Гипермаркет знаний>>Экология>>Экология 10 класс>> Использование и охрана недр

§ 37. Использование и охрана недр

Вспомните
Основные
месторождения
полезных
ископаемых:
каменного угля,
нефти,
газа
железной руды,
цветных металлов в России и в мире
Методы добычи,
 обогащения и использования
полезных ископаемых.

Недра и их значение для человека. Недра — это верхняя часть земной коры, в которой добывают полезные ископаемые. Исключительно важное значение полезных ископаемых в развитии человеческого общества отражено в названиях длительных исторических периодов: «каменный», «бронзовый», «железный».

В настоящее время использование полезных ископаемых достигло максимума и темпы эксплуатации их запасов продолжают возрастать.

Большинство полезных ископаемых относится к невозобновимым природным ресурсам, и их запас уменьшается по мере использования. По прогнозам ученых, в начале XXI века человечество исчерпает пятую часть железных руд, половину запасов никеля и кобальта, большую часть запасов свинца, цинка, вольфрама (рис. 122). В настоящее  время многие богатые месторождения с высоким содержанием металлов в рудах уже отработаны и используют бедные месторождения. Например, сейчас считается рациональной разработка медных руд с содержанием меди менее 1% — в 10 раз ниже, чем в первой половине XIX века.

Создаются новые технологии извлечения металла, обогащения и переработки руд. Следовательно, одной из важнейших задач охраны недр является бережное расходование минеральных и энергетических ресурсов.

Потери при разработке полезных ископаемых достигают огромных размеров. Так, при мировой добыче ежегодно теряется меди 600 тыс. т, свинца — 300, цинка — 500. Отдача нефтеносных слоев в 1975 г. не превышала 30%, к концу столетия она достигла почти 40%.



При современных технологиях добычи и переработки только 1—5% от всего объема извлекаемых полезных ископаемых реализуется в виде чистой продукции, а остальное является отходами. Поэтому важнейшим направлением в рациональном использовании и охране недр является совершенствование методов добычи, транспортировки и переработки полезных ископаемых.

Добывая полезные ископаемые шахтным и открытым методом, человек иногда полностью преобразует природные ландшафты. Сейчас открытым способом в мире добывают до 70% минерального сырья. В районах открытых горных разработок обычными становятся безжизненные рукотворные, «лунные» ландшафты. Такие рукотворные каньоны, «лунные долины», характерны для Курской магнитной аномалии, Криворожского бассейна, Черемховского угольного месторождения.

Охрана недр включает в себя максимально полное использование разрабатываемых месторождений, что позволяет не начинать разработку новых. Полнота выработки служит характеристикой рациональности работы добывающего предприятия.

Преимущество отдается открытым способам добычи полезных ископаемых, при которых месторождения разрабатываются с более высоким КПД. Наиболее полной выработке месторождений способствует использование сопутствующих компонентов. Так, рационально одновременно с железом добывать сопутствующие ему титан, ванадий, молибден, кобальт, вместе с медью — кадмий, селен, галлий, вместе с нефтью — иод, бром, серу. Применяемая ранее добыча только одного металла на месторождении полиметаллических руд считается сейчас нерациональной.

Большое значение в сохранении месторождений полезных ископаемых имеет использование в промышленности вторичного сырья. Так, существенное увеличение производства металлов может быть достигнуто благодаря сбору и использованию металлолома. Общая масса изделий из металла, которые сейчас находятся в обращении, составляет 6 млрд т. Многие изделия сравнительно быстро изымаются из обращения из-за технического износа и морального старения. Подсчитано, что 20—25/о металла, заключенного в них, может сравнительно быстро вновь использоваться в производстве, а еще 40—45% — через более долгий срок. Общие запасы потенциального металлолома таковы, что могут долгое время полностью удовлетворять промышленность в сырье. При этом чугунного или стального лома может сберечь 3,5 т минерального сырья, 2 т железной руды, 1 т кокса и 0,5 т известняка.

