Воздействие горнодобывающей промышленности на окружающую среду может происходить на местном, региональном и глобальном уровнях посредством прямых и косвенных методов добычи . Добыча полезных ископаемых может вызвать эрозию , карстовые воронки , потерю биоразнообразия или загрязнение почвы , грунтовых и поверхностных вод химическими веществами, выделяемыми в процессе добычи. Эти процессы также влияют на атмосферу через выбросы углерода, что способствует изменению климата . [1]
Некоторые методы добычи ( добыча лития , добыча фосфата , добыча угля , добыча с удалением горных вершин и добыча песка ) могут иметь столь значительные последствия для окружающей среды и здоровья населения, что горнодобывающие компании в некоторых странах обязаны следовать строгим экологическим и реабилитационным кодексам, чтобы гарантировать, что добытая территория вернется в свое первоначальное состояние. Добыча полезных ископаемых может предоставить различные преимущества обществу, но она также может спровоцировать конфликты, особенно в отношении землепользования как над поверхностью, так и под ней. [2]
Добыча полезных ископаемых остается жесткой и инвазивной, что часто приводит к значительному воздействию на окружающую среду местных экосистем и более широким последствиям для экологического здоровья планеты. [3] Для размещения шахт и связанной с ними инфраструктуры земля широко расчищается, что потребляет значительные энергетические и водные ресурсы, выбрасывает загрязняющие вещества в атмосферу и производит опасные отходы . [4]
Согласно странице The World Counts, «количество ресурсов, добываемых на Земле, возросло с 39,3 млрд тонн в 2002 году. Рост на 55 процентов менее чем за 20 лет. Это подвергает природные ресурсы Земли сильному давлению. Мы уже извлекаем на 75 процентов больше, чем Земля может выдержать в долгосрочной перспективе». [5]
Эрозия открытых склонов холмов, шахтных отвалов, хвостохранилищ и вызванное этим заиление дренажных систем, ручьев и рек может существенно повлиять на окружающие территории, ярким примером чего является гигантская шахта Ок-Теди в Папуа-Новой Гвинее . [6] Эрозия почвы может снизить доступность воды для роста растений, что приведет к сокращению популяции в растительной экосистеме. [7]
Эрозия почвы происходит из-за физических нарушений, вызванных горнодобывающей деятельностью (например, раскопками, взрывными работами и т. д.) в диких районах. Это вызывает нарушения корневых систем деревьев, важнейшего компонента стабилизации почвы и предотвращения эрозии. [8] Эродированные материалы могут переноситься стоком в близлежащие поверхностные воды, что приводит к процессу, известному как седиментация. Более того, измененные схемы дренажа перенаправляют поток воды, усиливая эрозию и седиментацию близлежащих водоемов. [9] Кумулятивное воздействие приводит к ухудшению качества воды, потере среды обитания и долгосрочному экологическому ущербу.
Провал на участке шахты или около него обычно возникает из- за провала кровли шахты из-за добычи ресурсов, слабой вскрыши или геологических разрывов. [10] Вскрыша на участке шахты может образовывать полости в подпочве или скале, которые могут заполняться песком и почвой из вышележащих слоев. Эти полости вскрыши имеют потенциал в конечном итоге обрушиться, образуя провал на поверхности. Внезапный провал земли создает большую впадину на поверхности без предупреждения, это может быть серьезно опасно для жизни и имущества. [11] Провалы на участке шахты можно смягчить с помощью надлежащего проектирования инфраструктуры, такой как горные опоры и лучшее строительство стен для создания барьера вокруг области, подверженной провалам. Обратная засыпка и цементация могут быть выполнены для стабилизации заброшенных подземных выработок.
Добыча полезных ископаемых может оказывать вредное воздействие на окружающие поверхностные и грунтовые воды. [12] Если не принять надлежащие меры предосторожности, неестественно высокие концентрации химических веществ, таких как мышьяк , серная кислота и ртуть , могут распространиться на значительную площадь поверхностных или подземных вод. [13] Большое количество воды, используемой для дренажа шахт, охлаждения шахт, водной экстракции и других процессов добычи, увеличивает вероятность загрязнения этими химикатами грунтовых и поверхностных вод. Поскольку добыча производит обильные объемы сточных вод, методы утилизации ограничены из-за загрязняющих веществ в сточных водах. Сток, содержащий эти химикаты, может привести к уничтожению окружающей растительности. Сброс стока в поверхностные воды или во многие леса является наихудшим вариантом. Поэтому подводное захоронение хвостов считается лучшим вариантом (если отходы закачиваются на большую глубину). [14] Хранение на суше и повторное заполнение шахты после ее истощения еще лучше, если не нужно расчищать леса для хранения мусора. Загрязнение водоразделов в результате утечки химикатов также оказывает влияние на здоровье местного населения. [15]
В хорошо регулируемых шахтах гидрологи [16] и геологи [17] проводят тщательные измерения воды, чтобы принять меры предосторожности и исключить любой тип загрязнения воды , который может быть вызван эксплуатацией шахты. Минимизация ухудшения состояния окружающей среды обеспечивается в американской горнодобывающей практике федеральным и государственным законодательством, ограничивающим операторов соблюдением стандартов по защите поверхностных и грунтовых вод от загрязнения. [18] Лучше всего это сделать с помощью использования нетоксичных процессов извлечения, таких как биовыщелачивание . [19] Кроме того, защита от загрязнения воды должна продолжаться после вывода шахты из эксплуатации, поскольку окружающие водные системы могут оставаться загрязненными в течение многих лет после активного использования. [20]
