Geology ---eco_geol

Відповідно до теорія виснаження Г.Хотеллінга, основні положення якої були сформульовані на початку минулого століття, втрати корисності цих ресурсів за рахунок їх консервування компенсуються з часом приростом їх цінності.

Експлуатація родовищ мінеральної сировини тісно пов`язана з політикою їх виснаження і, відповідно, - вилучення і використання динамічної ренти. Великі гірничодобувні компанії (чи держава в цілому) визначають стратегію освоєння мінерально-сировинної ресурсів, виходячи з власних інтересів. Закономірності, які знайдені Г.Хотеллингом, дозволяють планувати діяльність у цій сфері в часі.

Визначати стратегію розвитку мінерально-сировинного комплексу дуже важко, тому що подорожчання сировини з часом підштовхує її споживачів до розробки ресурсозберігаючих технологій чи пошуків її замінників. Науково-технічний прогрес в цій сфері суттєво впливає на попит, а значить і на ціну мінеральних ресурсів. Фактично змінюється структура споживання. В країнах Заходу постійні флуктуації структури споживання мінеральної сировини, науково-технічний прогрес, гнучка зовнішньоторгівельна політика видозмінюють процес виснаження. В Росії, Україні і інших країнах пострадянського простору попит і ціна на мінеральну сировину практично не впливають на її видобуток внаслідок дуже інертної структури гірничодобувної промисловості, її обтяженості основними фондами і великої кількості працівників та недоліків структури державного управління [12].

Формування структури економіки, зміщеної в бік важких галузей ви-

робництва, якщо розвиток держави спирається на використання міне- рально-сировинних ресурсів, є природним процесом. Воно здійснюється поступово. За тривалий період видобутку корисних копалин в місцях їх зосередження (гірничодобувних регіонах) і навколо них розвивається промислова інфраструктура і не тільки гірничодобувної і переробної промисловостей, а і суміжних с ними галузей виробництва – чорної і кольорової металургії, хімічної промисловості, машинобудування та інших. Разом з тим йде перерозподіл населення, будуються місця і селища.

Під час економічного становлення будь-якої держави освоюються насамперед райони, де є сировина, вже існує розвинута інфраструктура і присутні великі людські ресурси. З цієї точки зору багатонаселена Україна, де ще у минулому столітті були відкриті родовища нафти, газу, кам`яного вугілля, заліза, була дуже привабливим регіоном для проведення індустріалізації. Протягом декількох десятиріч вона перетворилась на сировинний регіон Радянського Союзу. Все це обумовило невиправдано великий розмір деяких галузей (гірничодобувної, переробної, металургійної та інших) і, відповідно, значні деформації в народно-

31

господарському комплексі. Окремі галузі набули в Україні гіпертрофованого і незбалансованого розвитку.

Сучасні структурні характеристики економіки України показують її явно виражену сировинну спрямованість, а з урахуванням стану матеріа- льно-технічної бази виробництва - серйозну екологічну загрозу. Більш того, є наявні загрози технологічній і економічній безпеці країни. Україна все активніше стає сировинним придатком, спеціалізуючись на прискореному розвитку добувних галузей, причому в структурі експорту переважає не готова, а проміжна продукція і сировина - більше 30 %.

Відносно повільні темпи падіння виробництва продукції видобувних галузей дозволили їм збільшити частку своєї продукції у загальній структурі промисловості України більш як у 2 рази (з 21,2 відсотка у 1990 році до 42,6 відсотка у 2000 році). Частка чорної металургії у загальній структурі промисловості зросла в 2000 році у порівнянні з 1990 роком у 2,5 разу, паливної промисловості – у 1,8 разу, кольорової металургії – у 2,3 разу. У той же час скоротився видобуток нафти з конденсатом у 1,4 разу, природного газу – у 1,6 разу, вугілля – у 2 рази, товарної залізної руди – у 2,2 разу та товарної марганцевої руди – у 3,6 разу. Основним чинником зростання частки видобувних галузей у загальній структурі промисловості є перехід на світові ціни на мінеральну сировину, збереження ринків залізної, марганцевої та титанової руд, облицювального каміння та деяких інших видів корисних копалин.

