Техногенез при горнодобыче

УДК 911.2:502.1 (476)

                                                                             Андриевская А.С., аспирант  

                 кафедры экономической географии 

                                                                       и охраны природы БГПУ

ТЕХНОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ РЕЛЬЕФА БЕЛОРУССКОГО ПООЗЕРЬЯ

Введение. Белорусское Поозерье занимает северную часть территории республики и в административном отношении включает Витебскую, северо-восток Гродненской и север Минской областей. Белорусское Поозерье является территорией с исключительным разнообразием и сложностью природных комплексов и занимает значительную часть территории страны (площадь  ориентировочно равна Витебской области). Поозерье отличается разнообразием форм и типов рельефа, обилием озер, пестротой видов пород и почв, мозаичностью растительности. Природно-территориальные условия региона характеризуются ярко выраженной неоднородностью и пространственной дифференциацией, что обуславливает невысокую геоэкологическую устойчивость природно-территориальных комплексов к техногенному воздействию [1].

Регион расположен в зоне сочленения нескольких крупных тектонических структур Русской плиты (Латвийская седловина на севере и северо-западе, северный склон Белорусской антеклизы в центре, Оршанская впадина на востоке). Неровная поверхность кристаллического фундамента оказала влияние на процессы осадконакопления и рельефообразования. Основную роль в формировании рельефа сыграл ледниковый морфогенез [2]. Молодость рельефа выражается в прекрасной морфологической сохранности как положительных, так и отрицательных форм релье­фа. Для моренных возвышенностей характерно значительное расчленение[7].

Рис.1. Геоморфологическая карта территории Белорусского Поозерья.

На фоне сложной тектоники, неоднозначного проявления неотектонических движений, большого разнообразия слагающих пород, типов и форм рельефа, а также, хозяйственной освоенности территорий, протекают современные геоэкологические процессы. К числу последних в Белорусском Поозерье следует отнести активную деятельность временных и постоянных водотоков. Современные овражные системы формируются в основном по берегам озер, склонам речных долин, ложбин стока талых ледниковых вод. Многочисленны короткие (до 0,2 км) с глубиной вреза 3-4 м, а иногда и более, овраги [3].

В ХХ веке и в современных условиях существенную роль в трансформации рельефа играют процессы тезногенеза. Созданы как положительные (ак­кумулятивные) формы: отвалы, дамбы, курганы, насыпи и др., так и отрицательные формы: карьеры, водохранилища, пруды, каналы, траншеи, подземные туннели, колодцы и другие формы рельефа различ­ных размеров, которые вполне сопоставимы с природными [4,5].

        Возникающие при этом геоэкологические проблемы и необходимость их эффективного решения определяют актуальность проведенных нами исследований[6].

Методы исследования.  Методологической основой служит комплексный географо-геоэкологический подход. Рельеф рассматривается как составляющая природных комплексов - сложные территориальные системы, функционирующие в тесной взаимосвязи всех своих компонентов, развивающихся во времени и пространстве. Методика исследований представлена следующим алгоритмом проведения работ: определение цели, сбор и анализ существующей информации: источники – потоки вещества и энергии – распределение по территории  – последствия – разработка практических рекомендаций [11,12].

В качестве  материальной основы приняты карта рельефа, отражающая геоморфологические и литологические особенности территории и схемы техногенного преобразования рельефа и ландшафтов. Основным фактором преобразования рельефа является горнодобывающая деятельность.

Основная часть. Горнодобывающее предприятие представляет собой комплексный источник воздействия на окружающую среду, так как оно воздействует на все компоненты окружающей среды и характеризуется разнообразием воздействия и состава загрязняющих веществ. Территории воздействия горнодобывающей деятельности образуют техногенные геохимические провинции, в пределах которых многократно увеличивается поступление в окружающую среду пыли, углеводородов и многих токсичных химических элементов и соединений. Формируются новые геохимические системы, обогащенные технофильными продуктами. Специфика влияния конкретного горнодобывающего предприятия на окружающую среду обусловлена геолого-геохимическими особенностями месторождения и применяемой технологией для его разработки. Геолого-геохимические особенности выражаются в различии ассоциаций химических элементов конкретных месторождений полезных ископаемых. Распространение загрязняющих веществ может происходить вследствие применения экологоопасных технологий добычи и обогащения полезных ископаемых. Кроме того разработка месторождений оказывает огромное негативное воздействие на окружающую среду посредством нарушения земной поверхности[9,10].

Рис.2. Размещение горнодобывающей промышленности на территории Белорусского Поозерья

Техногенное воздействие при добыче полезных ископаемых.

