В процессе добычи и переработки полезных ископаемых человек влияет на большой геологический круговорот. Во-первых, человек переводит залежи полезных ископаемых в другие формы химических соединений . Во-вторых, человек распределяет по земной поверхности, извлекает из недр бывшие геологические аккумуляции. В настоящее время на каждого жителя земли ежегодно добывается около 20 т сырьевых ресурсов. Из них 20% переходит в конечный продукт, а остальная масса превращается в отходы. Теряется до 50-60% полезных компонентов.

Воздействие добычи полезных ископаемых на литосферу :

1 - создание карьеров, отвалов;

1 - происходит загрязнение воздуха метаном, серой, оксидов углерода в результате газовых и нефтяных пожаров ;

2 - возрастает запыленность атмосферы в результате горения отвалов при взрывах в карьерах, что влияет на количество солнечной радиации, температуру, атмосферные осадки;

3 - истощение водоносных горизонтов, ухудшение качества подземных и поверхностных вод.

Для рационального использования за-пасов невосполнимого минерального сырья необходимо:

1 - как можно более полно извлекать их из недр (обводне-ние нефтеносных пластов значительно увеличивает отдачу нефти; закачивается вода. Она увели-чивает межпластовое давление, в результате чего более легкая нефть устремляется в добывающие скважины),

Охрана насекомоядных птиц и рыжих лесных муравьев - это одновременная охрана леса от вредителей.

Часто в природе складываются отношения противоположного характера, когда охрана одного объекта приносит вред другому. Например, охрана лося местами приводит к его перенаселению, а это наносит ощутимый ущерб лесу из-за повреждения подроста. Значительный вред растительности некоторых национальных парков Африки приносят слоны, в избытке населяющие эти территории. Поэтому охрана каждого природного объекта должна быть соотнесена с охраной других природных компонентов. Следовательно, охрана природы должна быть комплексной.

Охрана и использование природы - это на первый взгляд два противоположно направленных действия человека. Однако противоречия между этими действиями нет. Это две стороны одного и того же явления - отношения человека к природе. Поэтому вопрос, который иногда задают, - охранять природу или использовать ее - не имеет смысла. Природу надо использовать и охранять. Без этого невозможен прогресс человеческого общества. Природу необходимо охранять в процессе ее рационального использования. Важно разумное соотношение ее использования и охраны, что определяется количеством и распределением ресурсов, экономическими условиями страны, региона, социальными традициями и культурой населения.

В общем технологии добычи полезных ископаемых обусловливают такие виды нарушений окружающей среды:

геомеханические - растрескивание пород в результате проведения взрывов, изменение рельефа местности, вырубка лесов, деформация земной поверхности;

гидрологические - изменение запасов, режима движения, качества и уровня грунтовых вод, вынос в водоемы вредных веществ с поверхности и недр земли;

химические - изменение состава и свойств атмосферы и гидросферы (подкисление, засоление, загрязнение воды и воздуха);

физико-механические - загрязнение окружающей среды пылью, изменение свойств почвенного покрова и прочее;

Шумовое загрязнение и вибрация почвы.

Причинами гидрологических нарушений являются:

Зарегулирования, как форма нарушения проявляются в виде водоемов и водоканалов. Вызвано необходимостью осушения поверхности над месторождением,

Заболачивание наблюдается вокруг отвалов с площадью более 200 га,

Затопление характерно для случаев, когда производство имеет избыток воды и полностью ее в водооборота не использует. Воды сбрасываются на землю, в водотоки и водоемы, происходит затопление дополнительных площадей земли. В другом месте в связи с этим может возникнуть истощение,

Осушение - происходит через дренаж грунтовых подземных вод выработками и скважинами. У каждого карьеру депрессионная воронка грунтовых вод достигает диаметра 35 - 50 км,

Заводнения возникает в случае захоронения жидких отходов производства.

