В статті розглянуте питання забруднення навколишнього середовища гірничодобувними підприємствами в Донецько-Макіївському регіоні.

В статье рассмотрен вопрос загрязнения окружающей среды горнодобывающими предприятиями в Донецко-Макеевском регионе.

In the article the question of contamination of environment mining enterprises is considered in the Donetsk-Makiivka region.

Донбас є крупним промисловим регіоном України, в якому налічується декілька тисяч великих промислових підприємств, виробничо-промислових об'єднань і підприємств паливно-енергетичного комплексу, гірничодобувної, металургійної, хімічної промисловості, важкого машинобудування, будівельної галузі, а також агропромислового комплексу. Донбас забезпечує велику частину промислового виробництва України, причому в найбільш екологічно небезпечних галузях.

Висока концентрація промислового і сільськогосподарського виробництва, транспортної інфраструктури, у поєднанні з високою щільністю населення, створили надзвичайно високе техногенне і антропогенне навантаження на біосферу – найвище в Україні і Європі. Сумарне техногенне навантаження на одиницю території регіону в 4 рази вище середнього по Україні. Донбас володіє запасами майже всіх хімічних елементів. Головним природним багатством регіону є родовища кам'яного вугілля. Його запаси тільки в Донецькій області оцінюються в 25 млрд. т, що може задовольнити потреби України не на одне десятиліття уперед. Розташовано 25 вугільних шахт, 7 збагачувальних фабрик і велика кількість підприємств інших галузей промисловості.

Не дивлячись на спад виробництва, в результаті якого загальна кількість викидів і скидань істотно зменшилася, навантаження на біосферу Донбасу як і раніше залишається одним з найбільших в Європі. Підприємства регіону викидають біля третини сумарного об'єму забруднюючих речовин на Україні. Високі швидкості і масштаби техногенних процесів, величезні переміщення гірничих мас обумовлює великі об'єми розсіювання багатьох хімічних елементів (вуглецю і важких металів). Це призводить до накопичення в навколишньому середовищі з'єднань хімічних елементів в невластивих природі поєднань. [1, 5]

З вищесказаного можна зробити висновок, що Донбас відноситься до найбільш критичних по екологічній обстановці регіонів України. Що найгострішими проблемами регіону є: забруднення атмосферного повітря, водного басейну і ґрунтів. Природний комплекс Східного Донбасу піддавався інтенсивній техногенній дії впродовж багатьох десятиліть. Основні екологічні проблеми Східного Донбасу в даний час добре відомі. Це, перш за все:

1. Погіршення якості атмосферного повітря за рахунок великої кількості викидів забруднюючих речовин, які проводяться різними організаціями.
2. Погіршення якості води поверхневих і підземних водних об'єктів, в ряду випадку до рівня, що роблять їх непридатними для господарсько-питного, а іноді і технічного водопостачання.
3. Підтоплення територій. У зв'язку із затопленням шахт, що закриваються, активізуються процеси підтоплення і заболочування території.
4. Деформація земної поверхні.
5. Вивід з господарського використання значних площ унаслідок розміщення на них відходів гірничорудного виробництва і їх негативна дія на навколишнє середовище.

Підприємства вугільної промисловості, з погляду дії на навколишнє середовище, класифікуються як екологічно небезпечні. За даними Держкомстату України, у вугледобувних районах України діє 258 вугільних шахт і 10 розрізів, видаючи на-гора на кожних 1000 т вугілля від 150 до 800 т породи, терикони якої займають величезні площі, приводячи до інтенсивної газопилової поразки повітря і хімічного отруєння поверхневих і ґрунтових вод, а також істотно змінюючи гідродинамічний режим і рівень підземних вод. Розробка вугільних родовищ негативно впливає і на гідрохімічний режим експлуатації поверхневих і підземних вод, підсилює забруднення повітряного простору, погіршує родючість земель.