Але справа не в тому, що Україна є сировинною державою, яка постачає мінерально-сировинні ресурсі і продукти їх переробки в інші країни. Економіка, деформована в бік важких галузей виробництва, потребує в 4-5 разів більше матеріальних, капітальних, енергетичних, мінеральних та інших ресурсів у порівнянні з економіками країн зі збалансованою структурою промисловості, в яких значну долю складають легка промисловість, сфера послуг та наукомісткі сучасні виробництва. Надмірного використання природних ресурсів не може витримати економіка будьякої країни, особливо при відсутності ринкових механізмів саморегуляції.

Накопичення значних екологічних наслідків довготривалого харак-

теру. Виснаження надр і формування структури промисловості, переобтяженої важкими галузями виробництва супроводжуються накопичення значних екологічних наслідків довготривалого характеру [27]. Це обумовлено тим, що економія на екологічних витратах на перших етапах освоєння родовищ дає великий економічний прибуток. Але при цьому витрати на ліквідацію наслідків надзвичайних екологічних ситуацій і катастроф після їх відробки можуть перевищити загальний прибуток від продажу мінеральної сировини.

Деформована в бік важких галузей виробництва структура економіки і виснаження мінерально-сировинної бази з накопиченням негативних

32

екологічних наслідків сприяло розвитку глибокої економічної кризи в Радянському Союзі в середині 80-х років, яка фактично і призвела до його розпаду. Західні країни пережили таки кризи ще в 70-х роках минулого століття, з яких вони вийшли шляхом структурної перебудови економіки зі скороченням важких галузей виробництва та через розвиток наукомістких виробництв. Економічна криза в більшості держав пострадянського простору тільки поглибилась. До неї приєдналась глибока екологічна криза. В цих кризах і знаходиться Україна в даний час, незважаючи на певні ознаки стабілізації її економіки, яка досягнута внаслідок стабілізації видобутку мінеральної сировини. Але, за прогнозами фахівців, в Україні вже в цьому десятиріччі почнеться так звана „криза основних фондів”. Зношеність обладнання на підприємствах гірничодобувної, переробної та інших важких галузей виробництва є дуже великою (до 70-80 %). Країна може ввійти у період техногенних надзвичайних ситуацій і катастроф.

Враховуючи вищенаведене на сучасному етапі для України в стратегічному плані дуже важливо визначитись в який бік треба рухатись в сфері геологічного вивчення і використання надр. Чи треба прикладати таки значні зусилля з нарощування запасів мінеральної сировини при взятих на баланс запасах, яких по значній кількості видів корисних копалин вистачить на сотні років? Чи треба нарощувати видобуток окремих видів корисних копалин, запасів яких вистачає, але складні гірничогеологічні умови і екологічні наслідки розробки родовищ призводять тільки до економічних збитків? Чи треба вкладати великі кошти в пошуки і розвідку родовищ видів мінеральної сировини таких як нафта і газ, запаси яких в Україні у значній мірі виснажені, ймовірність відкриття великих і середніх родовищ є низькою, а розробка дрібних родовищ у Закарпатті чи на шельфі Чорного і Азовського морів несе велику загрозу для існування унікальних рекреаційних зон?

Безумовно, питання вибору стратегії розвитку мінеральносировинного комплексу дуже важливі для майбутнього нашої держави і мають широко обговорюватись не тільки у владних структурах, але й у колах науковців і практиків.

Дещо окремо від мінерально-сировинних ресурсів стоять підземні води. Як ресурс літосфери, необхідний для функціонування і розвитку людського суспільства, їх переоцінити важко. Це і водоємні технології, і джерела енергії, і зрошувальне землеробство, і оазиси як центри стародавніх цивілізацій в аридних зонах планети. Їх перевагою як ресурсу в порівнянні з поверхневими водами є те, що їх запаси теж поновлюються, але не мають істотних сезонних і багаторічних коливань (в природних умовах).

