4:32 пп - Вторник 24 сентября

Горнодобывающая промышленность питает современную жизнь, но может оставить за собой покрытые шрамами земли и загрязненные воды

Медный рудник Бингем-Каньон в штате Юта работает с 1903 года. Дэвид Гатри / Flickr, CC BY

Современное общество полагается на такие металлы, как медь, золото и никель, в самых разных областях, от медицины до электроники. Большинство этих элементов редко встречаются в земной коре, поэтому их добыча требует вытеснения огромных объемов грязи и горных пород. Добыча твердых пород — так называемая, потому что она относится к добыче твердых полезных ископаемых, а не более мягких материалов, таких как уголь или битуминозный песок, — принесла в 2017 году мировую выручку в размере 600 миллиардов долларов США.

Администрация Трампа возродила несколько спорных предложений по добыче, которые ранее были заблокированы в тупике. Они включают в себя шахту Pebble Mine в верховьях Бристольского залива на Аляске и аренду в районе дикой природы Boundary Waters Canoe Area в Миннесоте. Он также одобрил большой медный рудник в южной части Аризоны, который впоследствии был заблокирован постановлением федерального суда.

Я изучаю измененные человеком ландшафты, включая районы, затронутые минами. Добыча полезных ископаемых является основным источником загрязнения воды и может вызывать проблемы, которые сохраняются из поколения в поколение. Их глобальные следы также напрямую изменяют значительную часть топографии Земли, оставляя неизгладимые доказательства присутствия человека.

Предлагаемая галечная шахта на Аляске расположена в верховьях Бристольского залива, крупнейшего в мире коммерческого промысла нерки.

Глубокие и широкие рытье

В большинстве мест концентрации меди, золота и других элементов слишком низкие извлекаться с прибылью. Но в некоторых местах они встречаются в пластах полезных ископаемых с высокой концентрацией, называемых рудами. Экономически целесообразная концентрация минерала во многом зависит от его рыночной цены. Золотая руда может быть жизнеспособной при концентрациях до 0,0001%, в то время как медь становится нерентабельной при концентрациях ниже 0,5%.

Чтобы добраться до этих месторождений под землей, шахтеры прокладывают туннели, роют карьеры или вычищают поверхность Земли. Выбор метода зависит от факторов, включая степень консолидации руды, геологические условия и глубину залегания руды.

Глубокие рудники нарушают наименьший участок поверхности земли, но по своей природе более опасны для горняков. Глубоко под поверхностью Земли экипажи постоянно рискуют столкнуться с испарениями токсичных газов или несвежим воздухом без живительного кислорода. К другим опасностям относятся землетрясения и отказы оборудования. В 2010 году 33 чилийских горняка провели более двух месяцев в ловушке под землей на медно-золотом руднике после обрушения рампы, но в конечном итоге были спасены.

Растущее международное внимание к безопасности рудников и изменения в технологии и качестве руды вызвали переход от глубокой добычи к карьерам или открытым рудникам, которые получают доступ к рудам с открытого воздуха. Шахты могут иметь глубину до трех четвертей мили, но обычно занимают менее 20 квадратных миль. Напротив, наземные мины обычно проникают в земную кору менее чем на 1000 футов, но могут простираться на сотни квадратных миль.

Наряду с металлами, такими как золото, серебро и железо, на рудниках также производятся такие материалы, как песок и гравий, щебень и портландцемент.
USGS

Кислые воды

Доступ к руде обычно включает раздувание коренной породы, удаление его из шахты или карьера и складирования отходов поблизости после добычи руды. В этих отвалах рыхлой породы, известных как отвалы, ранее захороненные необработанные минералы подвергаются воздействию воздуха или воды. Содержащиеся в породе соединения, содержащие серу, реагируют с кислородом и водой, образуя серную кислоту, которая может снизить pH близлежащих ручьев до уровней, сопоставимых с лимонным соком или уксусом.

В худшем случае этот процесс, известный как кислотный дренаж шахты, может убить большинство местных водных организмов. Если кислотный дренаж достигает грунтовых вод, он может сохраняться в течение десятилетий или столетий и вызывать каскад других воздействий, которые ухудшают качество воды в местных речных сетях.

