Введение к работе
Актуальность проблемы
Технологические процессы производств всех отраслей хозяйственной деятельности неразрывно связаны с потреблением природных ресурсов и разнообразными отходами, поступающими в окружающую среду
Горное производство, являясь одним из основных видов хозяйственной j деятельности человека, приводящей к изменению природы, выражает себя в неминуемом изъятии вещества и изменении физических и химических характеристик окружающей природной среды.
Добыча полезных ископаемых сопровождается изъятием вещества недр и
нарушением целостности прилегающих к выемкам породных массивов, занятие
земельных площадей под выемки и горные объекты соседствует с загрязнением
почвенного покрова прилегающих территорий, потребление водных ресурсов
происходит одновременно с их загрязнением сбросами, изъятию кислорода из
атмосферы в процессе сжигания топлива и окисления вскрытых пород со
путствует загрязнение атмосферы пылегазовыми выбросами. То есть горное
производство оказывает влияние на экосистемы, существование которых
обусловлено лишь компонентами природной среды, воспринимаемыми
человеком как ресурсы биосферы. Человек взаимодействует с биосферой через
ее компоненты - ресурсы его жизнедеятельности. Ресурсный подход является
наиболее естественным и непосредственным для выражения такого
взаимодействия.
В то же время применяемые методы оценки воздействия производства на отдельные компоненты природной среды используют множество различных показателей, зачастую не связанных друг с другом Так, если загрязнение атмосферы оценивается по показателям ПДК, то потребление кислорода из v атмосферы никак не регламентируется. Загрязнение водоемов нормируется по допустимым уровням изменения качества воды, включающим множество показателей (взвешенные вещества, окраска, температура, БПК, ХПК и т.д.). а
* потребление воды оценивается по объёмам забираемой, используемой воды и
показателям оборотного водоснабжения. Изъятие почв также не увязывается с
показателями их загрязнения.
Таким образом, существующие методы оценки воздействия горного производства на окружающую природную среду, используя различные показатели, характеризующие изменение состояния того или иного природного ресурса, подвергшегося техногенному воздействию, не дают возможности получить комплексную оценку. Преимущественно они позволяют выполнять сравнительную экспертную оценку и ранжирование по степени опасности технологий и производств, связанных с освоением недр, эксплуатацией объектов недропользования, т.е. имеют качественный характер и не дают комплексных количественных оценок. Результатом т^ФЗЕТ^п^ШаЖЙЗШя невысокая
обоснованность принимаемых решений, недостаточная достоверность и надежность рекомендаций по обеспечению экологической безопасности функционирования горного производства, их фрагментарность и разрозненность.
Вместе с тем, современная политика в области экологических оценок строится на базе создания методов комплексной оценки воздействия на окружающую среду. В частности, федеральный закон «Об охране окружающей среды» (2002г.) и одобренная Правительством Российской Федерации «Экологическая доктрина Российской Федерации» предполагают необходимость оценки воздействия на окружающую среду по степени техногенной нагрузки в ее * комплексном выражении с учетом совокупного влияния на среду всех основных факторов. Разработка и совершенствование показателей комплексной оценки воздействия хозяйственной деятельности на окружающую среду ставится этими документами в качестве одной из целей научных исследований, проводимых в области охраны окружающей среды. Достижение такой цели является особенно важным для горного производства, характеризующегося высокой степенью интенсивности и комплексности крупномасштабных преобразований естественной среды в районах освоения месторождений В то же время сохранение природных экосистем, поддержание их целостности и жизнеобеспечивающих функций провозглашается стратегической целью государственной экологической политики.
В настоящее время экономические и экологические последствия горного производства принято оценивать преимущественно на стоимостной основе путем сопоставления экономических результатов освоения недр с экологическим ущербом, наносимым природной среде.
Такой подход обладает рядом недостатков, наиболее заметным из которых следует считать преимущественное влияние на результат стоимостных параметров при том, что сами эти параметры изменяются во времени неопределенным образом и практически не чувствительны к изменению состава, » количества и качества природных объектов, слагающих в совокупности собственно природную среду.
Степень соответствия результатов производственной деятельности при освоении недр стратегической цели экологической политики может быть 4 установлена на основе использования методологии комплексной инженерно-экологической оценки воздействия на природу с позиций ресурсопотребления.
Инженерно-экологические методы используют качественные и
количественные параметры технологических процессов для оценки их взаимодействия или влияния на природную среду, имея в качестве одной из основных задач определение взаимосвязей между параметрами технологических процессов и изменениями в природной среде.