33

Забезпеченість ресурсами підземних вод України в цілому достатньо висока. В межах території України в останні роки використовується біля 6,0 км3/рік підземних вод. Прогнозні ресурси підземних вод оцінюються в

21км3/рік, з яких 13,0 км3/рік вважаються непов`язаними з річним стоком.

2.2.2.Мінеральні ресурси техногенних родовищ

Незаперечність положення про швидке вичерпання окремих видів природних мінеральних ресурсів і необхідність нових крупних капіталовкладень в освоєння нових родовищ ставлять питання про доцільність використовування сировини техногенних родовищ [50]. Під техногенною мінеральною сировиною розуміються відвали покривних і вміщуючих порід відпрацьованих родовищ, а також хвостосховища гірничозбагачувальних комбінатів, де концентрація компонентів основного видобутку, а також супутніх корисних компонентів менше ніж в промислових скупченнях, що розробляються. Проте, ці компоненти можуть бути вилучені з застосуванням новітніх технологій. Щорічно на земній поверхні нагромаджується техногенна маса, що містить: заліза 350 млн. т, фосфору - 7,4, міді - 5,7, свинцю - 2,8, барію -2,5 млн. т, урану - 230 тис. т, миш'яку - 190, ртуті - 7,9 тис. т.

Обґрунтування необхідності використовування сировини техногенних родовищ - це ще один аспект екологічної геології. Утилізація відвалів покривних порід дозволяє скорочувати їх площі і тим самим економити ресурс геологічного простору, а вилучення корисних компонентів з хвостосховищ, окрім економічної вигоди, сприяє очищенню поверхневої частини літосфери від шкідливих для здоров'я біоти домішок; особливо це торкається важких металів і радіоактивних елементів.

За прогнозними оцінками, розробка техногенних родовищ дозволила б на 15-20% розширити сировинну базу гірничо-металургійної, вугільної і гірсько-хімічної галузей промисловості. Для виробництва різних будівельних матеріалів можлива утилізація до 30% вилучених з надр покривних і вміщуючих порід, а також відходів їх збагачення. Проте фактичне їх використання не перевищує 4%.

Як родовища техногенної сировини слід також розглядати полігони поховання радіоактивних відходів. При більш високому рівні розвитку технологій вони можуть служити джерелом для видобутку радіоактивних елементів.

З деяким наближенням як техногенні родовища можна розглядати полігони складування твердих побутових відходів з метою видобутку метану, свинцю, заліза, скла і інших компонентів. Особливо важливе значення при розробці техногенних родовищ набувають умови складування і тривалість зберігання сировини. Через сумісне складування різних за складом і властивостями порід і побутових відходів, зміни в часі їх

34

якості, гравітаційної диференціації і сегментації (особливо на хвостосховищах) та їх перемішування первинна якість матеріалу істотно змінюється і ускладнюється вилучення корисних компонентів.

Проблема надмірного накопичення в Україні різноманітних відходів промисловості і необхідність їх утилізації в останні роки стає дедалі актуальнішою [2]. На її території зосереджено приблизно 20 млрд. тонн твердих промислових відходів за щорічного обсягу їх накопичення у 167214 млн. тонн. Загалом в Україні щороку утворюється близько 18% відходів вуглевидобутку і вуглезбагачення, 10% металургійних шлаків, 4% попелошлакових відходів електростанцій та місцевих котелень. Порівняно з 1996 р. у 2002 р. обсяги утворення промислових відходів зросли на 27,7% і становили 214 млн. тонн. Утилізується в Україні приблизно 2043% річного їх утворення. Оцінка місць складування твердих відходів як техногенних родовищ є дуже важливим питанням для нашої країни.

Важливою є проблема гідромінеральної сировини. З підземних шахтних вод можливо вилучати у промислових кількостях літій, бор, германій, інші хімічні елементи. Наприклад, підземні води південно-західного Донбасу (Красноармійський район) містять від 0,152 до 0,355 мг/л брому, що перевищують мінімальні промислові значення брому у 20-60 разів (вміст германію – у 5-8 разів, літію – у 2 рази). Необхідно вивчати розповсюдження корисних елементів і компонентів в шахтних водах і розробляти технології їх вилучення.

