Экологическая обстановка Донбасса

В 2000 году в водные объекты сброшено 361,2 млн. м³ обратных вод после очистки на очистительных сооружениях, что на 214,61 млн. м³ (37,3%) меньше, чем в 1996 году. И хотя запас свободной мощности на очистительных сооружениях составляет 331,8 млн. м³, от всего объема сточных вод, которые прошли очистку, только 29,7 млн. м³ отнесены к категории нормативно-очищенных.

Это обусловлено такими факторами.

• В ряде городов очистительные сооружения морально и физически устарели, а в городах Кировск, Брянка, Славяносербск полностью или частично разрушены. В области существуют очистительные сооружения, которые эксплуатируются с 1940 года.
• В связи со снижением производства и закрытием шахт уменьшился общий объем шахтного водоотлива, вследствие чего на ряде шахт проектная мощность очистительных сооружений значительно превышает фактическое поступление шахтных вод. Высокоминерализованные шахтные воды поступают в очистительные сооружения механической и физико-химической очистки, в результате чего снижается только содержимое взвешенных веществ. Вследствие этого практически весь объем сброса шахтных вод (больше 200 млн. м³) отнесен к категории недостаточно очищенных по минеральному составу.

Анализ проектов ликвидации шахт свидетельствует, что согласно расчетам прогнозный срок их затопления колеблется в границах 2 – 23 лет, после чего следует ожидать выход воды на поверхность. При этом качество воды, которая выходит на поверхность, значительно хуже по показателю минерализации, чем та, которая есть в настоящее время, в частности по сульфатам, хлоридам, железу. И только после 5 – 10 лет после ее выхода на поверхность предполагается незначительное снижение содержания загрязняющих веществ и некоторая стабилизация качества воды. Подъем уровня шахтных вод и выход их на поверхность угрожают ухудшением качества воды в одиночных скважинах и колодцах, расположенных в шахтерских поселках и городах (пример – шахта «Кременская»). Проектами же на ликвидацию шахт, как правило, предусматривается или строительство кустовых очистительных сооружений, или использование уже существующих, которые могут обеспечивать только механическую очистку шахтных (дренажных) вод, в результате чего снижается только содержимое взвешенных веществ.

Как показал выполненный в ходе реализации Датско-Украинского проекта анализ результатов многолетнего экологического мониторинга в Донбассе, вследствие увеличения техногенной нагрузки на гидросферу имело место развитие очагов загрязнения подземных вод (несколько десятков) и устойчивый рост их минерализации за последние 30 лет: от 0,5-1,0 до 1,5-3,0 г/дм³ и более. При этом площадь развития пресных подземных вод (солесодержание до 1,0 г/дм³) сократилась в 4 раза, а воды с повышенной минерализацией (1,5-3,0 г/дм³) установлены на 83% территории района работ.

По данным лаборатории экологии почв Луганского института агропромышленного  производства, следствием значительного  повышения уровня минерализации  грунтовых вод стала ситуация, сложившаяся с водообеспечением подтопленных территорий г. Краснодона. Основным источником воды хозяйственно-питьевого назначения здесь всегда были скважины и колодцы, учитывая значительные проблемы подачи питьевой воды по системам горводоканала. Согласно ГОСТу 2874-82 сухой остаток или минерализация в питьевой воде должны составлять не более 1 г/л. Уже только по этому показателю качества грунтовые воды, минерализация которых составляет 2,5 – 4,5 г/л, не пригодны не только для питья, но и для полива земельных приусадебных участков.

Проведенный анализ природных вод, отобранных из колодцев и скважин на содержание нитратов, показал, что и по этому показателю вода является не пригодной для питья. Так, при норме нитратов в питьевой воде не более 45 мг/л их содержание в 26% исследуемых проб составило 51,3 – 154,5 мг/л.

Многими специалистами предлагалось до начала массового закрытия шахт снизить негативное влияние на окружающую среду путем организации водоотлива при неполном затоплении шахт (динамический уровень должен находиться несколько ниже местного базиса эрозии – на глубине 70–100 м). Тогда количество воды, которая откачивается, не будет больше 30% водоотлива шахты, которая находится в эксплуатации. Таким образом можно было уменьшить сброс высокоминерализованных вод, снизить заболачивание, подтопление, дренаж речных вод, а также интенсивность инфильтрации атмосферных осадков в выработки.

В материалах отчетов говорится  о том, что откачиваемые шахтные  воды должны попадать на районные или  групповые опреснительные установки  с последующим использованием в  хозяйственных целях. Внедрение  такой схемы организации водоотлива с закрытых шахт позволило бы исключить один из основных факторов негативного влияния на окружающую среду, а также значительно пополнить запасы воды.

