Рациональное недропользование в железорудной провинции Курской магнитной аномалии (проблемы и пути их решения) (25.01.2010)
. '.
+ских ландшафтов – ТЛГС-4 (рис.4).
Выявлено своеобразие формирования карьерно-отвальных ландшафтов как техногенных ландшафтно-геохимических систем. По отношению к природным ландшафтам они характеризуются противоположностью: а) геоморфологического расположения центров, управляющих данными системами,
б) направлений миграционных потоков вещества, в) пространственных смен форм движения материи.
Предложено разделение карьерно-отвальных ландшафтов на четыре категории пространственно-сопряженных техногенных ландшафтно-геохи-мических систем – от ландшафтно-геохимической арены (карьера с отвалами и хвостохранилищами) до элементарного техногенного геохимического ландшафта.
Рис.4. Пространственные уровни техногенных ландшафтно-геохимических систем
в карьерно-отвальном ландшафте. Обозначения: 1- платформенный фундамент, 2 – естественный осадочный чехол, 3 – техногенный осадочный чехол, I – индексы техногенных ландшафтно-геохимических систем второго уровня – а, б, в (пояснения в тексте); II – формы движения материи, управляющие вещественно-энергетическими потоками
(Б – биологическая, Х – химическая, Ф – физическая); К1, К2, К3 – ландшафтно-геохимические катены; Элементарные техногенные геохимические ландшафты –
А –аккумулятивный, ТА – трансаккумулятивный, ТЭ – трансэлювиальный,
Э – элювиальный
Таким образом, горное производство по характеру своего воздействия на компоненты окружающей природной среды является одним из наиболее масштабных и долговременных. Среди методов изучения техногенной трансформации компонентов окружающей среды большое значение имеют ретроспективные исследования, основанные на использовании разновременных материалов дистанционного зондирования поверхности Земли (МДЗ). Они направлены на выявление тенденций и закономерностей изменения во времени геологической среды и техногенной трансформации геосистем.
Выполненный ретроспективный анализ разновременных материалов дистанционного зондирования земной поверхности Старооскольско-Губкинского горнопромышленного района (Петин, 2006) показал, что:
- наиболее ярко на МДЗ фиксируются изменения площадей инфраструктуры горнодобывающего комплекса, перемещенных геологических отложений, рельефа и других техногенных объектов;
- на космических снимках отчетливо выявляются изменения гидрологических и гидрогеологических условий регионального и локального уровней, характер и границы этих изменений и их тенденции;
- космические снимки позволяют получить количественную и качественную информацию о развитии экзогенных геологических процессов, как в зоне горного отвода, так и на прилегающих к нему территориях;
- МДЗ позволяют выделить площади загрязнения окружающей природной среды от объектов горнодобывающего комплекса и других техногенных объектов по пылевому загрязнению снегового покрова, дымовым шлейфам, характеру растительного покрова и т.д.
Влияние горнодобывающего комплекса на состояние здоровья населения горнопромышленных районов КМА. Формирование отрицательной динамики состояния здоровья работников горнодобывающего комплекса и населения горнопромышленных районов КМА в значительной степени обусловлено негативным влиянием комплекса антропогенных факторов среды обитания. В месте с тем, здоровье населения горнопромышленных районов не может рассматриваться без учета природообусловленных аномальных отклонений среды, которое имеет место в регионе КМА.
В Курской магнитной аномалии напряженность геомагнитного поля Земли достигает 2 эрстеда при фоновом значении 0,45 эрстеда, что почти в 4 раза выше, чем в соседних областях Украины и России. Издавна Курскую магнитную аномалию считали удивительным природным явлением, где на относительно небольшой площади поверхности Земли (160 тыс. км2) отмечаются локальные участки со значительными колебаниями напряженности геомагнитного поля Земли. Ее изучали в основном с целью выявления запасов железорудного сырья и почти никогда не задумывались о влиянии повышенного геомагнитного поля на состояние здоровья человека.
Первые публикации по изучению влияния Курской магнитной аномалии на здоровья населения этого региона появились лишь в конце 60-х годов прошлого столетия. Только в начале 70-х годов была опубликована первая обобщающая научная работа по изучению влияния аномального геомагнитного поля Земли, принадлежащая А.П. Дуброву (1974). В ней автором были проанализированы обширные и разносторонние данные о действии магнитного поля Земли на живые организмы и, в частности, особое внимание им было уделено влиянию аномального геомагнитного поля КМА на состояние здоровья здоровых и больных людей. В указанных публикациях отмечается, что заболеваемость населения гипертонией, ревматизмом и нервно-психическими болезнями на 120-160 % выше, чем районах, не подверженных воздействию геомагнитного поля КМА.