Когда кислый шахтный дренаж снижает pH ручья, другие металлы также могут начать таять из минералов в отвальных отвалах, шахтных стволах или прилегающих почвах, выщелачиваясь в почву и грунтовые воды, которые пересекают эти области. Это создает воду с повышенным содержанием кадмия, меди, свинца и других тяжелых металлов, которые вредны для водных насекомых, рыб и здоровья человека.

Эти эффекты могут передаваться далеко вниз по течению и сохраняться в течение нескольких поколений. Старые и заброшенные шахты по всему миру ухудшили качество воды спустя долгое время после прекращения добычи. Их воздействие может проявляться в виде длительной медленной утечки или внезапных разливов, таких как разлив воды Gold King в 2015 году возле Сильвертона, штат Колорадо, в результате которого в реку Анимас было выброшено три миллиона галлонов шахтных сточных вод и мусора.

По данным Счетной палаты правительства США, на западе США и на Аляске существует не менее 161 000 заброшенных мест добычи твердых пород. Из них по крайней мере 33 000 загрязнили источники воды или оставили после себя груды шахтных отходов, загрязненных мышьяком.

Вода из разлива рудника Голд Кинг 2015 года течет через накопительные пруды, построенные для удержания и фильтрации тяжелых металлов и химикатов.
AP Photo / Brennan Linsley

Изменение формы планеты

Горнодобывающие предприятия также оставили тысячи квадратных миль земли изменилось. В некоторых случаях, особенно при выемке горных выработок, полностью изменяются формы всей суши. На протяжении тысячелетий поверхность планеты была сформирована медленными геологическими процессами ветра и дождя. Напротив, добыча полезных ископаемых меняет саму геологию, топографию, гидрологию и экологию участков в течение нескольких лет или десятилетий.

Эти землеройные работы представляют собой эффект, который заставил многих ученых-экологов утверждать, что наша планета вступила в новую геологическую эпоху — антропоцен — когда человеческий выбор оказывает большее влияние на Землю, чем чисто естественные процессы. Эволюция ландшафта идет очень медленными циклами, поэтому эти топографические и геологические воздействия могут длиться намного дольше, чем воздействие горных работ на качество воды. А поскольку геологические процессы протекают медленно, ученые не знают, как эти ландшафты будут расходиться или сходиться в своей будущей эволюции.

Существенные и дефицитные

Подобно производителям нефти и газа, горнодобывающим компаниям приходится мириться с тем фактом, что продукты их мало, а легко извлекаемые залежи уже освоены, что ведет к снижению качества руды. Но спрос на эти металлы продолжает расти.

Быстро развивающаяся зеленая энергия потребует извлечения огромных количеств редкоземельных металлов для питания ветряных турбин, аккумуляторов электромобилей и солнечных батарей. Мобильные телефоны, компьютеры, объективы для фотоаппаратов и другие товары также содержат эти материалы.

 

Экономические императивы заставляют компании продолжать настаивать на строительстве новых рудников в США или за рубежом, где экологический контроль может быть слабее, а новые проекты, вероятно, будут продвигаться дальше. горных пород, потребляют больше энергии и оказывают более продолжительное воздействие, чем предыдущие.

Обеспечение эффективного надзора и долгосрочного мониторинга горнодобывающих операций и привлечение компаний к ответственности за ущерб окружающей среде является долгосрочным вызов везде, где происходит добыча. Лучший способ полностью избежать осложнений, связанных с добычей большего количества полезных ископаемых, — это снизить их потребление, сделать процессы добычи более эффективными и сделать более экономичным переработку промышленных материалов и редкоземельных металлов.

[ Вы уважаете факты и знания. Таковы авторы и редакторы The Conversation. Вы можете читать нас ежедневно, подписавшись на нашу рассылку новостей. ]

 Беседа

Мэтью Росс получает финансирование от Национального научного фонда и НАСА.

Категория: О воде

Комментирование закрыто.