Хоча останнім часом в місті спостерігається тенденція зниження валових викидів шкідливих речовин, проте рівень забруднення атмосферного повітря залишається ще високим. [2]

Технологічний процес	Можливий вплив на навколишнє природне середовище
Виїмка вугілля	Порушення рівноважного стану масивів гірничих порід: розкриття природних тріщин і додаткове тріщинообразовання; осушення водоносних горизонтів; міграція води в гірничі виробки; міграція газу в гірничі виробки і на денну поверхню. Зрушення поверхні землі над гірничими роботами, що викликають: утворення провалів; заболочування підробленої поверхні землі; порушення природної рівноваги в рослинному і тваринному світі, дефекти будівель, споруд, доріг, водоймищ та ін.
Видача на поверхню гірничої маси і її збагачення	Створення техногенних ландшафтів за рахунок відсипання порідних відвалів із заняттям земель під відвали, кар'єри по здобичі інертних матеріалів для профілактики само загорання відвала, збагачувальні комплекси і дороги до них. Заболочування низовинних місць у подножий відвалів. Виділення в атмосферу пилу і продуктів горіння. Забруднення промислових майданчиків шахти і прилеглих до них ділянок шламами Забруднення водоймищ шламовими водами.
Видача води на поверхню	Порушення природного гідрогеологічного режиму на підроблених і прилеглих до них площах. Забруднення шахтними водами басейнів, річок і морів. Заняття земель під очисні споруди.
Закладка вироблених просторів	Заняття земель під дороги до відвалів при здобичі закладного матеріалу з відвалів порід. Виділення пилу в атмосферу при здобичі і транспортуванню закладного матеріалу.

Таблиця 1. – Вплив підземного видобутку вугілля на НПС

Забруднення навколишнього середовища гірничодобувними підприємствами розглядається для слідуючих напрямків:

На атмосферу. Зі всіх шкідливих дій вугільної промисловості на навколишнє середовище найбільш поширені і небезпечні викиди забруднюючих речовин в атмосферу, обсяг яких перевищує 20% від загального об'єму викидів в Україні. Найбільш всього забруднено атмосферне повітря Донецька, Макіївки, Алчевська, Єнакієве, Лисичанська і Горлівки.

Основними джерелами забруднення атмосфери вугільною галузі слід назвати, перш за все, викиди метану шахтними вентиляційними установками (5,6 млрд. м3/рік), а також продукти згорання унаслідок самозаймання вуглевміщуючих порід у відвалах і териконах. Площу відвальних земель складає більше 7 тис. га, а шламонакопичувачей – 4 тис. га. В даний час саме тут зараховано до 1,3 млрд. т порід, але і щорічно додається 60 млн. т. Загальна площа землі, відведеної під проммайданчики вугледобувних і вуглепереробних підприємств, складає близько 22,5 тис. га.

На шахтах, що діють, джерелами забруднення повітряного басейну Донецько-Макіївського регіону газами, золою, пилом є: котельні; сушильні установки; збагачувальні установки і фабрики; порідні відвали, що горять; вентилятори головного провітрювання; дробарки, склади вугілля, вантажні пункти золи, вугілля і породи; установки дегазацій, а також інші об'єкти технологічних комплексів на поверхні шахтного поля.

При роботі цих об'єктів в атмосферу виділяється дим, пил і гази, утворюється зола і інші відходи. Спалювання вугілля і інших видів палива супроводжується виділенням оксиду вуглецю, сірчистого газу, оксидів азоту, вуглеводнів, альдегідів та інші. У золі, що утворюється при спалюванні вугілля, міститься цинк, свинець, германій, миш'як, уран і інші токсичні і шкідливі мікро домішки. (КНИГА Стр.121). Через очисні споруди проходить менше половини всіх відходів галузі. Повітряний басейн регіону забруднений двоокисом сірки, сірководнем, метаном і пилом. Протягом року поступає: метану – 98 млн. м3; твердих компонентів – 7600 т; сірчистого ангідриду – 6500 т; окисли вуглецю – 1600 т; окисли азоту – 300 т; вуглеводнів – 90 тис. т, інших, - 550 т.

За даними Енергетичної стратегії України на період до 2030 року, при проведенні гірничих робіт з вугільних шахт щорічно, по різним оцінкам, виділяється від 750 млн. м3 до 2,7 млрд. м3 метану, абсолютну більшість якого поглинає атмосфера. Серед неорганізованих джерел викидів особливе місце займають також відвали породи, які можуть мати вогнища спалаху. [4]

Значний внесок в хімічне забруднення навколишнього середовища України вносять також 75 вуглезбагачувальних фабрик. Сьогодні тільки на них вже накопичилося близько 180 млн. т відходів. Ці відходи складують у відвали і терикони, висота яких досягає 60-100 м; кожен з них вміщає до 2000 тис. м³ породи з щорічним поповненням в 30-50 тис. м³.

