7.3. Утворення техногенних відкладів.

Техногенні відклади характеризуються чітко вираженими особливостями і являють собою такий само генетичний вид як, наприклад, алювіальні відклади. Техногенні відклади розрізняються умовами утворення (насипи, сміття і т.п.) та речовинним складом (теригенні, хемогенні й ін.), не залежать від місцезнаходження материнських порід, містять штучні гірські породи (цеглу, бетон, золу й ін.). С.Д. Воронкевич відмічає, що інженерно-господарська діяльність людини і її хімічний вплив на геологічне середовище формує у верхніх горизонтах літосфери техногенно-геохімічні системи – області, в яких гірські породи набувають відмінних від первісних фізико-механічних та фільтраційних властивостей, що досить часто є причиною змін напружено-деформованого стану порід, зміни їх гідродинамічного та температурного режиму. Якщо сюди ж додати комплекс геофізичних полів техногенного походження, які згубно впливають на здоров'я людей, то стане зрозуміло, що проблема техногенних відкладів є однією з найбільш важливих в екологічній геології.

У світі щорічно утворюється більше 350 млн.т шлаків. Величезна кількість техногенних відкладів сконцентрована у териконах та гідровідвалах. Значна роль в об'ємах техногенних відкладів належить відкладам міст та промислово-міських агломерацій. Техногенні відклади міст можна розділити за генезисом на три групи:

– значно змінені ґрунти техногенного походження;

– звалища твердих побутових відходів;

– відвали промислового виробництва.

Ці техногенні утворення екзогенного характеру приводять до формування техногенного рельєфу, техногенних відходів, а також техногенне обумовлених геологічних, геохімічних, гідродинамічних, гідрохімічних, екзодинамічних процесів та аномалій.

7.4. Еколого-геологічна ситуація на Україні.

Територія України характеризується складними і різноманітними природними й інженерно - геологічними умовами. Багато районів відносяться до категорії техногенно навантажених. Дія різних галузей промисловості, сільського господарства, житлового будівництва, закритої і відкритої розробки родовищ корисних копалин на одиницю площі у 10-15 разів вище аналогічних показників в інших регіонах. Подальший неконтрольований і некерований розвиток і дія господарського комплексу на природні об’єкти вже у близькому майбутньому може призвести до незворотних змін середовища життя людини.

Найбільшого перетворення зазнають верхня частина літосфери, атмосфера й гідросфера, трансформується або знищується основа продуктивного ландшафту – ґрунтовий покрив. Наприклад, тільки в Криворізькому залізорудному басейні під кар’єрами й шахтами знаходиться більше 30 тис.га. В Україні під розробку корисних копалин відведено до 150 тис.га, водосховищами зайнято 40 тис.га, полями фільтрації й ставками- відстійниками – 30 тис.га.

Усе більшої гостроти набувають питання повноти використання природних ресурсів, залучених у господарський обіг. Сьогодні кількість твердих відходів складає 1,5 млрд.т/рік, у відвалах їх нагромаджено більше 10 млрд.т, а для їх складування зайнято більше 230 тис.га родючих сільськогосподарських земель. Крім того, у водні об’єкти щорічно скидається 20 млрд.м³ стічних вод ( у тому числі 3,2 млрд.м³ забруднених ).,

Регіональна оцінка техногенного навантаження на територію України не виконується у повній мірі. Складність її полягає у тому, що до теперішнього часу відсутні нормативи припустимого техногенного навантаження на територію, показники потенційної здатності природного (геологічного) середовища до самовідновлення.

Установлення поєднання інтенсивності, тривалості господарської дії, властивостей ландшафтів, їх перетвореності сприяє розробці екологічних норм і прогнозів. П.Г. Шищенко пропонує розраховувати коефіцієнт антропогенної перетвореності за такою формулою:

К_АП = Σ ( r_i · ρ_і · q ) · n / 100, (1)

де r_і — ранг антропогенної перетвореності ландшафтів за і-тим видом використання ; ρ_і — площа рангу, % ; q — індекс глибини перетвореності ландшафту ; n — кількість виділених видів у межах контуру ландшафтного регіону. Тоді К_АП змінюється в межах 0 > К_АП ≥ 10. Коефіцієнт різниться за ландшафтними регіонами (табл. 2). Гірничопромислові землі в середньому по Україні і в розрізі природних зон займають майже ту ж площу, що і заповідні території (окрім Гірського Криму), що є вкрай негативним показником для нормального функціонування навколишнього природного середовища. Найбільш змінені ландшафти Донецького (К = 7,43), Придніпровського (7,52), Криворізького (7,60) регіонів, а найменш – гірських районів Українських Карпат (Полонинсько-Чорногорські Карпати – 2,88 ) і Криму (Головне пасмо – 3,27). В Україні середнє значення К_АП становить 5,31. Це дуже висока напруженість природного середовища, яка потребує жорсткого нормування техногенних навантажень.

