Региональное воздействие горного производства на окружающую среду: состояние изученности и проблемы мониторинга

© Б.Г. Саксин, М.Б. Бубнова, 2007

УДК 504.55.054:622

Б.Г. Саксин, М.Б. Бубнова

РЕГИОНАЛЬНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ: СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ И ПРОБЛЕМЫ МОНИТОРИНГА

Горная экология по сравнению с другими научными направлениями экологического профиля является самой молодой. Только в 1978 году М.Е. Певзнер определил её как научное направление «изучающее закономерности воздействия человека на окружающую среду в сфере горного производства» [1]. Период становления данного научного направления занял значительный отрезок времени и связан с накоплением первичных эмпирических данных на существующих горных предприятиях, которые расположены в самых разнообразных природно-климатических зонах. При этом главное внимание уделялось локальным вопросам, начиная от экологической безопасности на рабочем месте и экологичности применяемых технологий эксплуатации и кончая контролем формирования техногенных потоков загрязнения (обычно в пределах горного отвода).

На региональную сторону вопроса обратили внимание представители смежных научных направлений, в составе которых был хорошо развит картографический раздел, нацеленный на изучение больших площадей (Глазовская, 1968; Ковальский и др., 1981; Сает и др., 1990; Емлин, 1991; Воин, 1992; Аржанова, Елпатьевский, 1996; Бурдэ и др., 1997; Гитарский, 1998 и др.).

Одной их первых системных работ было исследование В.В. Ковальского с соисполнителями [2], посвященное изучению регионального воздействия на биоту горных предприятий, которые длительно эксплуатировали группу промышленных месторождений цветных металлов южного Урала. Авторами выполнено площадное опробование укосов травы, почв и торфяников. Выявлен обширный ореол техногенного геохимического загрязнения (аномальные содержания 2п,^, Pb), который четко увязывается с местоположением отмеченной

группы колчеданных месторождений. В соответствии с площадным размером аномалии, ими закартирован Южно-Уральский субрегион биосферы, а в его пределах - биогеохимическая провинция. Указанные территории характеризуются сильно выраженной изменчивостью обмена веществ и синтеза биологически активных соединений в живых организмах, морфологической изменчивостью видов, а также возникновением эндемических заболеваний. Поскольку объектом исследования указанных авторов был субрегион биосферы, то региональную природно-горнотехническую систему они не выделяли. Однако причинно-следственная связь между характером горных работ и возникновением региональных геохимических аномалий на Южном Урале, эти исследователи установили однозначно. Последовавшая затем фундаментальная работа Э.Ф. Емлина [3] полностью подтвердила ранее полученные выводы по этому региону, увязав их с минеральным составом руд месторождений, технологией их отработки, особенностями зоны гипергенеза и местными природными условиями.

В 1998 г. Гитарский М.Л. с соавторами [4] проводит площадное изучение состояния растительности в районе деятельности Норильского ГОКа. Методами наземной биоиндикации закартированы 4 зоны негативного воздействия комбината. Радиус поражения растительности здесь составил 100-150 км, т.е. получены объективные признаки наличия региональной природно-горнотехнической системы (ПГТС). Данные выводы подтверждены Шелеповым (2001) и Евсеевой (2001), при последующем исследовании района. Сведения о формировании региональной аномалии тяжелых металлов в почвах вокруг горного предприятия “Печенеганикель” опубликованы Федоровым (2001). Здесь площадь зоны поражения леса достигает 1500 км2.

Во всех описанных случаях выделялись техногенные геохимические аномалии (или аномалии состояния растительного покрова) зонального строения и региональной размерности, связанные с горнодобывающим комплексом, который включает и металлургический передел продукции. Однако ПГТС авторами не выделялись, хотя надежные их признаки были закартированы. При многоцелевом геохимическом картировании в районе ансамбля сближенных полиметаллических месторождений Кличкинского и Акатуевского рудных узлов Восточного Забайкалья подобные геохимические аномалии тяжелых металлов были выявлены в почвах (Баумштейн, 1994). В пределах описываемых аномалий заводы по переработке рудных концентратов отсутствуют.

В последствии к аналогичным выводам пришли и специалисты, которые занимаются вопросами собственно горной экологии в районах действия крупных ГОКов [1, 5, 6, 7, 8, 9].

