На крупных объектах горнодобывающей промышленности, таких как Кизеловский угольный бассейн, Североуральские бокситовые рудники с 30-х гг. ХХ в. устанавливаются регулярные наблюдения за поверхностными и подземными водами: их уровнем, величиной водопритоков, расходом водотоков, химическим составом, физическими свойствами и температурой.

Режимные наблюдения за подземными и поверхностными водами дают возможность проследить смену указанных параметров во времени, установить общую тенденцию их изменения и выявить районы, участки и отдельные скважины, в пределах которых воды находятся под воздействием техногенных процессов разной степени интенсивности; определить естественные (природные) циклы формирования химического состава вод; произвести гидролого-гидрогеологическое районирование вод с учетом воздействия на них природных и техногенных факторов; на основе системы мониторинга окружающей среды прогнозировать изменение качества питьевых вод на водозаборах централизованного водоснабжения, что особенно важно для маловодных районов.

Режимные наблюдения за подземными водами ведутся, например, на водозаборах питьевых вод и в рамках государственной режимной сети.

Термин «мониторинг» впервые использован в материалах Первой всемирной конференции ООН по охране окружающей среды (Стокгольм, 5-16 июня 1972 г.). Под мониторингом понималось и наблюдение, и получение информации, и элементы управления состоянием окружающей среды. После конференции американец Р. Мэнн /187/ охарактеризовал мониторинг как систему повторных наблюдений за одним или несколькими элементами окружающей природной среды в пространстве и во времени в соответствии с определенными целями и заранее подготовленной программой. Толкование понятия мониторинга у разных авторов неодинаково. Начали выделять мониторинг климатический, биологический, экологический и т. д. /4,136/. Под литомониторингом понимается мониторинг литосферы или геологической среды. Мониторинг подземных вод получил название литогидромониторинга. С нашей точки зрения он представляет собой систему наблюдений, обработки и накопления эколого- гидрогеологической информации об изменении гидрогеологического, физико- химического и микробиологического состояния подземной гидросферы под влиянием техногенных и природных факторов. Литомониторинг включает наблюдения за экологическим состоянием геологической среды, в том числе за природными и техногенными факторами. Он содержит геологическую, физико- химическую и микробиологическую оценку материального баланса вещества, определяющего эколого-геологическое состояние конкретного участка (зоны) литосферы; осуществляет прогноз состояния геологической среды под влиянием известных техногенных и природных факторов, а также прогноз предполагаемых объектов (факторов), воздействующих на литосферу, но пока не выявленных. Таким образом, литомониторинг – это система наблюдений, сбора и хранения эколого-геологической информации о состоянии геологической среды, целенаправленной оценки этой информации и прогноза ситуации и, наконец, управленческих решений по стабилизации состояния геологической среды.

Диапазон частот от 0,7 до 35 Гц называется докритическим. Однако это не означает, что вибрационная болезнь в этих условиях исключена. Она может быть обусловлена длительным вибрационным воздействием на человека и индивидуальными особенностями организма. Наиболее вероятные условия для появления и развития вибрационной болезни возникают при частотах колебаний от 35 до 250 Гц. Этот диапазон частот называют критическим. Очевидно, органы, которые регулируют центральную нервную систему, имеют резонансные частоты, находящиеся в этом пределе. При появлении симптомов вибрационной болезни прежде всего отмечаются сдвиги физиологических функций. Они тем более выражены, чем выше уровень вибрации и продолжительность ее действия. Отмечаются также существенная неустойчивость артериального давления, учащение пульса и изменение сердечно-сосудистой деятельности в целом; часто возникают боли в мышцах, желудке и кишечнике. При импульсных воздействиях происходит понижение кровяного давления.

Вибрационная болезнь сопровождается нервными и сердечно-сосудистыми нарушениями: пальцы рук при охлаждении немеют, синеют и бледнеют, появляются суставные боли. Часто также возникают головные боли, бессонница, повышенная утомляемость и раздражительность. В производственных условиях указанные отклонения в организме могут приводить к нечеткости исполнения технологических операций, влекущей за собой несчастные случаи или аварии.

Вредное влияние шума на человеческий организм известно с древности.

Римский сатирик Ювенал писал, что в столице “трудно было заснуть – скрип, грохот обозов на узких улицах-извивах, брань возниц мешали сну, раздражали. Большая часть больных умирает от бессонницы” . Для снижения шума в средневековых городах каменные мостовые у жилых домов устилали соломой.

Источниками вибрации и шума являются транспорт, машины, оборудование, буровзрывные и другие работы /1, 21, 71, 128, 158, 161/. Загрязнение среды упругими колебаниями различной частоты и длины волн обусловлено:

а) значительным увеличением единичной мощности различных видов машин и транспортных средств;

б) внедрением новых, более производительных машин и устройств в промышленности;

в) широким распространением машин, в системе которых полезную работу выполняют удар, взрыв и вибрации.