В настоящее время на балансе  многих шахт, которые ликвидируются, есть биологические очистительные сооружения по очистке сточных вод шахтерских поселков, которые останутся и после ликвидации шахт. Таким образом, острым становится вопрос, связанный с очисткой хозяйственно-бытовых сточных вод, поддержанием очистительных сооружений в надлежащем санитарно-техническом состоянии или строительством, если их нет. Особенно это касается небольших населенных пунктов, где шахта была единственным источником наполнения бюджета местного уровня, в частности, Фонда охраны окружающей природной среды. Характерным примером такого положения является пос. Урало-Кавказ, где закрыта шахта «Победа», и готовится к ликвидации шахта «Суходольская – 1».

Изменение геологической среды  региона массового закрытия шахт

Проблемы устойчивости и экологической  безопасности геологической среды горнопромышленных районов Донбасса в условиях непрерывного роста комплексного влияния техногенных факторов (горная, металлургическая, химическая, аграрная и др. отрасли промышленности) находятся в центре внимания органов исполнительной власти, природоохранных ведомств и общественных организаций.

Негативным фактором, влияющим на состояние окружающей природной  среды в результате закрытия шахт, по мнению специалистов, считается  «оживление» тектонических разломов, участков мульдообразного проседания над горными выработками. Был сделан вывод, о том, что техногенных подвижек земной поверхности в процессе «оживления» участков тектонических разломов и геодинамических зон, мульдообразных проседаний в результате затопления может оказаться достаточным для разрушения промышленных и гражданских сооружений.

Донбасс является одним из наиболее старых крупных горнопромышленных  районов в мире. История развития его превышает 200 лет. Здесь на площади  до 15 тыс. км ² по мере увеличения глубины ведения горных работ (до 900–1300 м) и снижения уровня подземных вод под влиянием шахтного водоотлива нарастало региональное нарушение равновесия в системе «минеральный скелет горных пород – подземные воды».

Изменение геологической среды  при закрытии шахт в общем плане  реализуется под влиянием двух групп процессов: обратимых и необратимых относительно первоначальных параметров верхней зоны литосферы. К обратимым процессам относятся:

• подъем уровней подземных вод до отметок, близких к природно-историческим, обусловленным взаимоотношением абсолютных отметок поверхности водоразделов и современной гидрографической сети (поверхностные водные объекты);
• восстановление площадного дренирования подземных вод как гидрографической сетью, так и за счет выхода их в виде родников на дневную поверхность в пониженных участках рельефа и зонах развития тектонических нарушений; при этом на участках подработки поверхностных водотоков горными выработками усилится подтопление и заболачивание пойм и низких пойменных террас;
• установление относительно равновесного взаимодействия поверхностного и подземного стоков при повышенном перетоке в поверхностные водные объекты минерализованных вод глубоких водоносных горизонтов вследствие их активного дренирования зонами горных работ.
• К необратимым процессам относятся:
• просадки дневной поверхности и подвижки породного массива в зонах прямого влияния горных работ;
• снижение механической прочности пород в зонах обрушения, проседания, подвижек и развития техногенной тектонической трещиноватости, а также вследствие влияния водонасыщения, выщелачивания водорастворимых минералов и др.;
• разрушение региональных водоупоров, активизация миграции минерализованных вод глубоких горизонтов в поверхностные водные объекты, а также изменение структуры потоков взрывоопасных газов;
• развитие гидрогеомеханических напряжений и ударов вследствие затопления горных выработок и объемного распределения гидростатических давлений, результатом которых могут быть локальные землетрясения (гидрогеомеханические удары с разрушением межшахтных целиков, изолирующих перемычек, деформацией дневной поверхности и наземных сооружений), а также общее повышение сейсмической активности на 1–2 балла даже при фоновых значениях землетрясений на уровне 4–5 баллов.

В 2000 г. общая площадь сопредельных с шахтами территорий составила 2200 км². В пределах этих площадей происходит перераспределение напряженного состояния угольных толщ, на поверхности образовываются провалы, прогибы, меняется водно-солевой баланс зоны подтопления. Коэффициент повреждения проседанием дневной поверхности на площади горных работ достиг величины 0,5; глубина проседания – до 4,0 м, в среднем – 1,2–1,5 м. Во многих местах отмечен выход на поверхность метана.

На значительной территории земной поверхности (1200 га), которая расположена  над горными выработками шахтных полей шахт «Ирмино», им. Ильича, «Брянковская», установлено, что в процессе затопления возможны образования оседаний, провалов, трещин и сдвигов.

Опасные изменения качества атмосферного воздуха вследствие закрытия шахт

Деятельность предприятий угольной отрасли приводит к масштабному загрязнению атмосферного воздуха. Это загрязнение вызвано выбросами метана, угольной пыли и продуктов обогащения угля, диоксидов углерода и серы. Судя по материалам «Отчета о состоянии окружающей природной среды…», ежегодные выбросы угольных предприятий составляют около 200 тыс. т. загрязняющих веществ и достигают 40% от общего объема выбросов по Луганской области.