2.3.Ресурси геологічного простору

2.3.1.Визначення та структура ресурсів геологічного простору

Під ресурсом геологічного простору розуміють геологічний простір,

необхідний для розселення та проживання біоти, у тому числі й для життєдіяльності людини. В загальній систематиці екологічних функцій літосфери структура ресурсів геологічного простору включає житло біоти, місце розселення людини, середовище наземних і підземних споруд, місце поховання та складування різноманітних відходів тощо.

З погляду розселення біологічних видів. при помірному техногенному впливі, ресурсна роль літосфери підкоряється закономірностям, що відносяться більш до області біології (при розселенні людини - до області історії), ніж до геології. У випадку інтенсивного освоєння території внаслідок порушення природної рівноваги відбувається активний перерозподіл, а також кількісна й якісна зміна біоти. Саме в цьому аспекті найбільш виразно виявляється взаємозв'язок ресурсної функції літосфери з рештою екологічних функцій, оскільки в більшості випадків зміна геохімічних, геофізи-

35

чних або геодинамічних властивостей літосфери неминуче призводить до істотної зміни ресурсу геологічного простору. Іноді техногенне навантаження, особливо в аварійних ситуаціях, змінює ресурс території настільки, що навіть людина (один із найбільш пристосованих біологічних видів), яка через свою технічну оснащеність, має можливість знаходитись в надзвичайно різноманітних і дуже контрастних умовах, вимушена вилучати ці території з активного освоєння й обмежувати або зовсім виключати мешкання на них (наприклад, територія радіоактивного забруднення в результаті аварії на Чорнобильській АЕС).

Існуюче раніше уявлення про те, що території континентів невичерпні для розселення й життєзабезпечення біоти давно не відповідає дійсності. В епоху техногенезу поверхня Землі та підземний простір стали важливим природним й екологічним ресурсом. Інтенсивне господарське освоєння територій континентів істотно скорочує ресурс простору для розселення всіх видів тварин і рослин. Одночасно створюється і дефіцит площ під необхідні інженерні споруди на освоєних, особливо урбанізованих територіях, необхідних для створення комфортних умов мешкання людського суспільства. Так, наприклад, у процесі перетворення літосфери людина (за даними на початок 90-х рр.) видобула 125 млрд. т. вугілля, 32 млрд. т. нафти, більше 100 млрд. т. інших корисних копалин. Розорано більше 1500 млн. га земель, заболочено і засолено 20 млн. га. Ерозією за останні сто років знищено 2 млн. га, площа ярів перевищила 25 млн. га. Тільки кількість матеріалу, що механічно видобувається людиною в літосфері Землі при видобутку корисних копалин і будівництві перевищує 150 мільярдів тонн на рік, що приблизно в 6 раз більше маси матеріалу, що зноситься водами річок в океани в процесі денудації й розмиву суші. При цьому треба мати на увазі, що сумарна потужність виробництва у світі подвоюється кожні 14 - 15 років. Тобто антропогенна діяльність за своїми масштабах і інтенсивності стала не тільки сумірною з природними геологічними процесами, але істотно їх перевершує, на що указував В.І. Вернадський, не вважаючи, проте, що в цьому є якась загроза цивілізації.

2.3.2. Ресурси геологічного простору й розширення інженерногосподарської діяльності людства

Під час розгляду літосфери, як середовища інженерно-господарської діяльності людини, чітко відокремлюються два шляхи оцінки ресурсів геологічного простору - оцінка “площинного ресурсу” поверхні літосферного простору та оцінка ресурсу підземного геологічного простору (або об’єму) під різні види його освоєння. В кожному випадку може бути багато варіантів оцінки, стосовно різних видів інженерно-господарської діяльності (рис. 2.1).

36

кладом є Японія, що вимушена для розміщення нових необхідних об'єктів засипати прибережні частини морських акваторій і здійснювати будівництво на насипних ґрунтах.

