Ресурси надр, проблеми їх раціонального використання

Надра – верхня частина земної кори від нижньої межі гумусового шару ґрунту до рівня, де ще можливий видобуток корисних копалин. З надр Землі видобувають вугілля, нафту, газ та корисні копалини. Останні використовують для добування металів, як сировину для хімічної промисловості, виробництва добрив для сільського господарства, будівельних матеріалів тощо. У надрах містяться лікувальні термальні та мінеральні води. В них будують різні господарські споруди і транспортні комунікації. Їх використовують для зберігання нафти, газу та різних матеріалів, захоронення шкідливих речовин і відходів виробництва.

В Україні досліджено 90 видів корисних копалин, зосереджених більш як у 8000 родовищ, з яких 4000 експлуатуються. Родовища корисних копалин характеризуються резервами, запасами та індексом використання природних ресурсів. Резерви – це обсяги корисних копалин, які можуть бути ефективно вилучені з надр за допомогою сучасних технологій. Запаси – загальний передбачуваний обсяг копалин у родовищах Землі.

Вчені неодноразово робили спроби підрахувати запаси і строки вичерпання корисних копалин у цілому на земній кулі та в окремих регіонах. Звичайно, ці підрахунки приблизні і базуються на даних, які доступні сучасному рівню знань (табл. 4).

Таблиця 4

Ресурси і час вичерпання основних корисних копалин

Майже всі корисні копалини належать до невідновних ресурсів, тому що їх відтворення в земній корі відбувається дуже повільно. Інтенсивність їх видобування та використання - значно перевищує швидкість їх утворення. Використання людством корисних копалин подвоюється через кожні 14-15 років. Щорічне використання вугілля, заліза, мангану й нікелю за останні сто років збільшилося у 50-60 разів, калію, алюмінію, молібдену й вольфраму – у 200-1000 разів. Щороку з надр Землі видобувають близько 120 млрд. т руди та інших корисних копалин, майже по 20-30 т на одну людину. Тільки за 1991 р. у світі було видобуто 3,1 млрд. т нафти, 1,9 трлн. м³ природного газу та 3,2-3,5 млрд. т кам’яного і 1,2-1,5 млрд. т бурого вугілля.

Якщо видобуток корисних копалин збережеться у такому обсязі, як нині, то багато родовищ будуть вичерпані через кілька десятиріч. У разі збільшення видобутку й використання мінеральних ресурсів країнами що розвиваються, до рівня США на початку 90-х років XX ст., за даними ООН, резерви бокситів, нафти, газу, міді, цинку, свинцю будуть вичерпані впродовж 5-15 років.

З усього видобутого із земних надр обсягу речовин у вигляді продуктів виробництва використовується тільки 2-6%, що пояснюється недосконалістю технологій. Решта потрапляє у відходи, які забруднюють навколишнє природне середовище. При зазначених темпах видобутку корисних копалин щороку утворюватиметься близько 400 млрд. т твердих відходів.

Значні обсяги видобутку сировини і на території України. Видобуток нафти становить 5,3 млн. т, природного газу – 28,1 млрд. м³, кам’яного вугілля майже – 137 млн. т, бурого - близько 9,3 млн. т. Україна задовольняє свої потреби майже всіма мінеральними ресурсами, за винятком паливно-енергетичних та деяких інших.

Освоєння родовищ мінеральних ресурсів охоплює геологорозвідувальні роботи, розробку родовищ та переробку мінеральної сировини. Кожен з цих етапів має певний вплив на навколишнє природне середовище. Будівництво свердловин, шахт та кар’єрів пов’язане з відчуженням родючих земель, зміною природних ландшафтів та погіршенням екологічної ситуації. В Україні щороку відводиться близько 5-7 тис. га земель для складування відходів та створення шламонакопичувачів.