Для сокращения потерь при транспортировке сырья все чаще переходят на использование трубопроводов и контейнеров. Газопроводы и нефтепроводы постепенно вытесняют другие средства доставки газа и нефти по суше.

Одним из путей сохранения полезных ископаемых служит использование попутных энергетических ресурсов. Например, мало используется тепло, образующееся при сжигании топлива на цементных заводах, в мартеновских печах. Оно в этих производствах теряется и рассеивается вместе с отходящим паром.

Экономия ископаемых энергетических ресурсов возможна также при переходе на использование альтернативных источников энергии — геотермальных вод, энергии солнца, ветра и морских приливов.

Важное значение имеет замена редкого минерального сырья синтетическими материалами. Металлы во многих случаях успешно заменяют пластмассами.

Охрана природной среды при разработке полезных ископаемых. Добыча полезных ископаемых сопровождается существенными изменениями окружающей природной среды из-за создания отвалов, терриконов, карьеров, появления провальных воронок, загрязнения воздуха, воды, почвы. Отвалы образуются из пустой породы, которую поднимают из недр вместе с рудой и углем и после сортировки сваливают вблизи шахт и штолен. Порода, сложенная в терриконы и содержащая остатки каменного угля, часто самовозгорается. Поэтому терриконы дымят в течение многих лет, дополнительно загрязняя окружающую среду. Когда месторождения разрабатывают открытым способом, в карьере, вынутые породы покрывают большие площади плодородных земель, занятых ранее полями, лугами, лесами. Рекультивация — восстановление промышленно нарушенных территорий — предусмотрена законом. Предприятия, добывающие минеральные ресурсы, обязаны еще до начала работ обеспечить возможности для восстановления нарушенного ландшафта. В районах добычи угля шахтным способом ликвидируют терриконы, используя породу для строительства дорог, фундаментов домов. Это приносит двойную пользу: сохраняется естественный ландшафт и снижаются затраты на строительство из-за использования дешевого сырья. На месте бывших терриконов разбивают парки, сажают леса. Остающиеся пустые породы используют для заполнения выработанных шахт и штолен.

После прекращения открытой выработки поверхности отвалов выравнивают, делают террасы на стенках карьеров, а токсичные и бесплодные породы покрывают почвой, на которой могут жить растения. Часто используют плодородные почвы, которые были удалены отсюда в начале разработки месторождения. Рекультивированные участки используют для посадки лесов, создания зон отдыха.



• Примеры и дополнительная информация

1. Прогресс человечества определяется возрастающим количеством использования энергии. В доисторические времена универсальным источником энергии была древесина, в XVI—XVII вв. н. э. человек научился использовать каменный уголь, в XVIII в. стал широко применять его для выплавки металлов, в середине XIX в. стал использовать нефть, в XX в. — горючие газы и сланцы. При этом постоянно возрастало энергопотребление. В каменном веке, когда люди научились пользоваться огнем, потребление энергии в среднем на 1 человека в сутки составляло около 29,9 тыс. кДж, в средние века достигло 50 тыс. кДж на 1 человека в сутки, а после использования в качестве топлива каменного угля — 109 тыс. кДж.

В конце 1970-х — начале 1980-х гг. расход энергии в сутки на человека превышал 840 тыс. кДж. Процесс возрастания потребления энергии продолжается. Во второй половине 1980-х гг. человечество получало энергии за счет гидроресурсов 5%, сжигания древесины и торфа — 5%, сжигания нефти — около 36%, газа — 24%, угля — 24%, на атомных электростанциях — 6% .

2. Результаты добычи полезных ископаемых достигли сейчас таких масштабов, что они не уступают последствиям происходящих на Земле геологических процессов. Так, все реки мира выносят ежегодно в моря и океаны (твердый сток) 15 млрд т горных пород, 3,4 млрд т выдувает ветер (эоловый вынос). В результате промышленно-технической деятельности людей из недр в 1980 г. было добыто 3,8 млрд т руды и горючих ископаемых. Количество щебня, гравия, глины, сырья для производства цемента и других материалов при городском и дорожном строительстве, сооружении плотин составляет не менее 120 млрд т в год. При распашке полей, разработке недр и строительных работах перемещается 4 тыс. км3 почвы и грунта.