Этим подтверждается факт реального существования вновь образованных природно-горнотехнических систем, которые, как самостоятельные объекты регионального уровня, на картах экологического содержания пока еще не выделяются и соответственно, системно не изучаются. Причины такого положения, как представляется авторам данной статьи, кроются в следующем. Эти объекты отличаются сложностью внутреннего устройства, имеют большие площадные размеры и разобщены в пространстве. Значительная их часть труднодоступна для изучения. Кроме того, отсутствуют четкие картировочные признаки как собственно систем, так и границ составляющих их элементов. Сказанное определяет трудности разработки методологии изучения данных объектов.

Условия Дальнего Востока отличаются определенной спецификой. Например, здесь характерен преимущественно горно-долинный тип размещения горнорудных и сопутствующих производств, а также рабочих поселков. Поэтому контуры площадей по крупномасштабному эколого-геологическому изучению и картированию горнорудных районов рекомендовалось ограничивать пределами изолированных речных бассейнов 4го и выше порядков. В Дальнегорском районе - это долина р. Рудная, а в Комсомольском - долина р. Силинка. Соответственно, при выполнении подобных рекомендаций, трудно ожидать, что природно-горно-технические системы регионального уровня могут быть закартированы.

Мелкомасштабные карты экологического содержания, которые составлены для этой территории, отражают общее интегральное природное и антропогенное современное их состояние с выделением объектов региональной размерности (районы, зоны и подзоны, характеризующиеся напряженным, критическим, либо кризисным экологическим состоянием). При этом региональные системы, возникновение которых связывается с добычей сырья из географически сближенных месторождений, редко имеют таксон крупнее района.

В ИГД ДВО РАН разработан метод построения обзорноэкологических карт сырьевых регионов [10, 11], позволяющий камеральным путем экспрессно выделять природно-горнотех-нические системы (ПГТС) ранга район, область, провинция, которые соразмерны региональным металлогеническим подразделениям, а также есте-

ственным геохимическим системам аналогичного иерархического уровня.

Под районом понимается часть территории размером от 0,5 • 103 км2 до 10 • 103 км2, на который имеется, или весьма вероятно, загрязнение компонентов природной среды (особенно почвенного покрова и биоты), связанное с добычей минерального сырья из совокупности сближенных в пространстве месторождений. Рудные районы представлялись в виде слившихся ареалов трех первых зон загрязнения, которые образуются в процессе отработки каждого отдельного месторождения. Внешняя граница слившейся третьей зоны принималась за контур района [12]. Под областью - система сближенных районов, разделенных между собой слабо аномальной территорией. Площадь прогнозируемых областей варьирует от 30 • 103 км2 до 75 • 103 км2. Под провинцией понимается сближенная совокупность двух вышеназванных иерархических подразделений, разделенная территорией близкой к фоновой. Площадь прогнозируемых провинций составляет - 60 • 103 км2 до 120 • 103 км2.

Известно, что в районах добычи полезных ископаемых взаимодействуют два противоположных процесса: 1) природный, направленный на сохранение и устойчивое развитие местных естественных экосистем; 2) техногенный, связанный с добычей минерального сырья и приводящий к вынужденному уничтожению или угнетению экосистем. В случае полной ликвидации горнотехнической части системы, которая должна выражаться в прекращении добычных работ, а также рекультивации созданных горнопромышленных ландшафтов (включая хвостохранилища), возможно исключить или существенно уменьшить негативные процессы в пределах региональных систем.

Нами построена обзорная прогнозно-экологическая карта районов добычи цветных и редких металлов Дальнего Востока России. Выделенные на ней провинции соответствуют тем территориям, где в результате проведения мероприятий по снижению техногенной нагрузки, происходит быстрое и активное восстановление экосистем за счет природных сил. В пределах областей подобное самовосстановление будет осуществляться уже за более длительное время, а в пределах третьей зоны загрязнения - временной интервал существенно возрастет.

Отличительными чертами характеризуемого метода составления обзорной прогнозно-экологической карты являются:

- нацеленность на отображение не общего экологического состояния окружающей среды в районе (обусловленного природными и техногенными факторами), а только той его части, которая связана с негативным влиянием определенного вида хозяйственной деятельности;

- прогнозный характер построений (а не натурное картирование по определенной сети), опирающихся на бассейновый принцип миграции загрязняющих веществ и принцип предельных оценок расстояний переноса загрязняющих веществ по статистическим данным.

Важным является и то обстоятельство, что составленный документ, в том числе, отражает и природный механизм постепенной нивелировки интенсивности отрицательного воздействия горного производства на окружающую среду посредством создания вокруг источников системы оболочек с закономерно понижающейся степенью поражения ее компонентов.