Найістотніші порушення пов’язані з відкритими розробками, які потребують відведення місць для покривних порід. При цьому відбувається зниження рельєфу. Створення глибоких (до 800 м) і значних за площею кар’єрів супроводжується зсувами, обвалами й селями. Навколо родовищ облаштовують відвали пустої породи, терикони й шламосховища. Так, гірничозбагачувальними комбінатами Криворізького залізорудного району створені велетенські кар’єри завдовжки кілька кілометрів. Усі яри та балки засипані десятками мільйонів тонн відходів після збагачення залізної руди. У шламосховищах накопичується забруднена вода, яка підтоплює прилеглі території та забруднює підземні води. З їх поверхні вітрами розноситься пил на великі відстані.

Розробка родовищ за допомогою вибухів спричинює забруднення атмосферного повітря пилом і шкідливими газами. Порушується міцність ґрунтів, збільшується тріщинуватість порід і зникають підземні води. Пил і газуваті викиди гірничо-збагачувальних фабрик розносяться вітрами на далекі відстані і осідають на поверхні ґрунту, знижуючи врожайність угідь на 15-20%.

Під час підземних розробок утворюються пустоти, виникають тріщини в гірських породах, обвали та просідання породи, дренаж водоносних горизонтів та їх осушення. Відбувається набухання порід, виділення шкідливих газів (гідрогенсульфіду, метану) та прориви підземних вод. Тільки при підземному видобутку вугілля на шахтах світу щороку виділяється 25-28 млрд. м³ метану. У країнах, де на шахтах виділяється багато метану, його використовують для опалення приміщень. З метою економії природного газу замість повітряного дуття у котли використовують метаново-газові суміші, навіть якщо вміст метану становить менш як 2,5%.

Внаслідок порушення водоносних горизонтів відбувається приплив підземних вод у шахти та кар’єри. Щороку з шахт України відкачують понад 600 млн. м³ шахтних вод з підвищеною мінералізацією (7,7-103,5 г/л), яка інколи досягає 150 г/л. Такі води, які відкачують у ставки-накопичувачі, спричинюють засолення навколишніх ґрунтів і водоносних шарів.

У Центральному Донбасі внаслідок заглиблення дев’яти кар’єрів на 50-70 метрів від поверхні й відкачування з них підземних вод відбувалося різке зниження їх рівня на всій площі регіону. Також у два-три рази підвищувалася мінералізація підземних вод, яка досягла 2,5 г/л.

У Донбасі за роки існування вугільної промисловості навколо шахт утворилося близько тисячі териконів з відвальної породи. Тільки на 12 з них здійснено рекультиваційні роботи: їх засипано ґрунтом і засаджено деревами. На решті териконів вигоряють залишки вугілля з виділенням в атмосферу отруйних газів. Щороку на підприємствах регіону утворюється близько 70 млн. м³ забруднених промислових і побутових стічних вод. Близько 3 тис. га орних земель засмічено різними промисловими відходами (металобрухт, залишки будівельних матеріалів тощо). Через значні порушення земної кори шахтами у багатьох селах із колодязів зникає вода і її доводиться завозити.

Одним із найважливіших завдань раціонального використання мінеральних ресурсів є зменшення втрат корисних копалин під час їх розробки, які бувають дуже значними. Так, при шахтному видобутку сировини вони становлять 20-60%, вугілля – 20-40%, руд чорних і кольорових металів – 15-25%. При відкритому видобутку втрати менші і становлять не більш як 10-12%. Тому з метою зниження втрат під час видобутку корисних копалин перевагу слід віддавати відкритому способу.

У разі підземного видобутку втрати значно зменшуються, якщо застосовувати закладання пустими породами відпрацьованих підземних порожнин (штреків, штолень). У цьому випадку можна додатково вилучити до 98,6% руди при одночасному істотному зниженні енергетичних і матеріальних витрат, які пов’язані з підійманням нагору пустих порід.