Планомерные исследования по влиянию аномального геомагнитного поля повышенной напряженности в регионе КМА на состояние здоровья человека, состояние живых систем и отдельных микроорганизмов проводятся в Курском медицинском университете на протяжении последних двадцати пяти лет. На основании эпидемиологического анализа указанными выше исследователями было установлено, что на территории КМА (г. Железногорск) суммарная заболеваемость кишечными инфекциями выше в 2,66 раза (в частности, дизентерией – 1,5 раза, сальмонеллезом – 2,89 раза), чем в других районах Курской и Белгородской областей, расположенных вне зоны влияния напряженного геомагнитного поля.
Есть основание считать, что повышенная заболеваемость среди населения, проживающего в зоне влияния аномального геомагнитного поля другими нозологическими формами неинфекционной природы (гипертоническая болезнь, ревматизм, онкологические, нервно-психические болезни и т.д.) связана с влиянием аномального магнитного поля, что подтверждается исследованиями многих авторов (Дардымов, 1966; Травкин, Колесников, 1969; Дубров, 1974; Борченко, Малоземов, 1973; Павловский, 1973 и др.).
В ряде публикаций высказывается мнение, что живые организмы в большей степени реагируют именно на изменения (колебания) геомагнитного поля, чем на его абсолютную величину.
Таким образом, аномальное геомагнитное поле можно рассматривать как важный фактор, участвующий в формировании санитарно-эпидемиологического благополучия населения региона КМА.
Загрязнение окружающей среды приводит к ухудшению санитарно-гигиенических условий, комфортности проживания, и как следствие этого, негативно отражается на состоянии здоровья людей, работающих на горнорудных предприятиях и проживающих вблизи них. Основу техногенных выбросов в горнопромышленных районах КМА составляют железосиликатная пыль, сернистый ангидрит, окись углерода и окислы азота. Такие вещества, выброшенные в атмосферу, вызывают при длительном дыхании различные заболевания у человека, в том числе гиперплазию, а затем и атрофию слизистой оболочки верхних дыхательных путей, стоматиты, воспаления десен, поражение зубов. Аэрозоли железа и его оксиды при длительном воздействии, откладываются в легких и вызывают (разновидность пневмокониоза), бронхиты, начальную стадию эмфиземы, сухой плеврит. Среди рабочих железорудных предприятий со стажем более 10 лет сидероз выявлен в 33% случаев. Не менее опасна для состояния здоровья пыль кремнезема. Негативное воздействие ее на организм человека проявляется в том, что трудно растворимые в физиологических жидкостях частицы пыли осаждаются в дыхательных путях и являются причиной заболевания бронхита и силикоза. Последнее заболевание – это прогрессирующий фиброз легочной ткани (пылевой пневмосклероз).
Исследования, проведенные в горнодобывающих районах КМА (Тулакин и В.И. Евдокимов, 2002), свидетельствуют о высоком уровне суммарного санитарно-эпидемиологического неблагополучия. Это неблагополучие на 77-92% связано с воздействием антропогенных факторов, обусловленных загрязнением атмосферного воздуха, нарушением природных ландшафтов, повышенным радиационным фоном и т.д. В местах же добычи железной руды (г.г. Старый Оскол, Губкин, Яковлево и др.), где наблюдаются аномальные участки с напряженным геомагнитным полем (до 2 эрстед), значительный вклад (до 23%) в формировании суммарного эколого-гигиенического неблагополучия принадлежит геомагнитному полю.
Геоэкологическое районирование территории КМА. Комплексный анализ оценочных критериев основных природных характеристик и имеющаяся экогеологическая информация позволили в пределах железорудной провинции КМА провести ранжирование территории и выделить четыре геоэкологических ареала с разной степенью напряженности экологической ситуации.
Геоэкологическая ситуация состояния – особое свойство геосистемы геологической среды, возникающее в результате техногенных изменений природных характеристик территории, характеризующихся специфическим набором геоэкологических проблем, неблагоприятных (в различной степени) для жизни человека и хозяйственной деятельности. Выделенные ареалы различной степени остроты геоэкологических ситуаций территориально совпадают с границами ныне разрабатываемых железорудных месторождений и горнопромышленных районов КМА (рис. 5).