Термин “вибрация” (от лат. Vibrato - колебание) в русском языке имеет синонимы: сотрясение, дрожание, тряска. Он относится только к механическим колебаниям. Механические колебания - это повторяющиеся движения или изменения состояния вокруг некоторого среднего значения. Принято считать, что основным признаком вибрации являются относительно малые отклонения тела или его точек от начального положения при механических колебаниях /128/. Другим признаком вибрации считается частота периодических перемещений, совершаемых телом или его точками в единицу времени. При колебаниях частота может быть очень низкой, при вибрациях - более высокой. Например, колебания судна при качке имеют большие отклонения и малые частоты, а вибрация обшивки судна - малые отклонения и высокие частоты.

Еще в 1974 г. Минводхозом, Минздравом и Минрыбхозом приняты Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами, которые предусматривают предупреждение загрязнения открытых водоемов. Этими правилами запрещен также сброс вод, содержащих ценные отходы, которые можно утилизировать. Запрещается сброс сточных вод, которые можно использовать повторно. Существуют также правила санитарной охраны прибрежных районов морей. Наконец, с 1968 г. принимаются и действуют постановления по охране и комплексному использованию водных ресурсов страны: «О мерах по предотвращению загрязнения Каспийского моря» (1968), «О мерах по предотвращению загрязнения бассейнов рек Волги и Урала неочищенными сточными водами» (1972), «О коренной перестройке дела охраны природы в стране» (1988), «О первоочередных мерах по улучшению использования водных ресурсов в стране»(1988) и др. В соответствии только с постановлением 1972 г. в бассейнах рек Волги и Урала построено 670 комплексов очистных сооружений. В 15 городах, расположенных на берегах Волги и Камы, созданы городские очистные сооружения, на которые затрачено свыше 300 мл руб. Проделана большая работа по охране вод. Однако, к сожалению, в полном объеме прекратить сброс неочищенных промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод во всех городах, расположенных в бассейнах рек Волги и Урала, не удалось. Во многих районах этого региона очистные сооружения до сих пор отсутствуют.

Качество - это характеристика состава и свойств воды, позволяющая использовать ее в хозяйственно-питьевых, культурно-бытовых, рыбохозяйственных и технических целях. Для оценки качества воды определяются ее химический состав и физические свойства. Анализы выполняют гидрогеохимические лаборатории Госкомприроды в соответствии с «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами». Определяются температура, запах, вкус, прозрачность, мутность, сухой остаток, растворенный кислород, биохимическое потребление кислорода, реакция среды, содержание вредных веществ, а также количество кишечных палочек в 1 л воды. Температура питьевой воды должна быть не выше +11 0С и не ниже +7 0С. Вода должна быть прозрачной (определяется по шрифту), без запаха и вкуса. Окраска воды не должна обнаруживаться в столбике цилиндра высотой 20 см, а для вод культурно-бытового назначения - в столбике высотой 10 см.

По сухому остатку определяют количество коллоидно-растворенных и взвешенных в воде частиц, используя для этого метод выпаривания и высушивания; возможно их найти и расчётным путем. Частицы взвешенных веществ с размерами более 1.10-4 мм задерживаются бумажными фильтрами, и по ним можно судить о загрязнении воды глиной, илом, песком. По сухому остатку определяется также количество минеральных солей в воде.

Гидрогеоэкология – это междисциплинарная наука об проблемах экологии гидросферы планеты. Наука изучает поверхностную часть подземной гидросферы, где проявляются процессы техногенеза. Предмет исследований – это процессы техногенеза, протекающие в системе: вода – порода – газ – живое вещество.

Пресная вода - самое ценное полезное ископаемое на Земле. Участник эскадрильи Нормандия - Неман, известный французский писатель Антуан де Сент-Экзюпери выразил свое отношение к воде следующим образом: «Вода! Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое! Нельзя сказать, что ты необходима для

жизни: ты сама жизнь. Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснить нашими чувствами. Ты самое большое богатство на свете...». Водные ресурсы - национальное богатство нашей страны, которое требует строгого учета, охраны от загрязнения и истощения, экономного и планомерного использования в народном хозяйстве. Вода в трех своих физических состояниях, включая полярные шапки и ледники, образует на Земле сплошную оболочку, называемую гидросферой.

1) создание безотходных и малоотходных технологий и технологических средств комплексного использования сырья и утилизации отходов производства, организацию ТПК с замкнутой системой материального баланса вещества, включая отходы производства;

2) ликвидацию местных котелен и переход на централизованное обеспечение теплом от крупных ТЭЦ и ТЭС;

3) замену топлива - предпочтительнее топливо с меньшим количеством продуктов неполного сгорания (вместо угля и мазута использовать природный газ);

4) предварительную очистку сырья и топлива от вредных примесей, в частности, снижение содержания серы в топливе;

5) электрификацию производства, транспорта и быта, замену пламенного нагрева электрическим;

6) использование трубопроводов, гидро- и пневмотранспорта для пылящих материалов;

7) замену прерывистых технологических процессов непрерывными.