Влияние добычи полезных ископаемых открытым способом

В местах открытых разработок происходит вырубка лесов, нарушение растительности и вывод из пользования больших площадей сельскохозяйственных угодий в результате проведения вскрышных работ и складирования пород на поверхности земли. Так, объем вскрышных работ (снятие пород покрывающих и вмещающих тело полезного ископаемого) на карьерах угольной промышленности составляет 848 млн.м3 / год, железорудных - 380, стройматериалов - 450 Глубина рудных карьеров достигла 450 -500 м, угольных 550 - 600 м (на Криворожском железорудном месторождении - 800 м). Влияние открытых горных разработок на окружающую среду запечатлен на рис.4.4.

Рис. 4.4. Влияние открытых горных разработок на окружающую среду

Карьеры часто достигают глубины 400 - 600 м, и соответственно большое количество горных пород вывозится на поверхность. Площади, занятые отвалами, в несколько раз превышают площадь карьеру. Глубинные, в основном токсичные, слои породы выгружаются на поверхность отвалов. Это препятствует росту растений, а после дождей воды, которые стекают с отвалов, отравил реки и почвы. Ориентировочно можно считать, что для открытой добычи 1 млн. Т / год полезных ископаемых требуется около 100 га земельных угодий. Например, на земельных отводах 5 ГОК Кривбасса общей площадью более 20 тыс. Га ежегодно складируется почти 84 млн. М3 вскрышных пород и более 70 млн. Тонн хвостов обогатительных фабрик. Происходят не только нарушение почвенно-растительного покрова на обширных территориях, но и нарушается поверхность земли как горными выработками, так и отвалами. В Украине наибольшие нарушения природной среды произошли на Криворожье, здесь загублено более 18 тыс. Га земли (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Космический снимок Криворожский железорудный карьеров

Изменения, обусловленные нарушением поверхности, негативно сказываются на ее биологических, эрозионных и эстетических характеристиках. Именно на открытых разработках месторождений всего проявляется геотоксикологические влияние горного производства на человека. Снижается продуктивность сельскохозяйственных угодий. Так в районе Курской магнитной аномалии вблизи карьеров в радиусе 1,5-2 км урожайность полей снизилась на 30-50% вследствие ощелачивания почв к pH = 8, рост в них вредных примесей металлов и сокращение питания водой.

В процессе разработки месторождений открытым способом к основным источникам загрязнения относится проведение массовых взрывов, эксплуатация горнодобывающей техники и автомобилей. Массовые взрывы на карьере относятся к периодическим источников загрязнений, так как проводятся обычно раз в 2 недели. Заряд взрыва достигает 800 - 1200т, а количество взорванной им горной массы - 6 млн.т. В атмосферу выбрасывается около 200 - 400 т пыли. Считается 1 т. Взорванной взрывчатого вещества дает 40м3 СО2, кроме этого выделяются оксиды азота.

Практически все горные работы сопровождаются пылеобразованием. Так, в процессе перемещения породы экскаватором интенсивность пылевыделения составляет 6,9 г / с, в процессе погрузки угля роторным экскаватором - 8,5 г / с. Постоянно действующими источниками пылеобразования являются автомобильные дороги. В некоторых карьерах на их долю приходится 70 - 90% всей пыли. Значительные количества пыли поступают в атмосферу в процессе погрузочно-разгрузочных работ. Интенсивность пылевыделения в процессе выемки угля экскаватором составляет 11,65 г / с, в процессе погрузки в железнодорожные вагоны - 1,15 г / с. Из-за использования большого количества транспортных средств, больших территорий под разрезами, а также мощных массовых взрывов загрязнения атмосферы при условии открытой добычи значительно больше, чем при подземного способа.

Гидромеханизированные разработки полезных ископаемых вызывают значительные масштабы загрязнения гидросферы, поскольку все гидромеханизированные технологии связаны с использованием воды, ее загрязнением и возвращением воды в загрязненном состоянии в общую гидрологическую сеть. В результате наблюдается загрязнение рек и водоемов мутными водами, которые образуются в процессе гидромеханизированных разработок полезных ископаемых, рыба оставляет водохранилища и значительные площади водоемов исключаются из нерестилищ, а пойма теряется. Потерянные площади восстанавливаются для нереста примерно через 10 - 15 лет после окончания разработок. Но учитывая то, что подавляющее большинство месторождений отрабатывается в течение 25 - 50 лет, площади загрязненного водосбора исключаются из воспроизводства рыбных запасов на 45 - 70 лет. Для ведения горных работ и промывки песков и других пород используют разное количество воды и загрязняется она в неодинаковой степени, что в разной степени влияет на величину разбавления и потери полезных ископаемых, особенно в случае разбавления их породами, содержащими тонкодисперсную глину, которую трудно выделить и осадить с мутной воды, сбрасываемой из промывных установок.