ВУкраїні, загальна площа якої становить 579 тис. км2, надзвичайно високий рівень освоєння площинних ресурсів геологічного простору, оскільки

до господарського використання залучено більш як 92% її території. Тільки близько 50 тис. км2, або 8 % від загальної площі, знаходиться у відносно природному стані (болота, озера, річки, а також гірські масиви). Значна частина ресурсів використовується для розміщення й експлуатації основних, підсобних та допоміжних будівель і споруд промислових, гірничодобувних, транспортних та інших підприємств і організацій, які використовують землю не як засіб виробництва, а як операційний (просторовий) базис, місце для об’єктів нерухомості. Аналіз використання земель у зазначених галузях показує, що, наприклад, підприємства промисловості, транспорту та енергетики мають високу питому землеємність, що пов’язано з існуючими нормативами відведення земельних ділянок для зазначених цілей, які в 2,5 - 2,7 раз перевищують аналогічні нормативи країн Західної Європи.

Ресурси геологічного простору й урбанізація. Особливо гостро,

навіть у порівняно благополучних із погляду загальної територіальної забезпеченості країнах, стоїть питання дефіциту площ на урбанізованих територіях, де відзначається підвищена концентрація промислових підприємств і населення.

Склад і напруженість проблем геологічного простору міста залежить від його масштабу, природних умов міської території і навколишньої місцевості, характеру й масштабів виробництва, досконалості інженерних мереж і комунікацій, рівня культури городян. Урбанізовані території є великим комплексом інженерних об'єктів, площ зелених насаджень, вільних земель, місць зайнятих різного роду матеріалами, відходами та ін.

Про темпи урбанізації красномовно свідчать наступні цифри: на початку XIX ст. в містах світу проживало 29,3 млн. чоловік (3 % населення Зем-

лі), до 1900 р. - 224,4 млн. (13,6 %), до 1950 р. - 729 млн. (28,8 %), до 1980 р. - 1,821 млрд. (41,1 %), до 1990 р. - 2,261 млрд. (41 %), на теперішній час

(2005 р.) - 3,2 млрд. (49,2 %), а за прогнозами експертів ООН до 2030 р. в містах буде проживати вже 5 млрд. чоловік (61 %). На даний час у світі існує близько 220 міст-мільйонерів, що мають більше 1 млн. жителів та 20 міст-мегаполісів із населенням більш ніж в 20 млн. жителів.

ВУкраїні розташовано п’ять міст мільйонерів: Київ - 2,63 млн., Харків - 1,62 млн., Дніпропетровськ - 1,19 млн., Донецьк - 1,12 млн. та Одеса - 1,10 млн. В цілому чисельність міського населення України на початок 1997 року становила 34,5 млн. жителів (67,8 % загальної чисельності населення держави). Усього землі населених пунктів України займають 6,7 млн. га

38

(11,1 % до загальної території), у т. ч. міст та селищ - 17 млн. га (25,5 %), сільських населених пунктів - 5,0 млн. га (74,5 %).

У м. Києві на території в 836 км2 зосереджено 2,63 млн. чоловік населення, а з передмістями 3,8 млн. чоловік. При такій щільності населення створюється специфічна ресурсна картина, при якій у якості придатних під забудову, слід розглядати території зі складними інженерно-геологічними й екологічними умовами (наприклад, території колишніх звалищ тощо). Висока вартість землі й житла в мегаполісах, завдяки застосуванню специфічних архітектурних рішень (підвищення поверховості будівель, використання підземного простору та ін.), обумовлює окупність навіть дуже дорогих заходів інженерної підготовки території - створення штучних основ, рекультивація території тощо.

Більш напружена ситуація складається з ресурсом міський території під зелені зони. За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я для нормального життя в сучасному великому місті потрібно мати 50 м2 зелених насаджень загального користування та 300 м2 лісів із розрахунку на кожного міського жителя, але в умовах мегаполіса територіальний ресурс, нажаль, економічно вигідніше використовувати під будівництво адміністративних і житлових будівель, ніж під закладку зелених насаджень. Наприклад, загальна площа всіх зелених насаджень у межах міської смуги м. Києва становить 56,5 тис. га, у тому числі площа зелених насаджень загального користування - 5,4 тис. га, тобто на одного мешканця міста відповідно припадає 214 м2 та 20,4 м2 насаджень.