Добывающая промышленность вносит от 4 до 7% мировых выбросов парниковых газов . [21] Производство парниковых газов, таких как CO2 и CH4 , может происходить как напрямую, так и косвенно в процессе добычи полезных ископаемых и может оказывать значительное влияние на глобальное изменение климата . [22]
Загрязнители воздуха оказывают негативное влияние на рост растений, в первую очередь, препятствуя накоплению ресурсов. Когда листья находятся в тесном контакте с атмосферой, многие загрязнители воздуха , такие как O3 и NOx , влияют на метаболическую функцию листьев и мешают чистой фиксации углерода растительным пологом. Загрязнители воздуха, которые сначала оседают на почве, такие как тяжелые металлы, сначала влияют на функционирование корней и мешают захвату почвенных ресурсов растением. Это сокращение захвата ресурсов (производство углеводов посредством фотосинтеза, поглощение минеральных питательных веществ и поглощение воды из почвы) повлияет на рост растений через изменения в распределении ресурсов между различными структурами растений. Когда стресс от загрязнения воздуха сопутствует другим стрессам, например, водному стрессу, результат для роста будет зависеть от сложного взаимодействия процессов внутри растения. На уровне экосистемы загрязнение воздуха может сместить конкурентный баланс между присутствующими видами и может привести к изменениям в составе растительного сообщества. Воздействие загрязнения воздуха может различаться в зависимости от типа и концентрации выделяемого загрязняющего вещества. [23] В агроэкосистемах эти изменения могут проявиться в снижении экономической урожайности. [24]
Методы адаптации и смягчения последствий для снижения загрязнения воздуха, вызванного добычей полезных ископаемых, часто сосредоточены на использовании более чистых источников энергии. [25] Переход с угля и дизельного топлива на бензин может снизить концентрацию парниковых газов. Кроме того, переход на возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия и гидроэнергетика, может еще больше сократить выбросы парниковых газов. Загрязнение воздуха также может быть уменьшено за счет максимизации эффективности шахты и проведения оценки жизненного цикла для минимизации воздействия на окружающую среду. [26]
Подземная добыча часто продвигается ниже уровня грунтовых вод, поэтому воду необходимо постоянно откачивать из шахты, чтобы предотвратить затопление. Когда шахта закрывается, откачка прекращается, и вода затапливает шахту. Такое введение воды является начальным шагом в большинстве ситуаций дренажа кислых пород.
Кислотный дренаж горных пород происходит естественным образом в некоторых средах как часть процесса выветривания , но усугубляется крупномасштабными нарушениями земной коры, характерными для горнодобывающей промышленности и других крупных строительных работ, обычно в породах, содержащих обилие сульфидных минералов . Районы, где земля была нарушена (например, строительные площадки, подразделения и транспортные коридоры), могут создавать кислотный дренаж горных пород. Во многих местах жидкость, которая стекает с угольных складов, угольных перерабатывающих предприятий, углепромывочных заводов и угольных отвалов, может быть очень кислой, и в таких случаях ее рассматривают как кислотный дренаж шахт (AMD). Тот же тип химических реакций и процессов может происходить из-за нарушения кислых сульфатных почв, образовавшихся в прибрежных или эстуарных условиях после последнего крупного повышения уровня моря, и представляет собой аналогичную экологическую опасность. [27]
Образование кислых шахтных дренажей происходит, когда породы, содержащие сульфидные минералы (например, пирит), подвергаются воздействию воды и воздуха, образуя кислый, богатый сульфатами дренаж. [28] Эти кислые воды могут выщелачивать различные тяжелые металлы из окружающих пород и почвы. Кислотные и богатые металлами AMD являются основным источником загрязнения окружающей среды, загрязняя близлежащие поверхностные и грунтовые воды, нанося вред экосистемам и делая воду непригодной для питья. [29] AMD может сохраняться в течение длительных периодов времени, даже долгое время после прекращения горнодобывающей деятельности, что приводит к постоянной деградации окружающей среды. [30]
Пять основных технологий, используемых для мониторинга и контроля потока воды на участках добычи, — это системы отвода, пруды-удерживатели, системы откачки грунтовых вод, системы подземного дренажа и подземные барьеры. В случае AMD загрязненная вода, как правило, перекачивается на очистные сооружения, которые нейтрализуют загрязняющие вещества. [31] Обзор заявлений о воздействии на окружающую среду 2006 года показал, что «прогнозы качества воды, сделанные после рассмотрения эффектов смягчения, в значительной степени недооценивали фактическое воздействие на грунтовые воды, просачивания и поверхностные воды». [32]
Тяжелые металлы — это встречающиеся в природе элементы, которые имеют высокий атомный вес и плотность, по крайней мере в 5 раз превышающую плотность воды. Тяжелые металлы нелегко разлагаются и поэтому подвержены стойкости в окружающей среде и биоаккумуляции в организмах. [33] Их многочисленные промышленные, бытовые, сельскохозяйственные, медицинские и технологические применения привели к их широкому распространению в окружающей среде, что вызывает опасения по поводу их потенциального воздействия на здоровье человека и окружающую среду. [34]