Для зменшення втрат корисних копалин і охорони надр потрібно проводити повне розвідування родовищ з тим, щоб території, в надрах яких знаходяться родовища корисних копалин, не були забудовані або в їх зоні не були створені водосховища. Після завершення експлуатації родовищ слід обов’язково виконувати рекультиваційні роботи.

Заощадити мінеральні ресурси можна за рахунок істотного вдосконалення технології видобутку корисних копалин: свердловинне гідродобування й вилуження, підземне виплавляння сірки та газифікація вугілля тощо. Потрібно застосовувати технології комплексної переробки сировини, вилучаючи всі корисні інгредієнти, а пусту породу використовувати як будівельний або закладний матеріал. Пусті породи з вугільних та інших шахт використовують для будівництва шляхів, гідротехнічних дамб, виробництва будівельних блоків, заповнення відпрацьованих штолень, штреків і кар’єрів. З порід, які раніше складувалися, почали виготовляти щебінь, цемент, скло, силікатну цеглу, вогнетриви й формувальні матеріали. На підприємствах кольорової металургії з руд поряд з основними металами почали додатково вилучати сполуки ще 60 елементів (селен, індій, бісмут, кобальт та ін.).

Суттєво зменшити споживання руд можна за рахунок вилучення корисних речовин із викидних газів, пилу та стічних вод. З цих відходів добувають сірку, ванадій, цинк, свинець, молібден та рідкісні метали.

Таким чином, раціональне використання і охорона надр передбачають такі заходи:

· створення нових високоекологічних технологій розробки родовищ корисних копалин;

· вилучення з добутої мінеральної сировини (у тому числі й бідних руд) усіх хімічних елементів, або сполук що містяться в них;

· утилізація відпрацьованої породи або надійне її захоронення;

· запобігання втратам мінеральної сировини в період експлуатації родовищ;

· вилучення з руд основних і супутніх компонентів;

· збереження чистоти водоносних горизонтів, очищення й утилізація стічних вод;

· забезпечення економії мінеральної сировини при транспортуванні й переробці;

· удосконалення методів захоронення радіоактивних відходів із метою запобігання радіоактивного забруднення навколишнього середовища;

· охорона родовищ корисних копалин від затоплення при створенні водосховищ, організація звалищ промислових і побутових відходів;

· охорона родовищ від пожеж;

· пошук природних і штучних замінників дефіцитних мінеральних сполук, більш повне використання вторинних ресурсів;

· використання альтернативних екологічно чистих джерел енергії.

У 1992 р. Верховна Рада України прийняла нові закони про охорону природного середовища та ресурси країни. Ними передбачено конкретні заходи охорони надр та земної поверхні, а також жорсткі покарання за шкоду, заподіяну природі.

Лісові ресурси

Серед величезної кількості рослин у природі виділяються два основні типи – деревна і трав’яна рослинність. Природна трав’яниста рослинність (луки, пасовища ) – важлива кормова база тваринництва. Природні кормові угіддя займають приблизно 20% площі суші. Як природний ресурс на першому місці стоїть лісова рослинність, що є основною і найбільш давньою за походженням природною рослинністю на Землі.

На долю лісів припадає майже 70% усієї біологічної маси суші. Значення лісу в економіці країни і житті людини велике та багатогранне. Його ресурси широко використовуються у багатьох галузях народного господарства, науки і культури. Ліс постійно продукує органічну масу – деревину, з якої виготовляють промислові вироби і товари народного вжитку майже 25 тис найменувань. Залишаючись найпоширенішим видом будівельного матеріалу і не втрачаючи свого значення як паливо, деревина перетворилася на універсальний матеріал народногосподарського, оборонного, культурного і побутового значення. Серед всієї сировини деревина займає за значенням третє місце після кам’яного вугілля та харчової сировини. Особливо широко застосовується деревина в хімічній промисловості, де з неї виготовляють папір, штучний шовк та шерсть, бездимний порох, целулоїд, фото- та кіноплівку, нітролаки та нітрофарби, штучну шкіру, спирт, кормові дріжджі, штучний каучук, смолу, скипидар, медикаменти, ефірні олії та багато інших необхідних продуктів.

