного жителя Земли в год добывается до 20 тонн сырья, из которых менее 10% переходит в конечный продукт, а остальные 90% – отходы. Кроме того при добыче происходит значительная потеря сырья примерно 30 – 50%, что говорит о неэкономности некоторых видов добычи, особенно открытого способа.
Россия является страной с широко развитой добывающей отраслью, имеет месторождения основных сырьевых ресурсов. Вопросы негативного влияния добычи и переработки сырья очень актуальны, поскольку эти процессы затрагивают все сферы Земли:
- литосферу;
- атмосферу:
- воду;
- животный мир.
Влияние на литосферу
Любой способ добычи предусматривает выемку руды из земной коры, что приводит к образованию полостей и пустот, нарушается целостность коры, увеличивается трещиноватость.
В результате этого растет вероятность обвалов, оползней, разломов близлежащей к руднику территории. Создаются антропогенные формы рельефа:
- карьеры;
- отвалы;
- терриконы;
- овраги.
Такие атипичные формы имеют большие размеры, высота может достигать 300 м, а протяженность 50 км. Насыпи образуются из отходов переработанного сырья, на них не растут деревья и растения – это просто километры непригодной территории.
В ходе добычи каменной соли, при обогащении сырья, образуются галитовые отходы (на одну тонну соли приходится три–четыре тонны отходов), они твердые и нерастворимые, а дождевые воды переносят их в реки, которые часто используются для обеспечения питьевой водой населения близлежащих городов.
Решить экологические проблемы, связанные с возникновением пустот, можно путем заполнения отходами и переработанным сырьём оврагов и выемок в земной коре, образованных в результате добычи. Также необходимо совершенствовать технологию добычи, чтобы сокращать выемку пустой породы, это может в значительной мере уменьшить количество отходов.
Многие породы содержат несколько видов полезных ископаемых, поэтому возможно совмещать добычу и переработку всех компонентов руды. Это не только экономически выгодно, но и благоприятно повлияет на окружающую среду.
Еще одним негативным последствием, связанным с добычей полезных ископаемых является загрязнение ими близлежащих сельскохозяйственных почв. Это происходит во время транспортировки. Пыль разлетается на многие километры и оседает на поверхности почвы, на растениях и деревьях.
Многие вещества могут выделять токсины, которые затем попадают в пищу животным и человеку, отравляя организм изнутри. Часто вокруг магнезитовых месторождений, которые активно разрабатываются, наблюдается пустошь в радиусе до 40 км, почва меняет щелочно-кислотный баланс, и растения перестают расти, а близлежащие леса погибают.
В качестве решения этой проблемы экологи предлагают размещать перерабатывающие сырье предприятия вблизи места добычи, это также позволит сократить транспортные расходы. Например, располагать электростанции вблизи угольных месторождений.
Ну и, наконец, добыча сырья значительно истощает земную кору, с каждым годом уменьшаются запасы веществ, руды становятся менее насыщенными, это способствует большим объемам добычи и переработки. Как следствие – рост объемов отходов. Решением этих проблем может стать поиск искусственных заменителей природных веществ и их экономное потребление.
Добыча соли шахтным способом
Влияние на атмосферу
Колоссальные экологические проблемы оказывает добыча полезных ископаемых на атмосферу. В результате процессов первичной обработки добытых руд в воздух выбрасываются большие объёмы:
- метана,
- оксидов
- тяжелых металлов,
- серы,
- углерода.
Созданные искусственные терриконы постоянно горят, выбрасывая в атмосферу вредные вещества – угарный газ, углекислый газ, сернистый газ. Такое загрязнение атмосферы приводит к увеличению уровня радиации, изменению температурных показателей и увеличение или уменьшения осадков.
Во время добычи в воздух попадает большое количество пыли. Ежедневно на прилегающие к карьерам территории падает до двух килограмм пыли, в итоге почва остается погребенной под полуметровым слоем на долгие годы, а часто навсегда, и, естественно, теряет свое плодородие.
Решением данной проблемы является использование современного оборудования, снижающего уровень выбросов вредных веществ, а также использование шахтного способа добычи вместо открытого.
Влияние на водную среду
В результате добычи природного сырья сильно истощаются водоемы как подземные, так и поверхностные, осушаются болота. При добыче угля осуществляется откачка подземных вод, которые располагаются вблизи месторождения. На каждую тонну угля приходится до 20 м 3 пластовых вод, а при добыче железных руд – до 8 м 3 воды. Откачка вод создает такие экологические проблемы, как:
Кроме нефтяных пятен на поверхности воды, есть и другие угрозы для озер и рек - образование депрессионных воронок;
- исчезновение родников;
- высыхание малых рек;
- исчезновение ручьев.
Поверхностные воды страдают от загрязнений в результате осуществления процесса добычи и переработки ископаемого сырья. Так же как и в атмосферу, в воду попадает большое количество солей, металлов, токсических веществ, отходов.
В результате этого гибнут микроорганизмы, живущие в водоемах, рыба и прочая живность, человек использует загрязненную воду не только для своих хозяйственных нужд, но и в пищу. Предотвратить экологические проблемы, связанные с загрязнением гидросферы можно путем сокращения сбросов сточных вод, уменьшения расходов воды при добыче продукции, заполнением образованных пустот водой.
Этого можно добиться, совершенствуя процесс добычи сырья, использованием новых разработок в области машиностроения для добывающей отрасли.
Влияние на животный и растительный мир
Во время активной разработки крупных месторождений сырья радиус загрязнений близлежащих почв может составлять 40 км. Почва подвержена различным химическим изменениям, в зависимости от вредности перерабатываемых веществ. Если в землю попадает большое количество токсических веществ, на ней гибнут и не растут деревья, кустарники и даже трава.
Следовательно, нет пищи для животных, они либо гибнут, либо ищут новые места для обитания, происходит миграция целых популяций. Решением этих проблем должно быть снижение уровня выбросов вредных веществ в атмосферу, а также компенсационные меры по восстановлению и очищению загрязненных территорий. К компенсационным мерам относится удобрение почв, высадка лесов, организация пастбищ.
При разработке новых месторождений, когда снимается верхний слой грунта – плодородный чернозем, его можно транспортировать и распределять на бедных, истощенных местах, вблизи уже неактивных рудников.
Видео: Загрязнение окружающей среды