На території Донецької області видобуток корисних копалин здійснюється 159 гірничодобувними підприємствами, з них - 107 вугільних. Вугілля поставляється на збагачувальні фабрики, які розподіляють його по заводах. У наслідок здобутку, переробки і використання вугілля, на поверхні землі накопичуються шкідливі елементи.

Протягом 2010 року викиди забруднюючих речовин в повітряний басейн Донецької області здійснювали 1353 підприємства. В атмосферне повітря потрапило 1580,7 тис. тонн шкідливих речовин (38,8 % від загальної кількості по Україні). Найбільш забрудненим є атмосферне повітря в містах: Донецьк, Макіївка, Харцизьк, Авдіївка, Красноармійськ, Дзержинськ. Підприємства, розташовані в цих адміністративних одиницях, викидають в атмосферне повітря більше 74% всіх шкідливих речовин області. У структурі шкідливих речовин, які викинули підприємства, переважають: пил, двоокис сірки, оксиди вуглецю, вуглеводневі і летючі органічні сполуки. Концентрація підприємств - гігантів найбільш екологічно небезпечних галузей промисловості в Донецькій області найвища по території України.

Підприємствами вугільної промисловості в рік викидається величезна кількість забруднюючих речовин (сірчистий ангідрит, оксиди азоту, оксид вуглецю, вуглеводні органічні сполуки, летючі органічні сполуки).

Тверді забруднюючі речовини викидаються в атмосферу без очищення. Газоподібні і рідкі забруднюючі речовини викидаються в атмосферу без попереднього уловлювання. Також підприємствами викидаються в атмосферу специфічні забруднюючі речовини: пил антрациту, метан, оксид заліза, марганець, свинець, мінеральні масла, сірководень. Вирішення екологічних проблем охорони атмосферного повітря пов'язане, в першу чергу, з устаткуванням джерел забруднення високоефективними пилегазоуловлюючими апаратами, скороченням кількості дрібних організованих і неорганізованих стаціонарних джерел, розробкою і впровадженням більш зроблених і чистих технологічних процесів. На даний час значна частина основного технологічного газоочисного устаткування застаріло. За станом на кінець 2002 року майже 60% технологічних агрегатів не оснащено газоочисним устаткуванням. В результаті цього в атмосферу поступило 1329 тис. т. небезпечних речовин. Це зумовило перевищення ГДК (гранично допустимі концентрації) багатьох шкідливих речовин в повітрі промислових міст області.

На гідросферу. Дія гірничодобувного підприємства на водний басейн виявляється в зміні водного режиму, забрудненні і засміченні вод.

Шахтні води є попутним продуктом видобутку вугілля. У формуванні їх припливу і складу участь приймають атмосферні, геологічно-структурні, гідрогеологічні і гідродинамічні умови, а також гірничо-технологічні чинники розробки родовища. З поглибленням гірничих робіт спостерігається збільшення притока води, але не безмежно із-за зниження водорясності водоносних горизонтів.

Шахтні води формуються за рахунок підземних і поверхневих вод, проникаючих в гірничі вироблення. Стікаючи по виробленому простору і гірничим виробленням, вони забруднюються бактеріями, зваженими, зокрема радіоактивними, і розчинними хімічними речовинами. Шахти, які ведуть підземну розробку вугілля, щорічно відкачують на поверхню приблизно 1,4 млрд. м3 води, яка несе з собою багать домішок. Стічні води гірничодобувного підприємства підрозділяються на наступні групи:

• шахтні води (шахтні води і води від осушення полів);
• виробничі стічні води (поверхневого комплексу шахти, збагачувальних фабрик і заводів);
• господарсько-побутові стічні води.