Таким образом, при решении задач, связанных с учетом экологических последствий функционирования горного производства, обеспечением его безопасности для окружающей среды, существует проблема создания методологии комплексной оценки, воздействия. *'. - -%(:.- .:>
Цель работы заключается в создании методологии комплексной инженерно-экологической оценки воздействия горного производства на окружающую среду для повьппения обоснованности принимаемых решений в процессе природоохранной деятельности, экспертных оценок, стратегических разработок развития горного производства в регионах
Идея работы состоит в том. чтобы воздействие горного производства на окружающую среду оценивать с позиций ресурсопотребления, являющегося результатом как непосредственного, так и опосредованного изъятия природных і ресурсов в процессе освоения недр
Основные научные положения . выносимые на защиту .
1 Комплексная оценка воздействия горного производства на
окружающую среду. Оценка выполняется, исходя из показателей
1 непосредственного и опосредованного изъятия природных ресурсов для осуществления производственной деятельности
2 Показатель комплексной оценки воздействия горного производства на
окружающую сред}' Представляет собой степень совокупного изменения
величины оцениваемого природного ресурса в результате его непосредственного
и опосредованного потребления.
3.Способ определения величины изъятого опосредованно ресурса с помощью коэффициента нагрузки, характеризующего степень изменения качества ресурса в результате его потребления путем внесения инородных веществ, механического разрушения, химического изменения и других видов воздействия.
4 Способ оценки воздействия горных объектов на окружающую среду в
различных точках прилегающих территорий с использованием компьютерной
имитации экологического взаимодействия объектов в природно-технической
системе методами многомерной дифференциации
, Научная новизна работы состоит в следующем:
1 Предложен ресурсный подход к оценке воздействия горного
производства, позволяющий в отличие от существующих методов оценивать
единым показателем как прямое, так и косвенное влияние на основные
* компоненты природной среды.
-
Разработана методология комплексной инженерно-экологической оценки воздействия горного производства на окружающую природную среду, основанная на представлении техногенной нагрузки, как степени потребления природного ресурса из окружающей среды в результате производственной деятельности Методология включает комплекс методик расчета нагрузки на основные компоненты природной среды (недра, атмосферу, гидросферу, почвенный покров).
-
Обоснованы показатели и разработаны методы инженерно-экологической оценки техногенной нагрузки на основные компоненты природной среды (атмосферу, гидросферу, почву, недра), базирующиеся на представлении нагрузки, как степени изъятия природного ресурса из
окружающей среды.
-
Предложены методы расчета коэффициента нагрузки на основные компоненты природной среды, учитывающие специфику каждого компонента и факторы воздействия, влияющие на степень его изменения при опосредованном изъятии ресурса из окружающей среды.
-
Разработаны методы многомерной дифференциации в расчетных оценках техногенной нагрузки на природную среду при освоении недр, позволяющие производить компьютерную имитацию экологического взаимодействия локальных объектов в природно-технической системе
-
Разработаны методы идентификации объектов горного производства -загрязнителей атмосферы, почвенного покрова и водного бассейна, предполагающие использование в процессе проведения расчетов ряда взаимосвязанных функций, содержащих информацию о размещении объектов горнопромышленного комплекса на рассматриваемой территории, об их количественных и качественных параметрах с целью получения представления о загрязнении окружающей среды и опосредованном изъятии природного ресурса в любой интересующей исследователя точке региона и степени участия в этом каждого из объектов.
Практическая ценность работы:
1. Создано методическое и программное обеспечение комплекса моделей
для автоматизированной оценки техногенной нагрузки горного производства на
основные компоненты природной среды.
2. Разработано методическое обеспечение для создания
автоматизированной системы идентификации горных объектов, загрязняющих
природную среду.
3 Разработано методическое обеспечение дифференциации техногенной нагрузки на прилегающие территории.
4. Выполнена количественная оценка техногенной нагрузки и произведена ее дифференциация в регионе Курской магнитной аномалии с установлением степени влияния на природную среду региона каждого из промышленных объектов.
Методы исследований, достоверность и обоснованность полученных результатов
В основу исследований положен комплекс следующих методов' анализ и синтез существующих способов оценки воздействия горного производства на окружающую среду, компьютерный вычислительный эксперимент, теоретическое обобщение, расчетно-аналитический, имитационное моделирование.
Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждается
соблюдением преемственности в отношении научных положений, обоснованных
учеными - предшественниками и апробированными в процессе многолетнего
применения в науке и практике, надежностью применяемых традиционных
методов исследований: достоверностью и представительностью используемой в
расчетах информации: апробацией результатов в широком кругу специалистов:
принятием основных результатов для практического использования.
Реализация результатов.