Тяжелые металлы естественного происхождения представлены в формах, которые не являются быстро доступными для усвоения растениями. Обычно они представлены в нерастворимых формах, таких как минеральные структуры, или в осажденных или сложных формах, которые не являются быстро доступными для усвоения растениями. Обычно встречающиеся тяжелые металлы обладают высокой адсорбционной способностью в почве и, следовательно, не являются быстро доступными для живых организмов. Однако воздействие трансформации тяжелых металлов и взаимодействия с почвенными организмами в значительной степени зависит от физико-химических свойств почвы и присутствующих организмов. [35] Удерживающая способность между обычно встречающимися тяжелыми металлами и почвой исключительно высока по сравнению с антропогенными источниками. [36]
Растворение и перенос металлов и тяжелых металлов стоками и грунтовыми водами является еще одним примером экологических проблем с добычей полезных ископаемых, таких как рудник Britannia Mine , бывший медный рудник недалеко от Ванкувера, Британская Колумбия . Tar Creek , заброшенный район добычи в Пичере, Оклахома, который теперь является объектом Superfund Агентства по охране окружающей среды , также страдает от загрязнения тяжелыми металлами. Вода в руднике, содержащая растворенные тяжелые металлы, такие как свинец и кадмий, просочилась в местные грунтовые воды, загрязнив их. [37] Кроме того, присутствие тяжелых металлов в пресной воде также может влиять на химический состав воды. Высокие концентрации тяжелых металлов могут влиять на pH, буферную емкость и растворенный кислород. [38] Длительное хранение хвостов и пыли может привести к дополнительным проблемам, поскольку их может легко унести ветром с участка, как это произошло на Skouriotissa , заброшенном медном руднике на Кипре . Изменения окружающей среды, такие как глобальное потепление и возросшая активность горнодобывающей промышленности, могут увеличить содержание тяжелых металлов в отложениях ручья. [39] Эти воздействия могут также усиливаться в районах, расположенных ниже по течению от источника тяжелых металлов. [40]
Добыча полезных ископаемых влияет на биоразнообразие в различных пространственных измерениях. На местном уровне непосредственные последствия проявляются в прямом разрушении среды обитания на участках добычи. В более широком масштабе горнодобывающая деятельность способствует возникновению значительных экологических проблем, таких как загрязнение и изменение климата, которые имеют региональные и глобальные последствия. Следовательно, стратегии сохранения должны быть многогранными и географически инклюзивными, охватывающими как прямое воздействие на конкретных участках, так и более обширные, далеко идущие экологические последствия. [41] Установка шахты является серьезным изменением среды обитания, и меньшие нарушения происходят в более крупных масштабах, чем место эксплуатации, например, загрязнение окружающей среды отходами шахты. Неблагоприятные последствия могут наблюдаться в течение длительного времени после окончания деятельности шахты. [42] Разрушение или радикальное изменение исходного участка и выброс антропогенных веществ могут оказать серьезное влияние на биоразнообразие в этом районе. [43] Разрушение среды обитания является основным компонентом потерь биоразнообразия , но прямое отравление, вызванное извлеченным из шахт материалом, и косвенное отравление через пищу и воду также могут влиять на животных, растительность и микроорганизмы. Изменение среды обитания, такое как изменение pH и температуры, нарушает сообщества в окружающей местности. Эндемичные виды особенно чувствительны, так как им требуются очень специфические условия окружающей среды. Уничтожение или незначительное изменение их среды обитания подвергает их риску вымирания . Среды обитания могут быть повреждены, когда недостаточно наземных продуктов, а также нехимическими продуктами, такими как крупные камни из шахт, которые выбрасываются в окружающий ландшафт без учета воздействия на естественную среду обитания. [44]
Известно, что концентрации тяжелых металлов уменьшаются с расстоянием от шахты, [42] и воздействие на биоразнообразие, как правило, следует той же схеме. Воздействие может сильно различаться в зависимости от подвижности и биодоступности загрязняющего вещества : менее подвижные молекулы останутся инертными в окружающей среде, в то время как высокоподвижные молекулы легко переместятся в другой отсек или будут поглощены организмами. Например, видообразование металлов в отложениях может изменить их биодоступность и, следовательно, их токсичность для водных организмов. [45]
Биомагнификация играет важную роль в загрязненных местообитаниях: воздействие горнодобывающей промышленности на биоразнообразие, если предположить, что уровни концентрации недостаточно высоки, чтобы напрямую убить подвергшиеся воздействию организмы, должно быть сильнее для видов, находящихся на вершине пищевой цепи, из-за этого явления. [46]
Неблагоприятное воздействие горнодобывающей промышленности на биоразнообразие во многом зависит от природы загрязняющего вещества, уровня концентрации, при котором оно может быть обнаружено в окружающей среде, и природы самой экосистемы . Некоторые виды довольно устойчивы к антропогенным нарушениям, в то время как некоторые другие полностью исчезнут из загрязненной зоны. Время само по себе, по-видимому, не позволяет среде обитания полностью восстановиться после загрязнения. [47] Методы рекультивации требуют времени, [48] и в большинстве случаев не позволяют восстановить первоначальное разнообразие, имевшееся до начала горнодобывающей деятельности .