Таблиця 7.4.2. Порівняння господарського використання і перетвореність

ландшафтних регіонів України

Ландшафтний регіон	Площа, тис.км^2	Види й об’єкти землекористування, %
		Гірничопромислові землі,%	Заповідники, %
Україна	603,745	0,1	0,2
Лісова хвойно-широколистяна зона	91,486	0,0	0,2
Лісова широколистяна зона	43,767	0,0	0,0
Лісостепова зона	190,556	0,0	0,0
Степова зона	193,754	0,1	0,0
Сухостепова зона	44,312	0,1	0,8
Українські Карпати	34,054	0,0	0,4
Гірський Крим	5,824	0,0	12,4

При величезних обсягах видобутку корисних копалин у надрах землі утворились великі пустоти, правильне використання яких стає важливою народногосподарською проблемою.

Екологічні проблеми у вугільних басейнах України в значній мірі залежать від технічного стану шахт. Застаріле морально і фізично обладнання, застаріла технологія, недостатня механізація і автоматизація процесів вуглевидобутку – усі ці фактори не сприяють покращенню екологічного стану. Кожна третя шахта працює більше 50 років і тільки 23 шахти (або 8,3 %) експлуатуються менше 20 років. За весь післявоєнний період було реконструйовано менше одної третини з нині діючих шахт.

Більше ніж на третині шахт Донбасу розробляються шари, небезпечні за раптовими викидами вугілля й газу. Статистика останніх десяти років показала, що в басейні в середньому щорічно відбувалося 300 газодинамічних явищ, більшість із них (208) – у підготовчих забоях, менше (92) – в очисних. Більше 40 шахтошарів у 21 шахті схильні до гірничих ударів. На перспективу передбачається їх збільшення до 110 – 115 шахтошарів.

Ефективні сучасні засоби видобутку вугілля для тонких і вельми тонких шарів практично не розроблені. Забої обладнані морально застарілим обладнанням. Використання в цих умовах технічних засобів видобутку вугілля для шарів великої потужності не вирішило проблеми інтенсифікації видобутку вугілля, а лише погіршило його якість за рахунок засмічення (збільшення зольності, а отже, не утилізованих відходів) від присічки вміщуючих порід.

Експлуатація залізорудних родовищ. Екологічний стан стрімко погіршується внаслідок :

1. відторгнення родючих земель під гірничі відводи (копальні, кар’єри, шахти, відвали, шламосховища і т. д.);

2. порушення природних гідрогеологічних режимів підземних і поверхневих водотоків, зневоднення великих територій, підтоплення великих площ, засолення ґрунтів, погіршення якості питних, ґрунтових і відкачуваних вод та ін.;

3. запилення, загазованості повітряного басейну й потрапляння у сферу життя людини ( у води, ґрунти, повітря ) шкідливих хімічних сполук важких металів, сірки, азоту, вуглеводню, оксидів заліза, кремнію та ін.

Значні зміни навколишнього середовища відбулися у Криворізькому залізорудному басейні. Екстенсивна експлуатація родовищ залізних руд у басейні протягом довгого часу зумовила катастрофічне порушення еколого – геологічного стану у величезному регіоні. У м. Кривий Ріг на вузькій смузі протяжністю більше 100 км, де проживає близько 1 млн. людей, відмічена рекордна концентрація гігантських гірничовидобувних і переробних підприємств. На долю кожного з них припадає майже дві тони шкідливих промислових викидів, в результаті чого м. Кривий Ріг вийшло на одне з перших місць у СНД по кількості онкозахворювань. Місто виявилося перед перспективою екологічного коллапсу.

Постійне нарощування потужностей гірничовидобувних підприємств, орієнтованих на видобування з надр лише одного заліза, призвело до того, що до кінця 1980-х р.р. з гірничої маси, що видобувається, яка складає близько 500 млн.т/рік, на металургійний переділ спрямовується близько 100 млн.т. Інша частина є відходами виробництва і йде у відвали і хвостосховища, які розміщуються на великих площах, раніше зайнятих родючими землями. В теперішній час у хвостосховищах знаходиться близько 2,5 млрд.т шламів, які займають площу 7,1 тис. га. Середній уміст заліза в них 15%. Кар’єри в басейні займають 3,9 тис. га. Площа під відвали розкритих порід і некондиційних руд за останні п’ять років збільшилась на 7,5 % і до 1990 р. складала 6 тис. га. Висота відвалів у середньому складає 60-70 м, хоч деякі з них досягли вже стометрової відмітки. Довжина їх 3-4 км, ширина 1,5-2 км. Проектуються відвали висотою 120 м. Для наочності відвали Криворізького басейну можна представити у вигляді відсіченої піраміди із стороною основи 7,75 км і висотою 70 м . Загальна площа відчужених земель до 1990 р. досягла 69,8 тис. га, тоді як площа рекультивованих земель не перевищує 700 га, тобто близько 1 %.