Обмежуючим моментом під час вибору місць під житлові зони в межах міста, також можуть бути геопатогенні зони (ГПЗ) різного походження, наприклад, викликані геологічними розломами, карстовими порожнинами, руслами колишніх річок тощо, де генерується аномальна енергетика. В місцях знаходження ГПЗ змінюються геомагнітні поля, рівень радіації, електропровідність ґрунту та інші параметри, все це згубно впливає на здоров'я людини. Характерно, що сьогодні більшість ГПЗ не піддається ліквідації ніякими відомими методами (окрім деяких зон техногенного походження). Нажаль, в Україні на даний момент це питання ще не достатньо вивчено і часто не береться до уваги (наприклад, у Росії вже існує проект будівельних норм і правил, в яких передбачена перевірка наявності ГПЗ на території будівництва – СНиП 11-02-95 та СНиП 30-01-95), хоча воно є важливим при визначенні ресурсу геологічного простору для розселення людини.

Специфічною проблемою ресурсів геологічного простору містмегаполісів є брак площ під організацію кладовищ. Наприклад, в м. Києві існує 29 кладовищ загальною площею близько 560 га, а відкритих цвинтарів, де ще продовжують ховати, всього два. При існуючому режимі похо-

39

вань, що вимагає постійного залучення додаткових площ, відведення земель під кладовища проводиться без урахування геолого-гідрогеологічних умов, тобто як ресурс геологічного простору розглядаються території, що раніше вважалися непридатними. Очевидно, що все важче знаходити в межах великих міст й їх околиць території, що відповідають прийнятим нормативним актам і задовольняють наступним умовам - сухі водопроникні ґрунти (піски, супіски та суглинки), які розташовані на піднесених місцях із природним дренажем і глибиною до рівня ґрунтових вод не менше ніж 2 м. Відзначимо, що території, відчужувані під кладовища, по етичних міркуваннях вибувають із будь-якого використовування на невизначено тривалий термін (за санітарно-гігієнічними нормативами цей термін досягає приблизно 100 років).

Ресурси геологічного простору й складні цивільні та промисло-

ві об'єкти. Ресурси геологічного простору під розміщення більшості складних інженерних споруд, що зумовлюють великий тиск на ґрунт (0,3 - 0,5 МПа і більш), зокрема, таких об'єктів, як теплові й атомні електростанції, багатоповерхові будинки тощо, визначаються наявністю сприятливих інженерно-геологічних умов в районі передбачуваного будівництва. Через свою специфіку ці споруди, як правило, розташовуються на добре освоєних територіях, часто в межах міста або в безпосередній близькості від нього. Це обумовлює особливі вимоги до їх стійкості й безпеки не тільки з інженерних, але і з екологічних позицій.

Подібне розташування таких об'єктів через загальний дефіцит ресурсів геологічного простору на цих територіях нерідко припускає їх будівництво на ділянках із достатньо складними інженерно-геологічними умовами. Така ситуація вимагає віддати перевагу конструктивним заходам забезпечення стійкості, а не вибору найбільш оптимальної з інженерно-геологічної точки зору ділянки.

Будівництво великої теплової електростанції (ТЕС) потребує відмежовування 2-3 км2 земельної площі, не враховуючи територію під золовідвали і водосховища-охолоджувачі (останні збільшують територію під ТЕС ще на 50 %), проблемою є громіздкість ліній передачі й розподілу електроенергії, що в кінцевому рахунку також скорочує ресурс геологічного простору.

Основними обмеженнями при виборі ділянки під будівництво атомних електростанцій (АЕС) є висока сейсмічність території (більше 8 балів); наявність потужних (більше 40 м) товщ здатних до просідання водорозчинних ґрунтів, що сильно стискаються й розріджуються; наявність активних розломів, карсту та інших потенційно небезпечних екзогенних геологічних процесів; високий рівень підземних вод (менше 3 - 5 м); наявність добре проникних ґрунтів та ґрунтів із низькою сорбційною ємністю. Забороняється будівництво АЕС над джерелами водопостачання із затвер-

40