Значний вплив навколишньому середовищу наносить масове і прискорене виведення шахт з експлуатації, особливо методом мокрої консервації, який необоротно веде до затоплення до 50% шахтних полів, просіданню земної поверхні, заболочуванню її і зменшенню площі, а також підняттю рівня, засолення і забрудненню ґрунтових вод, природних джерел і річок. Тому при закритті неперспективних шахт, розрізів і збагачувальних фабрик слід передбачати повну рекультивацію і повернення в господарське або рекреаційне користування земельних площ, зайнятих шахтними, відвальними породами.

По своїй суті шахтні води — це мінералізовані підземні води, які забруднені додатково зваженими речовинами і бактеріальними домішками. Хімічний склад підземних вод формується під впливом солей, які вимиваються з порід при інфільтрації поверхневих вод. Вуглекислота, яка міститься в них, кисень збільшують розчинність карбонатів кальцію та магнію.

Таким чином, шахтна вода, що сформувалася, є складною динамічною системою, яка містить мінеральні і органічні речовини, що знаходяться в розчиненому і зваженому станах.

До специфічних забруднювачів водних басейнів України підприємствами вугільної промисловості відносяться скид високо мінералізованих вод (1,9 млн. м³/добу) в поверхневі водоймища і водостоки, а також накопичувачі, де води шахтного водовідливу і збагачувальних фабрик відстоюються.

Об'єм шахтних і кар'єрних вод, що відкачуються при видобутку вугілля, складають майже 600 млн. м3/рік, тоді як на господарсько-виробничі потреби підприємств галузі і для інших споживачів використовується тільки 250 млн. м3 (40%). У зв'язку з незадовільним очищенням шахтних вод в річках щорічно розчиняється понад 1 млн. т мінеральних солей. [3]

Найбільший об'єм скидів доводиться на недостатньо очищені води (до 80%), що свідчить про брак очисних споруд і їх низької ефективності. Крім того, із-за інтенсивного дренажу гірничого масиву виробленнями при поверхневий кам'яновугільний водоносний комплекс майже повністю осушений, як і сотні джерел, колодязів, бурових свердловин. Це значно зменшує використання підземних поверхневих прісних вод і знижує якість питної води (особливо в Донецько-Макіївському, Центральному, Торезько-Сніжнянському і інших районах).

У Донецькій області затверджені і зареєстровані запаси підземних вод потужністю 1067 тис. м³/добу. У 2010 році у водні об'єкти стічними водами підприємств скинуто 15,8 тис. т зважених речовин, 15 тис. т. нітратів, 1,5 тис. т азоту амонійного і ін. Водоймища, які є джерелами питного водопостачання із-за високої мінералізації і жорсткості води не відповідають нормативним вимогам. В цілому склався напружений стан з очищенням господарсько-побутових стічних вод. За останніх 15 років введені в експлуатацію споруди для очищення господарсько-побутових стоків тільки в р. Іловайськ. Через відсутність фінансування постійно переносяться терміни введення в експлуатацію очисних споруд, які будуються або реконструюються. Безпосередньо у ставки-відстійники шахт скидають: залізо загальне, сульфати, хлориди, нітрити, нітрати, фосфати, нафтопродукти, феноли, з'єднання свинцю, марганцю, цинку, хрому, нікелю, кобальту. Більшість з них має перевищення ГДК у декілька разів.

Підприємства вугільної промисловості відкачують великий об'єм шахтних вод. У гідрологічну мережу поступає близько 3...10 м3 шахтних вод на тонну здобутого вугілля. Якісний склад шахтних вод різноманітний і істотно змінюється по вугільних басейнах, родовищах і районах. Їх скидання в наземну мережу гідрографії викликає замулювання, засолення і закислення водоймищ і водотоків, порушуючи тим самим екологічну рівновагу у вугільних басейнах. Постійний перехід гірничих робіт на глибші горизонти і ускладнення при цьому гідрогеологічні умов призводять до подальшого збільшення об'ємів і забрудненості попутно здобутих вод різними речовинами, а також виснаження підземних водоносних горизонтів, зокрема насичених чистою питною водою. Шахти Донбасу при цьому відкачують все більш мінералізовані води з гірничих вироблень. Рудникові води скидаються без демінералізації в ставки з повністю фільтруючим дном. Вода фільтрується дном накопичувача і поступає у водоносні горизонти і в ґрунти, які піддаються інтенсивному засоленню.