Кроме того, карта дает возможность оптимизировать контроль и выполнение мониторинговых исследований за компонентами природной среды, в том числе и поверхностных вод. Последние, как считают многие исследователи, в первую очередь принимают на себя масштабную техногенную нагрузку при горных работах. Кроме того, в условиях рассматриваемого региона вода представляет собой одну из основных сред, которая транспортирует загрязнение от мест добычи минерального сырья на большие расстояния и создает вторичные источники длительного, неконтролируемого, негативного воздействия в донных осадках.

В настоящее время наблюдением за состоянием поверхностных водных объектов в регионе занимается целый ряд ведомств по следующим программам:

ГМПВО - государственный мониторинг поверхностных водных объектов

ГМВХС - государственный мониторинг водохозяйственных систем

ГВК - государственный водный кадастр

ГУИВ - государственный учет и использование вод.

Действует наблюдательная сеть 3х уровней:

а) государственная;

б) территориальная;

в) локальная.

Общие задачи, которые при этом решаются:

- своевременное выявление и прогнозирование развития негативных процессов, влияющих на качество вод и состояние водных объектов, разработка и реализация мер по предотвращению вредных последствий этих процессов;

- оценка эффективности осуществляемых водоохранных мероприятий;

- информационное обеспечение управления и контроля в области использования и охраны водных объектов.

В южной части Дальнего Востока мониторинг поверхностных вод осуществляется Дальневосточным центром государственного мониторинга геологической среды и поверхностных водных объектов совместно с территориальным управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (ДВ УГМС); ведение государственного водного кадастра (ГВК) и ГУИВ - департаментом природных ресурсов по ДВ региону и ДВУГМС.

Сопоставление географического положения региональных ПГТС и существующих точек мониторинга показало, что действующая ныне сеть пунктов наблюдения недостаточна для контроля за развитием региональных природно-горнотехни-ческих систем в этой части Дальнего Востока.

Кроме того, в настоящее время стационарные посты (количество которых неуклонно сокращается) размещены не по бассейновому, а по административному принципу деления территории, без учета преобладающих направлений миграции вещества и энергии в местных условиях, а также взаиморасположения региональных объектов.

Учитывая масштабность и специфику негативного влияния предприятий добывающих минеральное сырье, некоторые авторы считают необходимым (и мы разделяем эту точку зрения, по крайней мере, по отношению к горнорудным регионам) организацию горно-экологического мониторинга - специальной информационно-аналитической подсистемы ЕГСЭМ, призванной обеспечивать наблюдение, оценку состояния окружающей среды, а также вероятную динамику развития загрязнения, в районах интенсивной деятельности горнодобывающей промышленности [1, 13]. Только с помощью этой подсистемы возможен объективный контроль за развитием разноранговых природно-горнотехничес-ких систем,

возникающих при отработке месторождений полезных ископаемых.

Следует оговориться, что в состав работ на пунктах наблюдения Государственного мониторинга не входит отбор и анализ проб донных осадков и почвенного покрова, который обязательно производят при изучении районов эксплуатации месторождений минерального сырья. Сопоставляя материалы по состоянию Государственного мониторинга поверхностных вод с взаиморасположением региональных природно-горнотехнических систем (ПГТС) нельзя не заметить следующее:

а) плотность сети наблюдений, даже если представится возможность ее использования при горно-экологическом мониторинге, в ряде мест недостаточна, т.к. не охватывает все главные, дренирующие ПГТС, водотоки;

б) при анализе проб воды не исследуется такой важный для горнорудных районов показатель как химический состав сухого остатка. Известно, что в этих районах от 60 до 80 % экологически опасных и токсичных элементов переносятся водой не в растворенной, а взвешенной форме (коллоидные и тонкодисперсные частицы).

В результате анализа материалов по югу Дальнего Востока России авторы выработали предложения по организации регионального горно-экологического мониторинга, которые сводятся к обоснованию контуров площадей, где его следует проводить, и определению минимально необходимого количества пунктов наблюдений, характеризующих (в соответствии с принятой моделью миграции загрязняющих веществ с континента) основные дренирующие водотоки и их водосборную площадь. С целью оптимизации сети, мы стремились использовать уже существующие пункты Государственного мониторинга. На всех проектируемых пунктах наблюдений считаем необходимым, расширить список опробуемых компонентов природной среды и выполнять анализ сухого остатка воды.