К числу процессов, приводящих в относительно короткий срок к перестройке рельефа, изменению гидрогеологических, гидрологических и геоэкологических условий, следует отнести деятельность по добыче нерудных полезных ископаемых (глин, песка, песчано-гравийного материала, торфа, сапропелей, доломитов). Добыча ведется карьерным способом, что вызывает нарушение природных комплексов, изменение гидрогеологических условий на значительных прилегающих территориях[6].

Создаются карьеры различных размеров и конфигураций и отвалы пород. Объем перемещенных пород составляет около 1 млрд. м³ в год. В регионе расположено крупнейшее в Беларуси месторождение доломитов вблизи п. Руба в Витебском районе. Разведанные его запасы более 500 млн. тонн. Всего на территории Поозерья эксплуатируется около 70 месторождений нерудных полезных ископаемых, кроме того, более 40 месторождений являются резервными, разведанными и подготовленными к последующей эксплуатации. Отметим, что на территории региона имеется значительное количество (>1000) мелких месторождений (преимущественно песка и гравия), которые частично выработаны и заброшены, или периодически эксплуатируются в небольших объемах для местных нужд [7].

Значительный ущерб состоянию атмосферы оказывают открытые горные выработки вследствие выбросов, пыления овалов, откосов и уступов карьеров. При ветреной погоде пыль переносится на большие расстояния. Под влиянием интенсивной и длительной разработки месторождения изменяются свойства пород в результате перераспределения напряжений, осушения, вибрационных воздействий [8].

Большое значение имеет загрязнение атмосферы при выемке и погрузке горной массы, ее транспортировке средствами автотранспорта, который, в свою очередь, является передвижным источником газовыбросов и взметывания пыли с дороги. Интенсивность выделения пыли зависит от состояния дорожного покрытия, скорости движения автотранспорта и климатических условий. Особенно большое пылевыделение наблюдается на грунтовых и щебеночно-гравийных дорогах, которых в регионе составляет большинство. Токсичными выбросами двигателей внутреннего сгорания являются отработанные газы, картерные газы и пары не сгоревшего топлива из карбюраторов и топливных баков. При работе дизельных двигателей выбрасываются клубы густого дыма, содержащего такие загрязнители как CO, окислы азота, акролеин [9].

Шумовое воздействие на окружающую среду при горнодобывающих работах обусловлено воздействием двигателей внутреннего сгорания, электродвигателей, насосов, экскаваторов, грохотов т.п. Шум или нежелательный звук  возникает из-за быстрых колебаний давления воздуха, вызываемых источником вибрации.

Освоение торфяных месторождений. С проблемой освоения торфяников связаны изменения уровня грунтовых вод, возникновение вероятности пожаров. В настоящее время добыча 90% торфа осуществляется в виде фрезерной крошки, в связи с чем происходит засорение окружающей среды пылевидной фракцией. Торфяные месторождения занимают в Белорусском Поозерье площадь около 430 тыс. га. Преобладают месторождения низинного типа. Средняя мощность торфа составляет 2,6 м,  геологические запасы его оцениваются в 1,28 млрд.т. Разрабатываемый фонд составляет более 51 млн.т [4].

Актуальна проблема рекультивации торфяников. Выполнение этого вида работ часто затягивается и производится не на должном уровне. Существующая практика предусматривает рекультивацию выработанных площадей и передачу их в основном под сельскохозяйственное освоение или под лесопосадки. Однако часто капиталовложения на рекультивацию не дают экономического эффекта вследствие специфических особенностей торфяных месторождений. В результате болотные экосистемы остаются в деградированном состоянии в течение длительного времени[9].

Выработанные площади торфяных месторождений бассейна р. Зап. Двина составляют 32,6 тыс.га. Больше всего выработанных площадей в Дубровенском (5,3 тыс.га), Шумилинском (4,8 тыс.га) и Докшицком (3,4 тыс.га) районах. В Россонском, Лиозненском и Верхнедвинском районах выработанные площади торфяников незначительны - 171, 415 и 430 га соответственно. Всего частично или полностью выработанных торфяных месторождений в бассейне Зап.Двины - 235, на которых около 19 % сработанной площади (6,3 тыс.га) не передано народному хозяйству ввиду технических сложностей при проведении рекультивации. Таким образом, проблема рационального использования выработанных торфяных месторождений продолжает оставаться нерешенной. Очевидно, что в плане оздоровления экологической обстановки часть площадей выработанного торфяного Фонда целесообразно использовать для повторного заболачивания, т.к. антропогенно уничтоженные болотные экосистемы без повтор­ного заболачивания не восстанавливают свои первоначальные биосферные функции даже спустя много лет после выработки торфа [1].