Горнодобывающая промышленность может влиять на водное биоразнообразие различными способами. Одним из способов может быть прямое отравление; [49] [50] более высокий риск этого возникает, когда загрязняющие вещества подвижны в осадке [49] или биодоступны в воде. Дренаж шахт может изменять pH воды, [51] что затрудняет дифференциацию прямого воздействия на организмы от воздействий, вызванных изменениями pH. Тем не менее, эффекты можно наблюдать и доказать, что они вызваны изменениями pH. [50] Загрязняющие вещества также могут влиять на водные организмы посредством физических эффектов: [50] потоки с высокой концентрацией взвешенных осадков ограничивают свет, тем самым уменьшая биомассу водорослей . [52] Отложение оксидов металлов может ограничивать биомассу, покрывая водоросли или их субстрат, тем самым предотвращая колонизацию. [50]
Факторы, которые влияют на сообщества в местах дренажа кислотных шахт, изменяются временно и сезонно: температура, осадки, pH, засоление и количество металла — все это демонстрирует изменения в долгосрочной перспективе и может сильно влиять на сообщества. Изменения pH или температуры могут влиять на растворимость металла и, следовательно, на биодоступное количество, которое напрямую влияет на организмы. Более того, загрязнение сохраняется с течением времени: спустя девяносто лет после закрытия пиритной шахты pH воды все еще был очень низким, а популяции микроорганизмов состояли в основном из ацидофильных бактерий. [53]
Одним из крупных тематических исследований, которые считались чрезвычайно токсичными для водных организмов, было загрязнение, произошедшее в заливе Минамата . [54] Метилртуть была сброшена в сточные воды промышленной химической компанией, и в Кумамото, Япония, была обнаружена болезнь, называемая болезнью Минамата . [54] Это привело к отравлению ртутью рыб и моллюсков, и она загрязняла окружающие виды, и многие из них погибли от нее, и это повлияло на всех, кто ел загрязненную рыбу. [54] Другое важное тематическое исследование освещает влияние добычи фосфатов на развитие коралловых рифов, прилегающих к острову Рождества . [55] В этом сценарии богатый фосфатами сток переносился из местных водных путей на коралловые рифы у побережья, где уровни фосфата в осадочных породах рифов достигли одного из самых высоких уровней, когда-либо зарегистрированных на австралийских рифах, — 54 000 мг/кг. [55] Загрязнение фосфатом привело к заметному сокращению численности ключевых рифообразующих видов, таких как корковые коралловые водоросли и ветвящиеся кораллы. [55] Это снижение, вероятно, связано с тем, что фосфор служит удобрением для макроводорослей, позволяя им вытеснять известковые организмы. [55]
Сообщества водорослей менее разнообразны в кислой воде, содержащей высокую концентрацию цинка , [50] а стресс от дренажа шахты снижает их первичную продукцию. Сообщество диатомовых водорослей сильно изменяется под действием любых химических изменений, [56] pH фитопланктона , [57] а высокая концентрация металлов уменьшает численность планктонных видов. [56] Некоторые виды диатомовых водорослей могут расти в отложениях с высокой концентрацией металлов. [56] В отложениях, близких к поверхности, цисты страдают от коррозии и сильного покрытия. [56] В очень загрязненных условиях общая биомасса водорослей довольно низкая, а планктонное сообщество диатомовых водорослей отсутствует. [56] Подобно фитопланктону, сообщества зоопланктона сильно изменяются в случаях, когда воздействие добычи является сильным. [58] Однако в случае функциональной комплементарности возможно, что масса фитопланктона и зоопланктона остается стабильной.
При оценке потенциальных рисков добычи полезных ископаемых для морских микробиомов важно расширить сферу охвата, включив другие уязвимые сообщества, такие как те, которые находятся на морском дне, которые подвергаются риску деградации экосистемы из-за глубоководной добычи . [59] Микробная жизнь играет жизненно важную роль в заполнении различных ниш и поддержании продуктивности биогеохимических циклов в экосистемах морского дна. [59] Основные зоны глубоководной добычи полезных ископаемых включают эксплуатируемые гидротермальные источники вдоль центров спрединга (например, срединно-океанические хребты, вулканические дуги) на дне океана, где откладывались сульфидные минералы. [59] Другие зоны добычи включают неактивные гидротермальные источники с аналогичными минеральными месторождениями, полиметаллические выступы (в основном марганцевые) вдоль дна океана, а иногда и полиметаллические корки (кобальтовые корки), оставшиеся на подводных горах. [59] Эти минеральные месторождения часто встречаются в экзотических экосистемах, способных выживать в экстремальных химических условиях и аномально высоких температурах. [59] Добыча ресурсов только увеличивалась с течением времени, что приводит к потенциальной значительной потере микробных экосистемных услуг в гидротермальных источниках и усилению деградации экосистемных услуг в неактивных массивных сульфидных месторождениях. [60] Потенциальные факторы деградации экосистемы из-за глубоководной добычи включают закисление, выброс токсичных тяжелых металлов, удаление медленно растущей бентической фауны, захоронение и нарушение дыхания бентических организмов из-за образования осадочных шлейфов и нарушение цепочки поставок продовольствия среди бентопелагических видов. [60] Эти потенциальные результаты могут изменить химический баланс этих сред, что приведет к каскаду сокращений бентосных и пелагических видов, которые полагаются на гидротермальные источники как источники доступности питательных веществ. [60] Обеспечение сохранения гидротермальных микробов и видов, которые зависят от них, имеет решающее значение для сохранения богатого биоразнообразия сред морского дна и экосистемных услуг, которые они предоставляют [59]
Сообщества водных насекомых и ракообразных изменяются вокруг шахты, [61] что приводит к низкой тропической полноте и доминированию в их сообществе хищников. Однако биоразнообразие макробеспозвоночных может оставаться высоким, если чувствительные виды заменяются толерантными. [62] Когда разнообразие в пределах области уменьшается, иногда загрязнение ручья не оказывает никакого влияния на численность или биомассу, [62] предполагая, что толерантные виды, выполняющие ту же функцию, занимают место чувствительных видов в загрязненных местах. Уменьшение pH в дополнение к повышенной концентрации металлов также может иметь неблагоприятные последствия для поведения макробеспозвоночных, показывая, что прямая токсичность - не единственная проблема. Рыба также может быть подвержена влиянию pH, [63] температурных колебаний и концентраций химических веществ.