В основному шахтні води забруднюються зваженими і розчиненими мінеральними речовинами, бактерійними домішками мінерального, органічного і бактерійного походження.

В більшості випадків шахтні води не придатні для пиття і володіють властивостями, що виключають їх використання в технічних цілях без попередньої обробки. Згідно ГОСТу 2874-82 сухий залишок або мінералізація в питній воді повинні складати не більше 1 г/л. Вже тільки по цьому показнику якості ґрунтові води, мінералізація яких складає 2,5...4,5 г/л, не придатні не тільки для пиття, але і для поливу земельних присадибних ділянок.

На літосферу. Одна з головних причин, яка дестабілізувала екологічну стійкість природного ландшафту в світі, є високий рівень освоєння і забруднення території. У Донецькій області забруднення території складає 63,6%. Унаслідок промислової діяльності підприємств, порушено близько 24 тис. га сільськогосподарських угідь. Землі, які відпрацьовуються і підлягають рекультивації, налічуються близько 4,3 тис. га. У 2001 році порушено 175 га, а відпрацьовано тільки 132. Аналіз ґрунтів свідчить про те, що переважний рівень забруднення властивий поверхневому ґрунтовому шару до 5 см. У зоні розташування промислових відходів, рівень забруднення росте в 2-3 рази.

Істотні порушення природного ландшафту при підземному видобутку вугілля пов'язані з: провалами земної поверхні, із зведенням порідних відвалів різних розмірів і форм, з будівництвом транспортних магістралей для відправки вугілля, перевезення порожньої породи, з будівництвом і експлуатацією шламових відстійників і сховищ шламів.

Підприємства вугільної промисловості забруднюють грунт на площах, відведених під терикони і прилеглих до териконів і відходів збагачувальних фабрик.

На кожен мільйон здобутого вугілля відчужується і руйнується 414 га угідь, а за кожен рік експлуатації однієї умовної середньої шахти, як показують розрахунки, вилучається 3,3 га землі. Породи териконів і відвалів містять до 2,5% сірі і від 3 до 20% вугілля, унаслідок чого вони самозагораються і горять по 7-12 років, інтенсивно отруюючи приземний шар повітря довколишніх до них територій продуктами згорання.

Всього ж в Донецькому кам'яновугільному басейні налічується 1185 відвалів, що діють і відслужили, і териконів, з яких близько 400 горять і щорічно викидають в атмосферу понад 500 тис. т шкідливих газоподібних речовин, а дощові води, потрапляючи на ці відвали, розчиняють значну кількість небезпечних хімічних елементів і насищають ними ґрунтові води. Щорічно з 1 га середнього по величині терикону видувається більше 35 т ґрунти і вимивається велика маса водорозчинних солей. Продукти вітрової ерозії впливають на навколишнє середовище на відстані до 100 км від джерела забруднення. Зона забруднення продуктами водної ерозії менша, але, потрапляючи в ґрунт, водоймище і джерело водопостачання, вони крадуть і без того дефіцитні водні ресурси регіону. Таким чином, окрім забруднення повітря, терикони і відвали унаслідок дренажу крізь них дощових і талих вод інтенсивно псують поверхневі і підземні води токсичними елементами вугілля і породи, що вміщає його.

Раціональне використання порід останніми роками складає близько 17% від щорічного об'єму видачі на поверхню, зокрема для забутівки виробленого простору в шахтах – тільки 9%. Це свідчить про переважання на шахтах методу обвалення гірничих порід у виробленому просторі, який обумовлює інтенсивне просідання земної поверхні (щорічно на площі до 1000 км2); перевищення п'ятиметрового рівня супроводжується затопленням, підтопленням і появою боліт. Унаслідок такого просідання підтоплення Донецька складає 31% площ, Макіївки – 42% .

Просіданням порід є процес вертикального зсуву земної поверхні, який виникає при виїмці корисної копалини з товщ гірничих порід. У міру вдосконалення технології підземних робіт поширеність даного явища не знижується, і воно залишається гострою проблемою вугільної промисловості. Характер зрушення гірничого масиву залежить від швидкості виїмки і методів ведення гірничих робіт.