Завершая статью, отметим, что, как следует из недавно опубликованного обобщения мирового опыта решения экологических проблем горного производства [14], 20 % стран решает их только путем очистки вод, создавая дорогостоящие очистные сооружения с отторжением больших площадей. Кроме, того практика показала, что способ этот является малоэффективным. Около 2 % богатых стран

переходят к реализации идеи создания производств и машин с «нулевым» выбросом. Остальные - стремятся организовать малоотходные производства, когда количество отходов не нарушает функционирования природных систем. Проблема переработки и вторичного использования отходов во всех случаях остается ключевой экологической проблемой текущего столетия. Особенно она остра в Дальневосточном регионе, где очень много горных предприятий оказалось, ликвидировано, не успев провести никаких рекультивационных мероприятий.

Изложенное свидетельствует о том, что к вопросам решения региональных экологических проблем, которые уже реально созданы горнодобывающей промышленностью в сырьевых регионах, как мировое сообщество, так и отдельные государства пока еще не приступили. Мало того, данные вопросы не ставятся, а региональные природно-горнотехнические системы не выделяются и не изучаются, а, следовательно - не исследуется реальная угроза регионального масштаба.

--------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Певзнер М.Е. Горная экология: Учебное пособ. для вузов - М: МГГУ, 2003. - 395 с.

2. Ковальский В.В., Кривицкий В.А., Алексеева С.А. и др. ЮжноУральский субрегион биосферы // Биогеохимическое районирование и геохимическая экология: Труды биохим. лаборатории АН СССР. Т. 19. - М., 1981. - С. 365.

3. Емлин Э.Ф. Техногенез колчеданных месторождений Урала. - Свердловск: Изд-во Уральского ун-та, 1991. - 256 с.

4. Гитарский М.Л., Карабань Р.Т., Сисичина Т.И. Оценка критических уровней концентрации диоксида серы в атмосферном воздухе для северных лесов России // Проблемы экологического мониторинга и моделирование экосистем. Т. XVI. - СПб: Гидрометеоиздат, 1996. - С. 37-49.

5. Галченко Ю.П. Обеспечение экологической безопасности горного производства на основе коэволюции природных и техногенных геосистем // Горные науки на рубеже XXI века. - Екатеринбург: ИГД УРО РАН, 1998. - С. 418-427.

6. Трубецкой К.Н., Галченко Ю.П., Бурцев Л.И. Экологические проблемы освоения недр при устойчивом развитии природы и общества. - М.: ООО Изд-во «Научтехлитиздат», 2003. - 262 с.

7. Иванченко А.М., Дергилев М.А. Состояние окружающей среды в зоне техногенного влияния горных предприятий Губкинско-Староос-кольского района КМА // Горный журнал. - 1998. - № 9. - С. 57-59.

8. Методические подходы к выбору стратегии устойчивого развития территории/ Шапарь А.Г. и др. - Днепропетровск, 1996. - Т. I. - 159 с.

9. Пашкевич М.А. Техногенные массивы и их воздействия на окружающую среду. - СПб.: Санкт-Петербургский горный институт, 2000. - 230 с.

10. Саксин Б.Г., Крупская Л.Т. Региональная оценка воздействия горного производства на окружающую среду// Горный журнал. - 2005. - № 2. - С. 82-86.

11. Саксин Б.Г. Горная экология: объект исследования и современные представления// Горный журнал, 2006. - № 2. - С. 100-103.

12. Саксин Б.Г., Бубнова М.Б. Зональность техногенного загрязнения и её использование при составлении обзорных прогнозно-экологических карт горнопромышленных территорий // Тихоокеанская геология. - 2006. - № 6. - С. 67-76.

13. Курманкожаев А., Сейдалы А.С., Сейдалы К.А. Особенности проведения горно-экологического мониторинга и его задачи в горном производстве // Научнотехническое обеспечение горного производства: 68 сб. трудов ИГД им. Д.А. Кунаева. ч. II. Т. 68. - Алматы: ДГП «ИГД им. Кунаева», 2004. 283 с.

14. Калбин Г.В. Горнопромышленный комплекс и природоохранные технологии // Горный журнал - 2005. - № 2 - С. 12-16.

— Коротко об авторах ----------------------------------------------

Саксин Б.Г. - доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник,

Бубнова М.Б. - научный сотрудник,

Институт горного дела ДВО РАН.