Текстура почвы и содержание воды могут быть значительно изменены на нарушенных участках, [48] что приводит к изменениям в сообществе растений в этом районе. Большинство растений имеют низкую толерантность к концентрации металлов в почве, но чувствительность различается между видами. Разнообразие трав и общий охват меньше подвержены влиянию высокой концентрации загрязняющих веществ, чем разнотравье и кустарники . [48] Отходы шахтных отходов или следы горнодобывающей деятельности можно найти в непосредственной близости от шахты, иногда далеко от источника. [64] Укоренившиеся растения не могут уйти от возмущений и в конечном итоге погибнут, если их среда обитания будет загрязнена тяжелыми металлами или металлоидами в концентрации, которая слишком высока для их физиологии. Некоторые виды более устойчивы и выживут при этих уровнях, а некоторые неместные виды, которые могут переносить эти концентрации в почве, будут мигрировать на прилегающие к шахте земли, чтобы занять экологическую нишу . Это также может сделать почву уязвимой для потенциальной эрозии почвы, что сделает ее пригодной для обитания растений. [65]
Растения могут быть затронуты прямым отравлением, например, содержание мышьяка в почве снижает разнообразие бриофитов . [49] Растительность также может быть загрязнена другими металлами, такими как никель и медь. [66] Подкисление почвы через снижение pH из-за химического загрязнения также может привести к уменьшению количества видов. [49] Загрязнители могут изменять или нарушать микроорганизмы, тем самым изменяя доступность питательных веществ, что приводит к потере растительности в этом районе. [49] Некоторые корни деревьев отклоняются от более глубоких слоев почвы, чтобы избежать загрязненной зоны, поэтому не имеют закрепления в глубоких слоях почвы, что приводит к потенциальному вырыванию ветром, когда их высота и вес побегов увеличиваются. [64] В целом, исследование корней сокращается на загрязненных территориях по сравнению с незагрязненными. [48] Разнообразие видов растений будет оставаться ниже в восстановленных местообитаниях, чем в нетронутых районах. [48] В зависимости от того, какой конкретный тип добычи ведется, вся растительность может быть первоначально удалена с территории до начала фактической добычи. [67]
Возделываемые культуры могут быть проблемой вблизи шахт. Большинство культур могут расти на слабо загрязненных участках, но урожайность, как правило, ниже, чем она была бы в обычных условиях выращивания. Растения также склонны накапливать тяжелые металлы в своих надземных органах, что может привести к их попаданию в организм человека через фрукты и овощи. [68] Регулярное употребление загрязненных культур может привести к проблемам со здоровьем, вызванным длительным воздействием металлов. [42] Сигареты, изготовленные из табака, растущего на загрязненных участках, также могут оказывать неблагоприятное воздействие на население, поскольку табак склонен накапливать кадмий и цинк в своих листьях. [69]
Более того, растения, которые имеют высокую тенденцию к накоплению тяжелых металлов, такие как Noccaea caerulescens , могут быть использованы для фитоэкстракции [70] [71] В процессе фитоэкстракции растения будут извлекать тяжелые металлы, присутствующие в почве, и сохранять их в частях растения, которые можно легко собрать. После того, как растение, накопившее тяжелые металлы, собрано, накопленные тяжелые металлы эффективно удаляются из почвы. [72]
Разрушение среды обитания является одной из основных проблем горнодобывающей деятельности. Огромные площади естественной среды обитания уничтожаются во время строительства и эксплуатации шахт, вынуждая животных покидать месторождение. [73] Кроме того, желанные минералы существуют во всех районах с богатым биоразнообразием, и ожидается, что будущие потребности в минералах возрастут. [74] Это указывает на значительный риск для биоразнообразия животных, учитывая, что считается, что добыча полезных ископаемых оказывает одно из самых серьезных негативных воздействий на местную фауну, например, сокращение доступности пищи и укрытия, что, в свою очередь, ограничивает количество особей, которых может прокормить регион. [75] Более того, добыча полезных ископаемых представляет дополнительные угрозы для дикой природы помимо деградации среды обитания, считается, что добыча полезных ископаемых оказывает неблагоприятное воздействие на дикую природу в таких формах, как загрязнение почвы и воды, подавление растительности и изменение структуры ландшафта. [76]
Изменения ландшафта, в частности, представляют значительную угрозу для млекопитающих среднего и крупного размера, зависящих от леса, которым требуются большие площади для удовлетворения своих потребностей. [76] Млекопитающие среднего и крупного размера различаются по своей толерантности к антропогенным изменениям в своих экосистемах; это влияет на их способность находить пищу, передвигаться и избегать охотничьего давления. [76] Эти же представители фауны отвечают за формирование структуры лесных территорий посредством таких процессов, как хищничество, вытаптывание низкорасположенной растительности и потребление/рассеивание семян. [76] Помимо физического изменения структуры местных ландшафтов, добыча полезных ископаемых также может производить большое количество остаточных отходов, снижая качество воздуха и воды, тем самым сокращая количество доступных земель для крупных млекопитающих. [76] Эта связь была подчеркнута в богатых железом районах Индии, где антропогенное воздействие добычи полезных ископаемых было снижено за счет регулирования производства отходов, что смягчает неблагоприятное воздействие добычи полезных ископаемых на местную фауну, такую как слоны. [76] Хотя считается, что добыча полезных ископаемых напрямую влияет на фауну вблизи места добычи, она также может иметь косвенное воздействие на биоразнообразие млекопитающих, стимулируя строительство дорог и инфраструктуры для размещения сотрудников горнодобывающих компаний. [76] Остается вопиющий пробел в исследованиях, касающихся косвенного воздействия добычи полезных ископаемых на млекопитающих, что указывает на то, что мы должны выступать за стимулы для поддержки исследований, направленных на проверку здоровья этих крупных млекопитающих. [76] Это позволит более эффективно прилагать усилия по сохранению биоразнообразия животных. [76]