, Разработанные автором методы идентификации объектов горного
производства - загрязнителей атмосферы и поверхностных водоемов использованы при выполнении по договорам с НТГА научно-исследовательских работ "Автоматизированная система идентификации угольных предприятий и
* их объектов - загрязнителей воздушного и водного бассейнов'* (1996г).
"Разработать методик}' оценки экологической опасности загрязнения воздушного
бассейна производственными объектами угледобывающих предприятий и
информационное обеспечение решения задачи" (1997г). "Разработать макет
подсистемы идентификации объектов - загрязнителей водного бассейна"
(1997г.). по договору с Миннауки РФ в составе Государственной научно-
технической программы «Недра России», по проекту "Технология
заблаговременного извлечения (добычи) метана из угольных месторождений с
применением специальных методов воздействия на горный массив" (1998г.); при
разработке раздела "Охрана окружающей среды ТЭО проведения
экспериментальных работ по исследованию возможностей добычи метана из
угольных пластов на первоочередных площадях в Кузнецком угольном
бассейне" (2001 г.)
Методы и компьютерные средства оценки техногенной нагрузки горного
производства на окружающую природную среду и идентификации горных
объектов - загрязнителей атмосферы и почвенного покрова использованы при
выполнении работ по проекту "Обоснование и разработка высокоэффективных
технологий экологически безопасного комплексного освоения месторождений
алмазов Северо-Западного региона и урана". подпрограмма
* "Экогорметкомплекс будущего" ФЦП "Исследования и разработки по
приоритетным направлениям развития гопки и техники гражданского
назначения" ( 1999-200Іг.г.): для оценки воздействия углеметанового промысла
на окружающую природную среду при выполнении работы "Разработка
принципов и правовой основы обеспечения экологической безопасности
углеметанового промысла в К\збассе" (договор с ДОАО «Промгаз» на создание
научно-технической продукции. № 01-202 от 01 июля 2002 г), при разработке
"Методических указаний по работе с автоматизированной системой
идентификации объектов-загрязнителей атмосферного возду ха". использованных
в Московском государственном горном университете в качестве учебного
пособия в курсовом и дипломном проекти 4 затш по специальностям 090508.
290703, 328702.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы в качестве важнейших
научно-исследовательских работ включались в Отчеты о научной и научно-
организационной деятельности Научного Совета РАН по проблемам горных
наук в 1995. 1996, 1997. 1998. 2001 гг. а также в Отчет о деятельности
Российской академии наук в 2002 году, докладывались и представлялись в
материалах на международном симпозиуме по аэрозолям (Москва, 21-25 марта
1994г.), на 3-ей международной конференции "Методы дистанционного
зондирования и ГИС-те.чнологии для контроля и диагностики состояния
окружающей среды" (20-23 ноября 1996 г. Москва), на 2-ом международном <.
региональном симпозиуме АРСОМ-97 (24-28 августа 1997 г., Москва), в
экспозиции ИПКОН РАН на выставке "Геоэкология Москвы и Московского
региона" (1997 г, Москва), на международной конференции "Науки и новейшие
технологии при освоении месторождений полезных ископаемых на рубеже XX-
XXI веков" (Москва, апрель 1998г), в экспозиции ИПКОН РАН на выставке
"Экология. Здравоохранение" (Москва.. 1998г.), .),. на IV международной
конференции "Новые идеи в науках о Земле" (Москва, апрель 1999г.), на
Всероссийской конференции "Интеграция фундаментальной науки и высшего
образования (состояние и перспективы)" (Москва, октябрь-ноябрь 1999г.), на
Ганноверской промышленной ярмарке в составе экспозиции РАН,
планшст"Автоматизированная система идентификации предприятий -
загрязнителей атмосферы и поверхностных вод" (Германия, март 2000 г.), на
международной конференции "Освоение недр и экологические проблемы -
взгляд в XXI век"(20 - 25 ноября 2000 г, Москва), на 3-ей международной
научной конференции «Физические проблемы разрушения горных пород» (9-14
сентября 2002 г., г. Абаза, Хакассия ) на конференциях "Неделя горняка - 2000"
(31 января - 4 февраля 2000 г МГГУ, Москва) и "Неделя горняка - 2002" (28
января - 1 февраля 2002 г., МГГУ, Москва), на 6-ой международной
конференции "Новые идеи в науках о Земле" (апрель 2003 г., МГТРУ, Москва), »
на 4-ой международной научно-практической конференции "Наука и новейшие
технологии при освоении месторождений полезных ископаемых" (апрель 2004 г.,
МГТРУ, Москва). t
Публикации
По теме диссертации оп>бликовано 28 работ, основополагающими являются 24.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и 6 приложений, содержит 58 рисунков и 122 таблицы, список использованных источников из 220 наименований.