Среди выработанных месторождений множество таких, где после сработки торфа регулирование  водного режима  затруднено или невозможно вследствие  геоморфологических особенностей. В этих условиях выработанные месторождения нельзя использовать под сельхозугодия или под посадку леса. Создание водохранилищ здесь неприемлемо ввиду невозможности экскавации  оставшегося  слоя торфа или недостаточных для  создания водохранилищ глубин болотных котловин. До настоящего времени не используются территории торфяных месторождений, разработка которых проводилась багерно-экскаваторным способом или где добывался гидроторф. Их рекультивация требует огромных затрат.

Последствия мелиорации земель. На сегодняшний день в Поозерье осушено более 500 тыс га. переувлажненных земель, однако отсутствие научно обоснованной концепции мелиоративного строительства отрицательно сказалось на геоэкологической обстановке региона. Торфяно-болотные почвы, особенно с маломощным торфяным слоем подвержены значительным изменениям. Следовательно, районы сельскохозяйственных угодий, в составе которых имеются значительные площади таких земель являются потенциально экологически неустойчивыми. Осушение и сельскохозяйственное использование торфяных почв резко меняют их свойства. Происходит механическая усадка торфа, повышается температура органогенных горизонтов, возрастает аэрированость профиля, восстановительные условия сменяются окислительными, повышается биологическая активность, идет интенсивное разложение органического вещества [9].

 Водопонижение при горнодобыче. В практике горного дела широко применяют водопонижение как способ защиты выработок от обводнения. Понижение уровня подземных вод для создания безопасных и экономичных условий промышленной разработки приводит к формированию целого комплекса отрицательных техногенных процессов, таких как истощение запасов пресных подземных вод, формирование депрессионных воронок. При понижении уровня воды в карбонатных породах происходят суффозионно-карстовые процессы [11]. Изменяются условия питания, движения и разгрузки, формируются депрессионные воронки, что ведет к широкому взаимодействию водопонизительных систем с водозаборами подземных вод,  нарушению гидрологического режима малых рек и озер. Производство открытых горных работ приводит к снижению уровня грунтовых вод, депрессионные воронки вокруг крупных карьеров, подсекающих водоносные горизонты распространяются на десятки  квадратных километров [12].

Изменение условий питания подземных вод может привести к подтоку минерализированых вод из глубокозалегающих водоносных горизонтов. Понижение уровня грунтовых вод влияет также на зону почвогрунтов, ведет к снижению урожайности, уменьшению прироста древесины, усыханию и гибели насаждений[9].

 Обводнённость карьеров при их эксплуатации определяется техногенными факторами, обусловленными способами вскрытия и системой разработки. При этом наблюдается перераспределение гидростатического и гидродинамического давления, дренаж вод из верхних горизонтов в нижние, усиление поступления в выработки вод из поверхностных водоемов и водостоков, фильтрация и инфлюация вод атмосферных осадков вследствие деформации поверхности.

Загрязнение поверхностных и подземных вод  связано с водно-миграционными потоками из карьеров. В результате загрязняются поверхностные водотоки, водоемы, грунтовые воды. При работе водоотливных устройств в выработках происходит загрязнение вод, ухудшение их качества за счет взвеси и биологического загрязнения[10].

Результаты исследования. Главным преобразователем окружающей среды при добыче полезных ископаемых являются техногенные процессы, формирующиеся при эксплуатации месторождений. Извлечение из недр огромных объёмов породы вызывает нарушения, значительные как по площади, так и по глубине, гораздо более масштабно чем само месторождение. На поверхности карьеров, отвалов, хранилищ полезных ископаемых происходят процессы пылеобразования и окисления, что в свою очередь приводит к загрязнению почвы, воздуха, поверхностных и подземных вод. Распространение загрязняющих веществ может производится в технологических целях в связи с технологией добычи и обогащения полезных ископаемых. Кроме того, добыча полезных ископаемых оказывает огромное негативное воздействие на окружающую среду посредством нарушения земной поверхности [1]. В результате горнодобывающей деятельности формируются уровни геоэкологической напряженности среды[6,8,10].

Таблица. Уровни экологической напряженности окружающей среды [8]

Выводы. 1.Белорусское Поозерье требует щадящего природопользования. В основе освоения Поозерья должен лежать экологический подход, суть которого в том, что специализация, размещение и интенсивность освоения должны определяться экологическим состоянием региона. При определении экологического состояния учитываются количественные и качественные характеристики  природных ресурсов, анализ проявления экологически опасных процессов, оценка соответствия природопользования природно-ресурсному потенциалу.