Одно из исследований, демонстрирующих влияние горнодобывающей промышленности на биоразнообразие животных, было проведено в Западной Гане. [75] За последние несколько десятилетий горнодобывающая деятельность быстро расширилась по всей Африке; это привело к крупномасштабной вырубке лесов и увеличению количества людей в богатых полезными ископаемыми восточных и западных регионах Бронг-Ахафо (лесные угодья в Гане). [75] Увеличение количества людей способствовало миграции лесорубов, шахтеров и других рабочих, что создало дополнительную нагрузку на лесные районы, при этом многие мигранты использовали охоту на диких животных для добычи мяса диких животных. [75] Этот пример подчеркивает значительное косвенное влияние горнодобывающей промышленности на местную фауну в лесных угодьях Бронг-Ахафо. [75] В этом регионе исследователи использовали складные живоловушки Шермана для девяти видов мелких млекопитающих (например, H. alleni , P. tullbergi , H. trivirgatus и т. д.), чтобы изучить, существуют ли какие-либо различия в биоразнообразии фауны между районами, затронутыми горнодобывающей промышленностью, и районами без значительного воздействия горнодобывающей промышленности. [75] После регистрации нескольких уловов в обеих областях был сделан вывод, что леса, затронутые горнодобывающей промышленностью, имеют более низкие уровни биоразнообразия фауны по сравнению с их аналогами, что указывает на то, что горнодобывающая промышленность определенно наносит ущерб местному биоразнообразию животных. [75] Этот сценарий иллюстрирует глубокие экологические последствия горнодобывающей промышленности для биоразнообразия фауны и подчеркивает настоятельную необходимость внедрения стратегий сохранения для смягчения воздействия добычи полезных ископаемых на местные популяции диких животных. [75]
Животные могут быть отравлены непосредственно продуктами и отходами добычи. Биоаккумуляция в растениях или более мелких организмах, которыми они питаются, также может привести к отравлению: в некоторых районах лошади, козы и овцы подвергаются воздействию потенциально токсичных концентраций меди и свинца в траве. [47] В почве, содержащей высокие уровни меди, вблизи медного рудника обитает меньше видов муравьев . [44] Если обнаружено меньше муравьев, выше вероятность того, что другие организмы, живущие в окружающем ландшафте, также сильно пострадали от высоких уровней меди. Муравьи хорошо разбираются в том, является ли область привычной, поскольку они живут непосредственно в почве и, таким образом, чувствительны к нарушениям окружающей среды.
Микроорганизмы чрезвычайно чувствительны к изменениям окружающей среды, таким как изменение pH, [49] изменения температуры или концентрации химических веществ из-за их размера. Например, присутствие мышьяка и сурьмы в почвах привело к уменьшению общего количества почвенных бактерий. [49] Подобно чувствительности воды, небольшое изменение pH почвы может спровоцировать повторную мобилизацию загрязняющих веществ, [77] в дополнение к прямому воздействию на чувствительные к pH организмы.
Микроорганизмы имеют большое разнообразие генов среди их общей популяции, поэтому существует большая вероятность выживания вида из-за генов устойчивости или толерантности, которыми обладают некоторые колонии, [78] пока модификации не слишком экстремальны. Тем не менее, выживание в этих условиях будет означать большую потерю генного разнообразия, что приведет к снижению потенциала адаптации к последующим изменениям. Неразвитая почва в районах, загрязненных тяжелыми металлами, может быть признаком снижения активности почвенной микрофауны и микрофлоры, что указывает на сокращение числа особей или снижение активности. [49] Двадцать лет после нарушения, даже в зоне реабилитации, микробная биомасса все еще значительно снижена по сравнению с нетронутой средой обитания. [48]
Грибы арбускулярной микоризы особенно чувствительны к присутствию химикатов, а почва иногда настолько нарушена, что они больше не могут ассоциироваться с корневыми растениями. Однако некоторые грибы обладают способностью накапливать загрязняющие вещества и очищать почву, изменяя биодоступность загрязняющих веществ, [64] это может защитить растения от потенциального ущерба, который может быть вызван химикатами. [64] Их присутствие на загрязненных участках может предотвратить потерю биоразнообразия из-за загрязнения отходами шахт, [64] или обеспечить биоремедиацию , удаление нежелательных химикатов из загрязненных почв. Напротив, некоторые микробы могут ухудшать окружающую среду: что может привести к повышению SO4 в воде, а также может увеличить микробную выработку сероводорода, токсина для многих водных растений и организмов. [64]
Процессы добычи производят избыток отходов, известных как хвосты . Материалы, которые остаются после, являются результатом отделения ценной фракции от неэкономичной фракции руды. Эти большие объемы отходов представляют собой смесь воды, песка, глины и остаточного битума. Хвосты обычно хранятся в хвостохранилищах, сделанных из естественных долин или больших инженерных плотин и систем дамб. [79] Хвостохранилища могут оставаться частью активной эксплуатации рудника в течение 30–40 лет. Это позволяет хвостовым отложениям осаждаться или храниться и перерабатывать воду. [79]
Хвосты имеют большой потенциал для нанесения ущерба окружающей среде путем высвобождения токсичных металлов через кислотный дренаж шахт или путем нанесения ущерба водной фауне; [80] оба эти фактора требуют постоянного контроля и очистки воды, проходящей через плотину. Однако наибольшую опасность для хвостохранилищ представляет собой разрушение плотины. Хвостохранилища обычно формируются из местных насыпей (почва, грубые отходы или вскрышные породы от горнодобывающих работ и хвостохранилищ), а стенки плотины часто надстраиваются для выдерживания большего количества хвостов. [81] Отсутствие регулирования критериев проектирования хвостохранилищ является причиной того, что окружающая среда подвергается риску затопления из хвостохранилищ.