Деревина, оброблена тиском, високою температурою та хімічними речовинами, набуває нових властивостей і може використовуватися як замінник металу й пластиків. Така деревина навіть в умовах змінної температури і вологи може служити 50 і більше років. Багато порід дерев лісу дають високопоживні і вітамінні плоди. Це не тільки корисна їжа для людини, а й корм для багатьох видів птахів і звірів. Чим більше в лісі дикорослих плодово-ягідних видів, тим більше птахів і менше шкідників. Велику роль лісові рослини відіграють у створенні кормової бази для бджільництва. Ліс – це й природна аптека. У лісах росте багато технічних рослин, що мають велике значення як сировина для деревообробної, меблевої, жиро-олійної, ефірної, дубильної, фарбувальної та інших галузей промисловості. Ліс є базою для заготівлі десятків видів їстівних грибів.

Велике господарське значення має і кора деревних порід. Дані науково-дослідних установ свідчать, що органічні добрива, виготовлені з кори, діють 6-8 років, поліпшують структуру ґрунту і підвищують урожайність сільськогосподарських культур на 50-80%.

Ліс – це основний постачальник кисню. Деревна рослинність відіграє важливу роль у вирівнюванні балансу кисню і вуглекислого газу в повітрі.

Для людства особливо важливі водоохоронні, водорегулюючі, протиерозійні, кліматорегулюючі, санітарно-гігієнічні функції лісів.

Лісонасадження забезпечують рівномірне водопостачання рік і водойм протягом року. Знищення лісів зумовлює різке обміління річок і навіть повне їх пересихання. Зі збільшенням лісистості басейнів річок на 10% їхній водний стік підвищується на 10-15 мм за рік, що значно поліпшує водний потенціал річок.

Лісонасадження, які ростуть на схилах, захищають грунт від змиву і розмивання, від утворення ярів. Розташовані по ярах і балках лісонасадження зміцнюють корінням схили.

Ліс має велике значення і як кліматологічний фактор. Ліси пом’якшують клімат, підвищують вологість повітря. Різниця температури повітря під кронами дерев і зовні досягає влітку 7-10⁰ С. Ліс гасить силу вітру і поліпшує мікроклімат.

Ліси і лісові смуги відіграють велику роль у сільському господарстві. Вони захищають поля від піщаних та чорних бур, суховіїв, поліпшують водний режим території, підвищують урожайність сільськогосподарських культур. Встановлено, що 1 га лісосмуги в 5-6 рядів захищає до 30 га ріллі і на кожному її гектарі нагромаджує до 800 т вологи, забезпечуючи збільшення врожаю зернових не менше ніж на 3-4 центнери.

Ліси виконують також санітарно-гігієнічні та оздоровчі функції. У 1928 р. Б. П. Токін відкрив властивість рослин виділяти в повітря захисні речовини – фітонциди.Це леткі речовини, які діють на відстані; вони вбивають багато патогенних грибків і бактерій, гальмують проростання насіння або розвиток трав. Серед рослин у міських насадженнях важливі різні види тополі, фітонциди яких убивають збудників дизентерії. Експериментально встановлено, що в парках повітря містить у 200 разів менше бактерій, ніж повітря міських вулиць.

Тривале перебування в лісі сприяє підвищенню активності дихальних процесів, позитивному збільшенню біострумів мозку, підвищенню вмісту кисню в крові людини. Відпочинок у лісі – це запорука здоров’я, зняття фізичної й емоційної стомленості, відновлення творчих сил і зниження захворюваності. Лікування в курортних лісах показане для хворих на туберкульоз, бронхіальну астму, серцево-судинні захворювання, катар верхніх дихальних шляхів, вегето-судинну дистонію, хворих з порушеннями обміну речовин.