Розміри виробленого простору (до певної межі) істотно збільшують осідання і абсолютні. Залишення ціликів у виробленому просторі помітно впливає на деформацію поверхні в мульду зрушення і збільшує втрати вугілля, залежні від системи розробки.

Більшість шахт Донецько-Макіївського регіону відпрацьовують вугільні пласти, але не закладають вироблений простір породою, а видають її на поверхню і складують її на поверхні, займаючи великі площі родючих земель, які можна було б використовувати для сільського господарства. А це приводить до того, що землі будуть відновлюватись великий період часу. При виникненні тріщин і провалів поверхні їх необхідно засипати, земельні ділянки рекультивірювати. Просідання поверхні можуть призвести до підтоплення і заболочування земель.

Забруднення ґрунту в прилеглих до гірничих підприємств місцевостях відбувається при розсіюванні твердих частинок димових газів, пилі з складів і відвалів, вугільній і порідній дрібниці, що утворюються при переробці і транспортуванні вугілля, порід і відходів гірничодобувного виробництва.

Розглянуті закономірності зрушення гірничих порід і зв'язок їх з гірничо-геологічними і технічними умовами розробки родовищ підземним способом повинні враховуватися при розробці заходів щодо охорони навколишнього середовища на шахтах і повного використання мінеральних ресурсів.

Окрім вугільної промисловості атмосферу забруднюють і інші підприємства (табл.2) і це наглядно видно на діаграми (рис.1).

Види промисловості	Кількість викидів в атмосферу, тис.т	Кількість викидів в атмосферу, %
Металургійна	528,5	33,3
Вугільна	507,6	31,9
Виробництво електроенергії	489,7	30,8
Інші види діяльності	48,7	3,07
Транспорт	9,5	0,6
Будівництво	4,2	0,3
Сільське господарство	0,03	0,03

Таблиця 2 – Викиди шкідливих речовин в атмосферу від стаціонарних джерел забруднення різних видів діяльності.

Малюнок 1. – Кількість викидів забруднюючих речовин в атмосферу %

З діаграми можна побачити, що гірничодобувна промисловість займає 2-е місце по викидах забруднюючих речовин в атмосферне повітря.

Екологічний стан Донецько-Макіївського регіону ще більше ускладнюється із-за надмірного об'єму накопичення відходів, зокрема токсичних. Більшість накопичувачів не відповідають санітарно-екологічним вимогам, не гарантує виключення попадання токсичних елементів в навколишнє середовище. Загальна маса накопичених відходів складає майже 4 млрд. т, а площа земель, яку займають відходи, наближається до 1 % всій території області. Основними джерелами утворення відходів є вугільна, металургійна, енергетична галузі і здобуток нерудних матеріалів. [5]

Кількість утворення промислових відходів в 2010 році зросло на 4 % в порівнянні з 2008 роком, що пов'язане із збільшенням об'єму виробництва в деяких галузях промисловості, і складає, за даними підприємств, 54 млн. тонн (включаючи розкривні породи). У адміністративному плані найбільша кількість відходів утворилася в містах Маріуполь, Донецьк, Макіївка, Докучаєвськ, Горлівка, Добропілля, Красноармійськ, Димітрове, Єнакієве, в Старобешевському і Волноваському районах (від 1 - 10,5 млн. т/рік).

Таким чином видно, що навколишнє середовище в атмосфері, гідросфери і літосфері значно поліпшилось. Необхідно приймати міри по дотриманню нормативів санітарних норм і розробки перспективних планів захисту навколишнього середовища

1. Технологические возможности и перспективы использования водного и теплового потенциалов шахтных вод Украины, Уголь Украины, № 12,2006, 54с.
2. Сайт ООН. Доклад Проведение международного десятилетия Вода ради жизни, 2005-2015 г.г.
3. Горшков В.А., Очистка и использование сточных вод предприятий угольной промышленности, -М.: Недра, 1981, -269с.
4. Радионов А.И., Кузнецов Е.П., Соловьев Г.С. Защита биосферы от промышленных выбросов. Химия,Колос, 2005, -329с.
5. Попов Б.С., Шевченко А.О., Дудник А.М. Современные экологические проблемы Донецкого бассейна // Геофизический журнал, -2005, -№3, - т.27, - с. 520-525.