3. Потери полезных ископаемых происходят и при транспортировке. Так, только за счет выдувания угольной пыли при перевозке угля из Новокузнецка в Магнитогорск теряется в среднем 1,2 т на каждый железнодорожный открытый полувагон. Устранение этих потерь возможно при устройстве в пунктах отправки продукции несложных установок для поливки угля водомазутными эмульсиями, образующими на поверхности устойчивую пленку.

4. Различают два основных этапа рекультивации земель: горнотехнологический и биологический. При горнотехнологической рекультивации разравнивают отвалы, террасируют склоны, наносят плодородный слой почвы, проводят мелиоративные работы, строят подъездные пути и т. д. При биологической рекультивации проводят восстановление плодородия почвы путем посадки растений, завоза животных. Сначала высаживают малотребовательные культуры с большой растительной массой (злаки и бобовые), вносят удобрения и торф. Перед посадкой деревьев часто высевают люпин многолетний и донник белый. На Урале при озеленении терриконов и каменистых осыпей используют вяз обыкновенный, иву козью, кизильник. На отвалах фосфоритных разработок в Брянской области хорошо растут сосна и береза, на отвалах бурого угля в Подмосковье успешно используют эти же растения.

Вопросы.

1. В чем преимущества использования вторичного сырья?
2. Каковы пути сокращения потерь сырья при добыче, обогащении, обработке, транспортировке?
3. В чем сущность рекультивации земель?
4. Какое значение для развития цивилизации имеют запасы полезных ископаемых?
5. В чем различия с точки зрения охраны природы в разработке рудных месторождении и запасов торфа?
6. Хорошо известны слова Д. И. Менделеева: «Нефть - это не топливо топить можно и ассигнациями». Что имел в виду великий химик и какое отношение эти слова имеют к охране недр?

Задание.

Рассмотрите карту вашего района. Установите, какие полезные ископаемые здесь добываются, в чем состоят основные меры по их охране.

Темы для дискуссии.

1. Обсудите, возможно ли развитие металлургии без добывающей промышленности.
2. Как, по вашему мнению, будет развиваться общество, если будут исчерпаны все запасы руд и горючих материалов.
3. Скажите свое мнение, могут ли металлы в будущем быть полностью синтетическими материалами.
4. Промышленные циклы должны быть аналогичными природным циклам. Расшифруйте смысл этого утверждения. Найдите сходные черты в некоторых промышленных циклах природным циклам.

Чернова Н. М., Основы экологии: Учеб. дня 10 (11) кл. общеобразоват. учеб. заведений/ Н. М. Чернова, В. М. Галушин, В. М. Константинов; Под ред. Н. М. Черновой. — 6-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2002. — 304 с.

_{Материалы по экологии онлайн, задачи и ответы по классам, планы конспектов уроков по экологии скачать}

Содержание урока
 конспект урока
 опорный каркас  
 презентация урока
 акселеративные методы 
 интерактивные технологии 

Практика
 задачи и упражнения 
 самопроверка
 практикумы, тренинги, кейсы, квесты
 домашние задания
 дискуссионные вопросы
 риторические вопросы от учеников

Иллюстрации
 аудио-, видеоклипы и мультимедиа 
 фотографии, картинки 
 графики, таблицы, схемы
 юмор, анекдоты, приколы, комиксы
 притчи, поговорки, кроссворды, цитаты

Дополнения
 рефераты
 статьи 
 фишки для любознательных 
 шпаргалки 
 учебники основные и дополнительные
 словарь терминов                          
 прочие 

Совершенствование учебников и уроков
 исправление ошибок в учебнике
 обновление фрагмента в учебнике 
 элементы новаторства на уроке 
 замена устаревших знаний новыми 

Только для учителей
 идеальные уроки 
 календарный план на год  
 методические рекомендации  
 программы
 обсуждения


Интегрированные уроки

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.