Некоторые тяжелые металлы, которые накапливаются в хвостах, такие как торий, связаны с повышением риска развития рака. [82] Хвосты вокруг китайской шахты Баян Обо содержат 70 000 тонн тория. [83] [84] Загрязненные грунтовые воды перемещаются в сторону реки Хуанхэ из-за отсутствия непроницаемой облицовки хвостохранилища. [83] [85]
Отвал — это куча накопленной вскрыши, которая была удалена с участка шахты во время добычи угля или руды. Эти отходы состоят из обычной почвы и горных пород, которые могут быть загрязнены химическими отходами. Отвалы сильно отличаются от хвостов, так как это обработанный материал, который остается после того, как ценные компоненты были извлечены из руды. [86] Возгорание отвала может происходить довольно часто, так как старые отвалы, как правило, рыхлые и опрокидываются через край кучи. Поскольку отвал в основном состоит из углеродистого материала, который легко воспламеняется, он может случайно воспламениться от разжигания огня или высыпания горячего пепла. [87] Отвалы часто могут загореться и гореть под землей или внутри отвалов в течение многих лет.
Люди также страдают от горнодобывающей промышленности. Существует множество заболеваний, которые могут возникнуть из-за загрязняющих веществ, которые выбрасываются в воздух и воду в процессе добычи. Например, во время плавки выбрасываются большие количества загрязняющих веществ в воздух, таких как взвешенные частицы, SO x , частицы мышьяка и кадмия. Металлы также обычно выбрасываются в воздух в виде частиц. Существует также множество профессиональных опасностей для здоровья, с которыми сталкиваются шахтеры. Большинство шахтеров страдают от различных респираторных и кожных заболеваний, таких как асбестоз , силикоз или болезнь черных легких . [88]
Кроме того, одним из крупнейших подвидов горнодобывающей промышленности, который влияет на людей, являются загрязняющие вещества, которые попадают в воду, что приводит к плохому качеству воды . [89] Около 30% населения мира имеет доступ к возобновляемой пресной воде , которая используется отраслями промышленности, которые производят большое количество отходов, содержащих химикаты в различных концентрациях, которые сбрасываются в пресную воду. [89] Опасение активных химикатов в воде может представлять большой риск для здоровья человека, поскольку они могут накапливаться в воде и рыбах. [89] Было проведено исследование на заброшенной шахте в Китае, шахте Дабаошань, и эта шахта не работала в течение многих лет, однако воздействие того, как металлы могут накапливаться в воде и почве, было серьезной проблемой для соседних деревень. [90] Из-за отсутствия надлежащего ухода за отходами, по оценкам, 56% уровня смертности в регионах вокруг этих мест добычи полезных ископаемых, и у многих был диагностирован рак пищевода и рак печени. [90] В результате эта шахта и по сей день продолжает оказывать негативное воздействие на здоровье человека через урожай, и очевидно, что необходимо принять дополнительные меры по очистке прилегающих территорий.
Долгосрочные эффекты, связанные с загрязнением воздуха, многочисленны, включая хроническую астму, легочную недостаточность и сердечно-сосудистую смертность. Согласно шведскому когортному исследованию, диабет, по-видимому, возникает после длительного воздействия загрязнения воздуха. Кроме того, загрязнение воздуха, по-видимому, имеет различные пагубные последствия для здоровья в раннем возрасте человека, такие как респираторные, сердечно-сосудистые, психические и перинатальные расстройства, приводящие к детской смертности или хроническим заболеваниям во взрослом возрасте. Загрязнение воздуха в основном влияет на тех, кто живет в крупных городских зонах, где уличные потоки вносят наибольший вклад в ухудшение качества воздуха. Кроме того, существует угроза механических аварий, когда распространение вредного тумана может быть смертельным для населения окружающих регионов. Рассеивание ядов определяется многочисленными параметрами, наиболее выдающимися из которых являются атмосферное давление и ветер. [91]
При открытой добыче вскрыша, которая может быть покрыта лесом, должна быть удалена до начала добычи. Хотя вырубка лесов из-за добычи может быть небольшой по сравнению с общим объемом, это может привести к вымиранию видов, если уровень местного эндемизма высок . Жизненный цикл добычи угля является одним из самых грязных циклов, который вызывает вырубку лесов из-за количества токсинов и тяжелых металлов, которые высвобождаются в почву и водную среду. [92] Хотя последствия добычи угля требуют длительного времени для воздействия на окружающую среду, сжигание угля и пожары, которые могут гореть до десятилетий, могут высвобождать летучую золу и увеличивать выбросы парниковых газов . В частности, открытая добыча может разрушить ландшафты, леса и среду обитания диких животных, которые находятся вблизи участков. [92] Деревья, растения и верхний слой почвы очищаются от зоны добычи, и это может привести к уничтожению сельскохозяйственных угодий . Кроме того, когда выпадают дожди, зола и другие материалы смываются в ручьи, которые могут навредить рыбе. Эти воздействия могут иметь место и после завершения добычи полезных ископаемых, что нарушает природу земли, а восстановление вырубленных лесов занимает больше времени, чем обычно, поскольку качество земли ухудшается. [92] Легальная добыча полезных ископаемых, хотя и более контролируемая с точки зрения экологии, чем нелегальная, вносит существенный вклад в вырубку лесов в тропических странах [93] [94]
Открытая добыча никеля привела к ухудшению состояния окружающей среды и загрязнению в развивающихся странах, таких как Филиппины и Индонезия . [95] [96] В 2024 году добыча и переработка никеля стали одной из основных причин вырубки лесов в Индонезии . [97] [98] Открытая добыча кобальта привела к вырубке лесов и разрушению среды обитания в Демократической Республике Конго . [99]
Экологические факторы угольной промышленности не только влияют на загрязнение воздуха, управление водными ресурсами и землепользование, но также вызывают серьезные последствия для здоровья из-за сжигания угля. Загрязнение воздуха увеличивается за счет таких токсинов, как ртуть , свинец , диоксид серы , оксиды азота и другие тяжелые металлы . [100] Это вызывает проблемы со здоровьем, включая затрудненное дыхание, и влияет на дикую природу в близлежащих районах, которым для выживания необходим чистый воздух. Будущее загрязнения воздуха остается неясным, поскольку Агентство по охране окружающей среды пыталось предотвратить некоторые выбросы, но не имеет мер контроля для всех предприятий, добывающих уголь. [100] Загрязнение воды является еще одним фактором, которому наносится ущерб в ходе этого процесса добычи угля, зола от угля обычно уносится дождевой водой, которая течет в более крупные водные объекты. Очистка водных объектов, содержащих угольные отходы, может занять до 10 лет, а потенциальная возможность повреждения чистой воды может только значительно затруднить фильтрацию.