В результате хозяйственной деятельности перерабатывается слой отложений мощностью 0,7 мм/год (среднее значение природной денудации 0,005-0,025 мм/год). Наибольшему изменению подвергаются районы распространения краевых ледниковых образований, лёссовидных отложений, участки поверхностного залегания карбонатных пород, торфяники, некоторые речные долины, площади вблизи крупных населенных пунктов, территорий разрабатываемых месторождений полезных ископаемых, крупных инженерных сооружений др. Менее всего изменены плоские, часто заболоченные ледниково-озерные, озерно-аллювиальные, водно-ледниковые равнины.

2.Ландшафты Белорусского Поозерья ввиду их генетических особенностей находятся в состоянии повышенной динамичности. Важное значение имеет определение причин, вызывающих ухудшение Сеть природоохранных территорий в Поозерье пространственно разобщена и не связана с перспективой развития природопользования.                                              

ЛИТЕРАТУРА

1.     Андриевская А.С. Методика оценки последствий техногенеза (на примере исследования территории Белорусского Поозерья)/ А.С. Андриевская // Актуальные вопросы современной науки – Минск: БГПУ, с 98-106.

2.     Вознячук, Л.Н. Геоморфологическое районирование / Л.Н. Вознячук //БелСЭ. Минск, 1975. Т.12., с. 86-91.

3.     Высоцкий. Э.А. Геология и полезные ископаемые Республики Беларусь/ Э.А. Высоцкий, Л.А. Демидович, Ю.А. Деревянкин, Минск, БГУ, 1996, 296 с.

4.     Геология Беларуси / А.С. Махнач [и др.]. Минск, ИГ НАН РБ, 2001,596 с.

5.     Геоэкологические исследования природных комплексов и геосистем / М.Г. Ясовеев [и др.]. Минск, БГУ, 2008, 293 с.

6.     Геоэкология Беларуси / М.Г. Ясовеев [и др.]. Минск, БГПУ, 2006, 346 с.

7.     Матвеев, А.В. Рельеф Белоруссии / А.В. Матвеев, Б.Н. Гурский, Р.И. Левицкая //СНиП 10-01-94. Минск, Наука и Техника, 1988,212 с.

8.     А.В. Чигаркин . Геоэкология Казахстана (географические аспекты природопользования и охраны природы) / А.В. Чигаркин. Алматы, Қазақ университеті, 2006. – 414 с.

9.     Экология геологической среды: уч. Пособие/В.Н. Губин [и др.]. Минск, БГУ, 2002, 136 с.

10.                       Ясовеев, М.Г. Геоэкологические последствия техногенеза на территории Центрально-белорусских возвышенностей / М.Г. Ясовеев. Н.В. Ястребова. Минск, БГПУ, 2008, с. 121-126.

11.                        Ясовеев, М.Г. Экологический мониторинг и экологическая экспертиза / М.Г. Ясовеев, Н.Л. Стреха, Н.С. Шевцова. Минск,БГПУ, 2009,323 с.

12.                        Ясовеев, М.Г. Общие принципы геоэкологического районирования / М.Г. Ясовеев, Н.В. Ястребова // Антропогенная трансформация ландшафтов: материалы конференции БГПУ, Минск,2009. С. 84-84

Summary

Technogenic transformation of the relief of the Belarusian lake district.

The Article covers the problem of influence of mining activity to the relief of the Belarusian lake district. The evaluation of the effect of non-metallic mineral extraction was analyzed at the Article. The conclusion of the research work is the main technogenic factor of influencing for the relief is the mining manufacture.

УДК 911.2:502.1 (476) Андриевская А.С. Вести БГПУ, №3.

Техногенная трансформация рельефа Белорусского Поозерья.

В работе проведена оценка геоэкологических последствий горнодобывающей деятельности на территории Белорусского Поозерья. Рассмотрены источники техногенного воздействия на окружающую среду при разработке нерудных месторождений полезных ископаемых карьерным способом. В том числе проанализированы и гидрогеологические аспекты геоэкологического воздействия, связанные с защитой выработок от обводнения. Также изучены геоэкологические проблемы связанные с освоением торфяников. Установлено, что техногенные процессы, возникающие при разработке и эксплуатации месторождений, являются главным преобразователем окружающей среды.

Библиогр. – 12 назв.

Ключевые слова: рельеф, Белорусское Поозерье, техногенез, разработка месторождений полезных ископаемых, геоэкологические проблемы.