Высокая загазованность районов крупных предприятий и транспортных магистралей промышленных центров Урала и России в целом, где ПДК загрязненных выбросов в атмосфере превышена местами в 10-20 раз и более – результат отсутствия эффективных очистных сооружений и нейтрализаторов на выхлопных трубах автомашин /6, 71/. Работа очистных сооружений крупных ТЭЦ затруднена, поскольку общие объемы газопылевых выбросов достигают 1 млн м3/ч, хотя концентрации вредных веществ в выбросах превышают ПДК всего в несколько раз. Высока и стоимость очистки отходящих газов. И как свидетельствуют специалисты, времена дешевой электроэнергии в связи с этим ушли в далекое прошлое.

Большими выбросами вредных веществ в атмосферу объясняется и то, что в районе одного из крупнейших в мире Оренбургского газо-химического комплекса санитарная зона составляет 5 км вместо 1 км по нормативам. На предприятии сжигается огромное количество природного газа из-за несовершенства технологии его переработки. Это дорого обходится населению и предприятию, о чём свидетельствуют события в районе с. Мужицкая Павловка, которое находится в 4,6 км от завода. Под заводом имеются подземные коллекторы, куда можно закачивать газ, направляемый ныне на сжигание. То есть подземные емкости могут стать аккумуляторами той части ресурсов, которую сегодня мы не в состоянии переработать и вынуждены сжигать из-за несовершенства технологии. Создавая вторичные ресурсы, мы обеспечиваем сырьём наше будущее.

Переход на интенсивную технологию требует существенной экономии материальных и энергетических ресурсов за счет и умелого использования отходов, превращаемых во вторичные ресурсы. В России имеется небольшой опыт использования вторичных ресурсов, но в целом мы отстаем от передовых стран в переработке отходов промышленности, сельского хозяйства и быта.

В Великобритании, например, повторно используемые металлы в общем объёме от потребляемых составили еще в 1977 году: цинк – 22 %, олово - 24 %, алюминий - 29 %, медь - 32 %, свинец - 60 %, железо и сталь - 67 %. В США половина потребляемых черных металлов и свинца обеспечивается вторичными ресурсами, медь и никель - более чем на 40 %, олово и титан - 30 %, алюминий, цинк и бумага - 24 %, магний - около 15 % /3, 6, 139/. При производстве кирпичей используются смеси из золы (до 72 %), шлака угольных электростанций (до 25 %) и силиката натрия, как связующего (до 3 %). Литые изделия из шлака в виде фасонных изделий, плит для облицовки полов и тротуаров, труб, брусчатки для дорог широко применяются в США и ряде других стран. В Японии вторично используется до 60 % нефтепродуктов, 40 % автопокрышек, 35-44 % черных металлов, свинца, резины и бумаги, 21-32 % меди, цинка, алюминия, 15 % пластмасс.

Еще в 1933 году академик А.Е. Ферсман отмечал: «Комплексная идея есть идея в корне экономическая, создающая максимальные ценности с наименьшей затратой средств и энергии, но это идея не только сегодняшнего дня, это идея охраны наших природных богатств от их хищнического расточения, идея использования сырья до конца, идея возможного сохранения наших природных запасов на будущее» /175/.

Об огромных возможностях комплексного и полного использования природных ресурсов свидетельствуют отечественные разработки технологических схем переработки апатитонефелиновых руд, которые флотируются на апатит и нефелин. Нефелин перерабатывается на металлургическо-химико-цементных комбинатах. Степень переработки руды в конечные продукты не превышает пока 65 %, при более полном использовании нефелина и извлечении титаномагниевого концентрата этот показатель можно довести до 96 %. При производстве глинозема, соды, поташа и портландцемента в отходы поступает нефелиновый шлам, складирование которого обходится в 5-6 р. за каждую тонну (в ценах 1984 г.). Отвалы шлама составляют многие миллионы тонн. Шлам может быть использован при изготовлении портландцемента, в качестве тонкодисперсных наполнителей при производстве резины, сорбентов, пластмасс, линолеума, автоклавного кирпича (аналога силикатного), огнеупоров, бетона, стекла, ситаллов, включается в литейные формовочные смеси, применяется в дорожном строительстве и горно-технической рекультивации.

Решение проблемы охраны и рационального использования окружающей среды возможно только на основе внедрения безотходных и малоотходных технологий. Технология - наука, изучающая способы и процессы переработки продуктов природы (сырья) в предметы потребления и средства производства. Она традиционно делится на механическую и химическую. Механическая технология рассматривает процессы изменения формы или внешнего вида материала, а химическая - процессы коренного изменения состава, свойств и внутреннего строения вещества. Химическая технология доминирует в химической промышленности, металлургии, переработке топлива, тяжелом органическом синтезе. Эти производства наносят максимальный вред окружающей среде, особенно сжигание топлива на ТЭЦ и автотранспорте (40 %) и химические процессы на предприятиях черной и цветной металлургии (35 %). Наименьший вред природе наносят малоотходные и безотходные технологии.