Глубоководная добыча марганцевых конкреций и других ресурсов вызвала обеспокоенность у морских ученых и экологических групп по поводу воздействия на хрупкие глубоководные экосистемы . Знания о потенциальном воздействии ограничены из-за ограниченного количества исследований глубоководной жизни. [101] [102]
Литий не встречается в природе как металл, поскольку он очень реактивен, но в небольших количествах содержится в горных породах, почвах и водоемах. [103] Извлечение лития в форме горных пород может подвергаться воздействию воздуха, воды и почвы. [104] Кроме того, батареи во всем мире востребованы из-за содержания лития в производстве, токсичные химикаты, которые производит литий, могут оказывать негативное воздействие на людей, почвы и морские виды. [103] Производство лития увеличилось на 25% в период с 2000 по 2007 год для использования в батареях, а основные источники лития находятся в отложениях соляных озер. [105] Литий обнаружен и извлечен из 150 минералов, глин, многочисленных рассолов и морской воды, и хотя извлечение лития из горных пород в два раза дороже, чем извлечение лития из рассолов, среднее месторождение рассола больше по сравнению со средним месторождением лития в твердой породе. [106]
Фосфатосодержащие породы добываются для получения фосфора , важного элемента, используемого в промышленности и сельском хозяйстве. [107] Процесс добычи включает удаление поверхностной растительности, тем самым подвергая фосфорные породы воздействию наземной экосистемы, нанося ущерб земельной площади открытым фосфором, что приводит к эрозии почвы. [107] Продукты, высвобождаемые при добыче фосфатной руды, представляют собой отходы и хвосты, что приводит к воздействию на человека твердых частиц из загрязненных хвостов через вдыхание, а токсичные элементы, которые влияют на здоровье человека, это ( Cd , Cr , Zn , Cu и Pb ). [108]
Горючий сланец — это осадочная порода, содержащая кероген , из которого могут производиться углеводороды. Добыча горючего сланца влияет на окружающую среду, она может нанести ущерб биологической земле и экосистемам. Тепловой нагрев и сжигание производят много материала и отходов, которые включают углекислый газ и парниковый газ . Многие экологи выступают против производства и использования горючего сланца, потому что он создает большое количество парниковых газов. Среди загрязнения воздуха загрязнение воды является огромным фактором, в основном потому, что горючие сланцы имеют дело с кислородом и углеводородами . [109] Из-за добычи сланца и производства с использованием химических продуктов происходят изменения в ландшафте с местами добычи. [110] Движения грунта в районе подземной добычи — это проблема, которая носит долгосрочный характер, поскольку она приводит к образованию нестабильных зон. Подземная добыча приводит к образованию новой формации, которая может быть пригодна для роста некоторых растений, но может потребоваться реабилитация. [110]
Добыча полезных ископаемых с удалением горных вершин (MTR) происходит, когда деревья вырубаются, а угольные пласты удаляются машинами и взрывчаткой. [111] В результате ландшафт становится более восприимчивым к внезапным наводнениям и потенциальному загрязнению химическими веществами. [112] Критическая зона, нарушенная удалением горных вершин, приводит к ухудшению качества воды в ручьях по отношению к морским и наземным экосистемам, и, таким образом, добыча полезных ископаемых с удалением горных вершин влияет на гидрологическую реакцию и долгосрочные водоразделы. [113]
Добыча песка и гравия создает большие ямы и трещины на поверхности земли. Иногда добыча может проникать так глубоко, что влияет на грунтовые воды, источники, подземные скважины и уровень грунтовых вод. [114] Основные угрозы добычи песка включают деградацию русла канала, образование рек и эрозию. [115] Добыча песка привела к повышению мутности воды в большинстве прибрежных вод озера Хунцзе, четвертого по величине пресноводного озера, расположенного в Китае. [116]
Существуют различные методы смягчения последствий для снижения воздействия горнодобывающей промышленности на окружающую среду; однако применяемый метод часто зависит от типа окружающей среды и серьезности воздействия. [117] Чтобы гарантировать завершение рекультивации или восстановления шахтных земель для будущего использования, многие правительства и регулирующие органы по всему миру требуют, чтобы горнодобывающие компании размещали залог, который должен храниться на условном депонировании до тех пор, пока производительность рекультивированной земли не будет убедительно продемонстрирована, хотя, если процедуры очистки обходятся дороже, чем размер залога, залог может быть просто отменен. Кроме того, эффективное смягчение последствий в значительной степени зависит от политики правительства, экономических ресурсов и внедрения новых технологий. [118] С 1978 года горнодобывающая промышленность только в Соединенных Штатах рекультивационно очистила более 2 миллионов акров (8000 км 2 ) земель. Эта рекультивированная земля восстановила растительность и дикую природу на предыдущих горнодобывающих землях и даже может использоваться для ведения сельского хозяйства и скотоводства.