Характер рельефа, уровень залегания фунтовых вод учитываются при проектировании системы отработки полезного ископаемого. Они сказываются и на экологических последствиях добычи: размещении отвалов, разносе пыли и газов, образовании депрессионных воронок, карста, поведении подотвальных вод и многого другого. Способы и масштабы извлечения руд меняются со временем.
Промышленная добыча полезных ископаемых, начиная с XVIII века, велась с помощью вертикальных горных выработок: глубоких шурфов (до 10 м), шахт. Из вертикальной выработки при необходимости проходилось несколько горизонтальных выработок, глубина которых определялась уровнем залегания подземных вод. Если они начинали заполнять шахту, шурф, добыча прекращалась из-за нехватки водоотливной техники. Следы старых горных выработок можно наблюдать и сегодня в окрестностях Пласта, Кусы, Миасса и многих других городов и поселков горнозаводской зоны области. Часть из них остается незакрытой, не загороженной до сих пор, что представляет определенную опасность. Таким образом, вертикальная амплитуда изменений природной среды, связанных с добычей минерального сырья, до XX столетия едва превышала 100 м.
С появлением мощных насосов, осуществляющих водоотлив из выработок, экскаваторов, большегрузных автомобилей, разработка минеральных ресурсов все чаще ведется открытым способом — карьерным.
На Южном Урале, где большинство месторождений залегает на глубинах до 300 м, преобладает карьерная добыча. В карьерах добывается до 80 % (по объему) всех полезных ископаемых. Самой глубокой горной выработкой на территории области является Коркинский угольный разрез. Его глубина на конец 2002 года была равна 600 м. Крупные карьеры имеются в Бакале (бурые железняки), Сатке (магнезиты), Межозерном (медная руда), Верхнем Уфалее (никель), Магнитогорске и Малом Куйбасе (железо).
Очень часто карьеры располагаются в городской черте, на окраинах поселков, что серьезным образом сказывается на их экологии. Много мелких карьеров (несколько сотен) находится в сельской местности. Практически каждое крупное сельское предприятие имеет свой карьер площадью 1—10 га, где добываются щебень, песок, глина, известняк для местных нужд. Обычно добыча ведется без соблюдения каких-то экологических норм.
Подземные горные выработки—шахты (шахтные поля) также широко распространены в области. В большинстве из них добыча полезных ископаемых сегодня уже не ведется, они выработаны. Часть шахт затоплена водой, часть заложена спущенной в них пустой породой. Площадь отработанных шахтных полей только в Челябинском буроугольном бассейне составляет сотни квадратных километров.
Глубина современных шахт (Копейск, Пласт, Межевой Лог) достигает 700—800 м. Отдельные шахты Карабаша имеют глубину 1,4 км. Таким образом, вертикальная амплитуда изменений природной среды в наше время, с учетом высоты отвалов, терриконов на территории Южного Урала достигает 1100—1600 м.
Россыпные месторождения золота в речных песках разрабатываются в последние десятилетия с помощью драг — крупных промывальных машин, способных брать рыхлую породу с глубин до 50 м. На мелких россыпях добыча ведется гидравлическим способом. Породы, содержащие золото, размываются мощными струями воды. Результатом такой добычи становится "рукотворная пустыня" со смытым почвенным слоем и полным отсутствием растительности. Такие пейзажи вы встретите в Миасской долине, к югу от Пласта. Масштабы добычи минерального сырья увеличиваются ежегодно.
Это связано не только с ростом потребления тех или иных минералов, пород, но и с уменьшением содержания в них полезных компонентов. Если раньше на Урале, в Челябинской области отрабатывались полиметаллические руды с содержанием полезных элементов 4—12%, то теперь разрабатываются бедные руды, где содержание ценных элементов едва достигает 1%. Для того, чтобы получить из руды тонну меди, цинка, железа, необходимо добыть из недр гораздо больше породы, чем в прошлом. В середине XVIII столетия суммарная добыча минерального сырья в год составляла в крае 5—10 тыс. тонн. В конце XX столетия горные предприятия области перерабатывают ежегодно 75—80 млн тонн горной массы.