Одной из причин загрязнения воздуха  при закрытии шахт является вытеснение водой метана из горного массива на дневную поверхность и проникновение его в здания и сооружения. Природная газоносность шахт Луганской области различна – от 5 м³/т антрацитов до 45 м³/т газового и коксующегося угля. Большинство из ликвидированных шахт сформировано горными выработками или имеет связь по тектоническим нарушениям со старыми, закрытыми раньше шахтами. Так, вследствие затопления горных выработок шахты «Центральная» и выжимания шахтных газов в старые шурфы шахты «Львовская-Комсомольская», от отравления углекислым газом погибла местная жительница.

Общая площадь участков, опасных  по выделениям метана на поверхность, составляет 8 га, а участков, где возможна такая угроза – 2500 га. По шахтным полям «Ирмино», им. Ильича, «Брянковская» установлено, что на территории семи опасных по проникновению метана зон расположен 1871 жилой дом, 283 производственных и административных здания. В 78-ми домах обнаружено поступление метана.

Для предупреждения возможных последствий  закрытия шахт в зонах подтопления  рекомендуется проводить специальные работы по обнаружению и оконтуриванию опасных зон с помощью газовой съемки поверхности путем проведения замеров в шпурах шахтными интерферометрами.

В 1999 году отмечалось увеличение объема выбросов загрязняющих веществ в  атмосферу в целом по Краснодонскому району (+4,23 тыс. т), которое произошло в результате повышения промышленной активности предприятий, а в 2000 году отмечено снижение объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в Краснодоне (-14,9 тыс. т) и Стаханове (-16,3 тыс. т), обусловленное, отчасти, уменьшением угледобычи.

Особую опасность загрязнения  воздуха создают горящие отвалы. По данным исследований Макеевского  НИИ, в среднем за сутки с одного отвала в окружающую среду выбрасывается 150 тонн диоксида углерода, 10 тонн окисла углерода, 1,5 тонны диоксида серы, 0,4 тонны сероводорода, 0,1 тонны окислов азота.

Практика закрытия шахт свидетельствует, что проектные мероприятия по переформированию, реконструкции и  озеленению породных отвалов выполняются  очень неудовлетворительно. Так, проектами на закрытие 27 шахт, сроки ликвидации которых закончились в 2000 г., на рекультивацию отвалов предусматривалось больше 104 млн. грн., фактически же работы выполнены на общую сумму не намного больше 2,5 млн. грн., или 2,4%. На 15 шахтах эти работы вообще не выполнялись.

Изменение радиационного фона

Радиационно-экологическая безопасность определяется деятельностью предприятий, где имеют место облучения  техногенно-усиленными источниками  естественного происхождения, и  происходит радиоактивное загрязнение окружающей среды естественными радионуклидами, а также радиационным облучением за счет наличия радона в воздухе помещений. На угольных шахтах Луганской области образовалось более 100 тыс. м³ отходов с техногенно-усиленной естественной радиоактивностью, которые по радиационным характеристикам мало в чем уступают отходам уранодобывающих и ураноперерабатывающих предприятий. Происходят выбросы и сбросы в окружающую среду естественных радионуклидов.

На отдельных шахтах Стахановского  региона образовались десятки тысяч кубометров отходов с техногенно-усиленной естественной радиоактивностью, вследствие чего радиоактивному загрязнению подверглись объекты окружающей среды и технологическое оборудование. В «Отчете о состоянии окружающей природной среды…» констатируется, что вопросы, связанные с выявлением и следующим захоронением отходов с техногенно-усиленной радиоактивностью, в проектах на ликвидацию шахт не рассматриваются. За последние годы были рекультивированы лишь пруды-отстойники с радиоактивными шламами и дезактивированными землями, которые были загрязнены вследствие деятельности шахты «Луганская». По мнению авторов отчета, наиболее быстрого решения требуют аналогичные проблемы на шахтах «Пролетарская» и им. Г.Г. Капустина.

Изменения почвенного покрова

Высокая степень нарушенности (шахтами, скважинами и др.) массива горных пород в горнопромышленных районах Донбасса способствует нисходящей и латеральной миграции вредных химических веществ, содержащихся в техногенных объектах. В результате на пути их миграции формируются техногенные литохимические (прежде всего, в породах зоны аэрации) и техногенные гидрохимические (в поверхностных водах и зоне активного водообмена подземных вод) аномалии. Техногенные геохимические аномалии в своей основной части образованы в депонирующих природных средах (геохимических барьерах), главным образом, в почвах, а также в донных и пойменных осадках водотоков и водоемов.