Таблиця 7.4.3. Відчуження земель у Криворізькому басейні (у тис. га)

під об’єкти гірничовидобувної промисловості

Розподіл земель по об’єктах	1985 р.	1986 р.	1987 р.	1988 р.	1989 р.	1990 р.
Гірничий відвід	34	34,3	34,5	35	34,8	35,8
Промислове будівництво	—	—	—	14,9	14,9	15,3
Відвали	5,6	5,5	5,1	5,3	5,3	6,0
Хвостосховища	7,5	7,3	7,2	7,2	7,2	7,1
Кар’єри	3,6	3,6	3,9	3,9	4,0	3,9
Зона обвалення	—	—	—	2,9	1,7	1,7
Усього	50,7	50,7	50,7	69,2	67,9	69,8

Дані щодо розподілу площ гірничих відводів у Криворізькому басейні наведені у табл. 3, із якої випливає, що останнім часом відбувається незначне відчуження земель під різні об’єкти гірничовидобувної промисловості. Це свідчить про те, що можливості екстенсивного розширення вже вичерпані. Продовження даної технічної політики експлуатації залізорудних родовищ призведе до кризового становища, яке буде виражене у різкому зменшенні обсягів видобутку, не дивлячись на великі запаси залізних руд у басейні.

Ще однією важливою еколого-геологічною проблемою для України є катастрофічне погіршення якісного та кількісного стану підземних вод. Виконаний аналіз зв'язку фільтраційних та експлуатаційних параметрів водоносних горизонтів у межах великих природно-техногенних районів (Східний і Західний Донбас, Київський, Харківський, Львівський водозабори, нафтогазові родовища Дніпровсько-Донецької западини та інш.), свідчить про переважну роль вертикальної міграції, що приводить до регіонального посилення зв'язку техногенних змін ландшафтно-геохімічних умов та хімічного складу підземних вод. На території України експлуатується більше ніж 450 централізованих водозаборів і до 90 тис. окремих свердловин. Сумарний відбір підземних вод (включаючи дренаж) досягає 5,5 млрд.м³/рік (15 млн.м³/добу). Це привело до значних техногенних змін режиму, рівнів та хімічного складу, а також ускладнило форму підземних потоків.

Слід відзначити, що в процесі водогосподарської діяльності відбулося істотне посилення взаємодії підземних і поверхневих вод, якому сприяють формування великих депресій рівневих поверхонь водоносних та нафтогазоносних горизонтів, посилення латеральної та берегової інфільтрації у зонах водосховищ, регіональний розвиток водно-меліоративних систем (до 3 млн.га загальної площі) та ін.

Сумарна площа водосховищ сьогодні становить 13,2 тис.км²(2,3% території), а їх загальна кількість, включаючи ставки на малих річках, перевищує 24000. При цьому середнє підвищення рівня поверхневих вод сягає 2,5-3,5 м (водосховищ Дніпровського каскаду до 7,5-9,0 м), що різко зменшило активність дренування ґрунтових вод, обумовило активізацію процесів підтоплення та зниження захисної здатності ґрунтів зони аерації. На території України розвинуто більше 120 осередків сталого забруднення підземної гідросфери, які пов'язані, в основному, із великими басейнами (Донбас, Кривбас, Прикарпатгя, Причорномор'я, Крим та інш.). Під вплив забруднення потрапляють більше ніж 10% розвіданих запасів та до 20% прогнозних ресурсів прісних підземних вод. Специфікою формування сучасних еколого-гідрогеологічних умов є посилення значенняприродних запасів (початкового об'єму) ресурсів підземних вод, що значно перевищують об'єм поверхневих водойм та їх стоку (в 120-150 разів). Ці фактори визначають велику сталість запасів якості підземних вод щодо техногенних впливів, а також необхідність розробки методик оцінки захищеності водоносних горизонтів від техногенних навантажень на геологічне середовище та гранично допустимих впливів на підземну гідросферу.

Головними факторами формування регіональних гідрогеологічних умову межах усіх гідрогеологічних структур є:

• суттєве скорочення територій з природним або слабопорушеним водообміном (з 90% до 20% території за останні 30 років);

• практично повне перетворення ландшафтно-геохімічних умов формування підземних та поверхневих вод під впливом надходження газових, рідких, твердих викидів промисловості, сільського господарства, інших видів техногенної діяльності;

• зростання міжбасейнового перерозподілу поверхневих та підземних вод, що обумовлює прискорення їх взаємодії, а також зростання впливу техногенних змін ландшафтно-геохімічних умов водозбірних басейнів рр.Дніпра, Дністра, Сіверського Донця та інш.;

• зниження природної захищеності водоносних горизонтів під впливом посилення радіальної та латеральної міграції техногенних сполук та хімічних елементів, погіршення захисної здатності ґрунтів та порід зони аерації у зонах підтоплення, прискореного розвитку карсту, суфозії, зсувів, ерозії;

• техногенна активізація масо-енергетичної взаємодії напірних водоносних горизонтів, зони ускладненого водообміну (Дніпровсько-Донецька западина, Карпатський регіон, Донбас, Крим) із нафтогазоносними горизонтами внаслідок порушення природної ізолюючої здатності газо-нафто-водотривких шарів та співвідношення тисків на їх межах.