Любой способ добычи полезных ископаемых значительно влияет на природную среду. Особое влияние испытывает верхняя часть литосферы. При любом способе добычи происходит значительная выемка пород и их перемещение. Первичный рельеф заменяется техногенным. В горной местности это приводит к перераспределению приземных потоков воздуха. Нарушается цельность определенного объема пород, увеличивается их трещиноватость, появляются крупные полости, пустоты. Большая масса пород перемещается в отвалы, высота которых достигает 100 м и более. Нередко отвалы располагаются на плодородных землях. Создание отвалов обусловлено тем, что объемы рудных полезных ископаемых по отношению к вмещающим их породам невелики. Для железа и алюминия это 15—30%, для полиметаллов — около 1—3%, для редких металлов — менее 1%.
Откачка воды из карьеров и шахт создает обширные депрессионные воронки, зоны снижения уровня водоносных горизонтов. При карьерной добыче диаметры этих воронок достигают 10—15 км, площади — 200—300 кв. км.
Проходка шахтных стволов приводит также к соединению и перераспределению вод между ранее разобщенными водоносными горизонтами, прорывам мощных потоков воды в туннели, забои шахт, что значительно затрудняет добычу.
Истощение фунтовых вод в районе горных выработок и осушение поверхностных горизонтов сильно влияют на состояние почв, растительного покрова, величину поверхностного стока, обуславливают общее изменение ландшафта.
Создание крупных карьеров и шахтных полей сопровождается активизацией различных инженерно-геологических и физико-химических процессов:
— возникают деформации бортов карьера, оползни, оплывины;
— происходит оседание земной поверхности над отработанными шахтными полями. В скальных породах оно может достигать десятков миллиметров, в некрепких осадочных породах — десятков сантиметров и даже метров;
— на соседних с горными выработками площадях усиливаются процессы эрозии почв, оврагообразования;
— в выработках и отвалах активизируются во много раз процессы выветривания, идет интенсивное окисление рудных минералов и их выщелачивание, во много раз быстрее, чем в природе, идет миграция химических элементов;
— в радиусе нескольких сот метров, а иногда и километров, происходит загрязнение почв тяжелыми металлами при транспортировке, ветровом и водном разносе, почвы также загрязняются нефтепродуктами, строительным и промышленным мусором. В конечном счете, вокруг крупных горных выработок создается пустошь, на которой растительность не выживает. Например, разработка магнезитов в Сатке привела к гибели сосновых лесов в радиусе до 40 км. Пыль, содержащая магний, попала в почву и изменила щелочно-кислотный баланс. Почвы из кислых превратились в слабощелочные. Кроме того, карьерная пыль как бы зацементировала хвою, листья растений, что вызвало их оскудение, увеличение мертвопокровных пространств. В конечном итоге, леса погибли.

Сланцевая нефть – это синтетическая нетрадиционная нефть, которую получают из горючих сланцев путем термического воздействия. Полученная нефть либо используется в качестве топлива, либо перерабатывается и применяется в тех же сферах, что и традиционная сырая нефть.

Основная часть мировых запасов сланцевой нефти находится на территории США. Это около 24,7 трлн тонн. Достаточно обширные запасы горючих сланцев есть в распоряжении России, Китая. В Америке именно добыча горючих сланцев вывела нефтедобывающую отрасль на новый этап развития. Самое крупное месторождение находится в Северной и Южной Дакоте. Называется оно Баккен. Именно здесь себестоимость сланцевой нефти в США является наиболее низкой, благодаря самой совершенной на данный момент технологии добычи. Помимо месторождения Баккен, есть еще ряд крупных месторождений на территории США, которые находятся в штатах Техас и Нью-Мексико.