Первый, наиболее крупный ареал со сложной геоэкологической ситуацией (около 900 км2) расположен в северо-восточной части Белгородской области, охватывая городскую территорию городов Губкина и Старого Оскола, а также территорию между ними, и приурочен к зоне влияния Старооскольско-Губкинского горнопромышленного комплекса. По количеству объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, этот участок является наиболее насыщенным в области, модуль техногенной нагрузки превышает 1000.
Здесь, кроме урбанизированных территорий (гг. Губкин и Старый Оскол), расположены два крупных железорудных карьера (Лебединский и Стойленский) с глубинами более 300 м, многочисленные отвалы высотой от 60 до 100 м, хвостохранилища, занимающие площадь несколько десятков квадратных километров, Стойленский и Лебединский ГОКи, шахта им. Губкина, Оскольский электрометаллургический комбинат (ОЭМК), ТЭЦ, цементный завод и многие другие мелкие предприятия.
Для данного ареала наиболее важными экологическими проблемами являются: загрязнение атмосферного воздуха, поликомпонентное загрязнение поверхностных и подземных вод и донных илов, химическое загрязнение почв, а также комплексное нарушение земель, вызванное открытой добычей железорудного сырья и складированием в отвалы вскрышных пород. Все это приводит к развитию на них геодинамических процессов, утрате продуктивности биоценозов, к деградации и истощению эколого-ресурсного потенциала.
Весьма важной геоэкологической проблемой для этого горнопромышленного района является проблема использования отработанных подземных пустот шахтой им. Губкина, объем которых в настоящее время составляет 40 млн м3, а при завершении отработки промышленных запасов железных руд он может превысить 60 млн м3.
И как следствие этого, в пределах Старооскольско-Губкинского горнопромыленного района выделяются участки территории с различной степенью экологической напряженности (рис. 5): катастрофической, критической, кризисной, напряженной и относительно удовлетворительной.
Второй ареал со сложной геоэкологической ситуацией геологической среды приурочен к Михайловскому горнопромышленному району. Он занимает площадь около 500 км2, в пределах которого разрабатывается с конца 50-х годов Михайловское железорудное месторождение. На базе этого месторождения действует крупнейший в России Михайловский ГОК, который является предприятием по добыче и переработке богатых руд, железистых кварцитов, стройматериалов, производству аглоруды, железорудных офлюсованных окатышей и концентратов.
На Михайловском железорудном месторождении руда добывается открытым способом. Переработкой и производством продукции железной руды занимается ОАО «Михайловский ГОК». В состав данного предприятия входят следующие основные объекты: карьер, дробильно-сортировочная фабрика по переработке богатых руд, дробильно-обогатительный комплекс и фабрика окомкования по переработке железистых кварцитов, отвалы, хвостохранилище, объекты железнодорожного и автомобильного транспорта, объекты ремонтного назначения, объекты обслуживающего и вспомогательного назначения, теплосиловое хозяйство. Здесь горнодобывающие и сопутствующие ему предприятия являются источниками значительного преобразования компонентов природной среды. Это проявляется в деградации почвенного и растительного покрова, загрязнении и истощении подземных водоносных горизонтов, перестройке рельефа, уничтожении малых рек и т.п.
Важной экологической проблемой в пределах данного геоэкологического ареала является дефицит питьевой воды. Значительная депрессионная воронка, сформировавшаяся в результате дренажных работ, привела к сработке основных водоносных горизонтов. И, как следствие этого, прекратили действовать водозабор «Речица» и ряд водозаборных скважин в колхозах Железногорского района.
Уменьшилась величина подземного питания поверхностных водотоков. Сброс рудничных вод в речную сеть привел к существенному загрязнению поверхностных вод нефтепродуктами, соединениями железа, азота и взвешенными веществами.
Рис. 5. Картосхема ареалов экологических ситуаций в горнопромышленных районах КМА:
а) Михайловском, б) Старооскольско-Губкинском
сти контурного кольца озер и болот, а также к значительной активизации геодинамических процессов – эрозии, оползням, карстово-суффозионных процессов и т.д.
Основным загрязнителем воздушной среды района является металлургическая промышленность, включающая в себя предприятия Михайловского горно-обогатительного комбината. Количество вредных ингредиентов, выбрасываемых этими предприятиями, превышает три десятка, из которых наибольшее количество приходится на двуокись азота, сернистый ангидрид, взвешенные твердые вещества, сажу, летучие низкомолекулярные углероды, окись углерода, пятиокись ванадия, толуол.