Введение к работе
Актуальность исследования. Специфический вид природопользования – недропользование – на территории Якутии стало приобретать все большие масштабы, начиная с 20-х годов ХХ столетия. Сначала это были разработки россыпного золота в Южной Якутии, а в последующие десятилетия широкое развитие получила добыча алмазов, угля, золота, олова, сурьмы и ряда других полезных ископаемых. Планируется освоение залежей урановых, железных и фосфорсодержащих руд, на основе которых на территории республики будут строиться горно-металлургические комбинаты и горно-химические комплексы. В последние десятилетия развивается нефтегазовая промышленность, начаты поисково-разведочные работы на акваториях шельфа Якутии и прилегающих к ним районах суши.
Интенсивно возрастающие темпы недропользования в Якутии привели к негативным изменениям природной среды, достигающим в ряде горнопромышленных районов региона состояния критической экологической ситуации.
В этой связи актуальность диссертации обусловлена:
в теоретическом отношении – необходимостью разработки системной научно-геоэкологической основы недропользования в условиях криолитозоны;
в научно-практическом отношении – потребностью осуществления научно обоснованных природоохранных мероприятий по рекультивации и восстановлению нарушенных горной промышленностью экосистемных комплексов и оздоровления производственной среды с учетом геоэкологических условий криолитозоны и современных технологических возможностей.
Актуальность темы диссертационной работы обусловлена также предстоящим осуществлением проектов, предусмотренных в «Схеме комплексного развития производительных сил, транспорта и энергетики Республики Саха (Якутия) до 2020 года», в инвестиционном проекте «Комплексное развитие Южной Якутии» и других, что неизбежно вызовет дальнейшее усиление техногенного воздействия на экосистемы всего региона.
Целью диссертационной работы является выявление основных закономерностей трансформации экосистемных комплексов при освоении месторождений минеральных ресурсов и разработка геоэкологической концепции недропользования в условиях криолитозоны на примере Якутии.
Для достижения этой цели были решены следующие задачи:
систематизированы имеющиеся в литературе теоретические и прикладные разработки по проблеме недропользования в условиях северных регионов;
изучены природно-климатические и геоэкологические факторы недропользования в условиях криолитозоны и проведена их типизация для условий Якутии;
оценена динамика трансформации природных комплексов в зависимости от исходных природных условий, вида добываемого сырья, применяемых технологий добычи, продолжительности и масштабов освоения месторождений;
разработаны и внедрены высокоэффективные способы и средства по экологическому оздоровлению производственной среды по пылевому фактору при разработке угольных месторождений криолитозоны;
разработаны технологии и научно-практические рекомендации по рекультивации нарушенных земель в различных ландшафтных областях Якутии и для отдельных групп месторождений полезных ископаемых;
- разработана геоэкологическая концепция недропользования для условий крупнейшего региона России, позволяющая минимизировать техногенное воздействие на экосистемы.
Объектом исследования являются экосистемные комплексы Якутии, подверженные техногенному воздействию при недропользовании.
Предмет исследования – геоэкологические условия размещения основных видов полезных ископаемых, оценка преобразования экосистем при недропользовании и мероприятия по охране природной среды при освоении месторождений.
Фактический материал, районы и объекты исследований. Основой для диссертационной работы послужили данные комплексных геоэкологических исследований и наблюдений, проведенных соискателем лично или под его научным руководством в разных регионах Якутии в период с 1981 года по настоящее время. Опытно-экспериментальные работы проводились на угольных предприятиях Магаданской области и Якутии. Геоэкологическими исследованиями и наблюдениями были охвачены экосистемные комплексы, подверженные техногенному воздействию при разработке месторождений россыпного и рудного золота, олова и каменного угля в различных ландшафтных областях Якутии (Северной – Западной – Восточной – Центральной – Южной).
Методика исследований. В процессе комплексных исследований применялся широкий набор методов, включающих анализ литературных и фондовых материалов, данных собственных полевых наблюдений по геологическому строению, геоморфологическим, геокриологическим, ландшафтным и геоэкологическим особенностям изучаемых природных и природно-техногенных комплексов, лабораторных и шахтных экспериментов по пылеобразованию и пылеподавлению при разработке каменного угля в условиях криолитозоны.
Научная новизна:
-
Впервые для крупнейшего горнопромышленного региона России выполнена геоэкологическая типизация объектов недропользования.
-
Выявлены основные природно-климатические, геологические и технологические факторы, совокупно влияющие на преобразование экосистемных комплексов Якутии в результате недропользования.
-
Доказано, что при недропользовании происходит преобразование природных комплексов в природно-техногенные экосистемные комплексы (ПТЭСК), включающие как природные, так и техногенные элементы, взаиморасположение которых и преобладание одной части над другой зависят от основных факторов недропользования.
-
Впервые для Якутии обоснована стадийность трансформации природных комплексов при разработке различных типов месторождений минерального сырья.
-
Научно обоснована и практически реализована возможность использования градиента отрицательных и положительных температур для повышения эффективности пылеподавления.
-
Разработаны и внедрены высокоэффективные средства снижения запыленности воздуха при работе угольных комбайнов в условиях криолитозоны (авторские свидетельства № 1105658, № 1254171).
-
Впервые апробированы для различных групп месторождений полезных ископаемых эффективные в условиях Севера принципиальные схемы и технологии биологической рекультивации (патент на изобретение № 2462854).
8. Разработана региональная геоэкологическая концепция недропользования, основанная на принципах экологического нормирования недропользования в условиях криолитозоны, позволяющая минимизировать экологические последствия освоения новых минерально-сырьевых районов Якутии.
Основные защищаемые положения:
-
При недропользовании в условиях криолитозоны основой экологического нормирования и разработки эффективных мер охраны природной среды является геоэкологическая типизация объектов недропользования – месторождений полезных ископаемых и экосистемных комплексов.
-
Преобразование исходных экосистемных комплексов криолитозоны является функцией сопряженного взаимодействия криогенеза, вещественного состава добываемого сырья и депонирующих сред, горно-геологических параметров продуктивных залежей, технологии добычи полезного ископаемого, масштабов и длительности разработки месторождений.
-
Преобразование экосистем в результате недропользования сопровождается формированием природно-техногенных экосистемных комплексов, развитие которых зависит от этапов освоения месторождений полезных ископаемых.
-
Обоснована геоэкологическая концепция недропользования в Якутии, основанная на применении принципов регионального экологического нормирования и приемов охраны природной среды, рекультивации нарушенных ландшафтов и оздоровления производственной среды, разработанных с учетом особенностей криолитозоны.
Практическая значимость работы. Научно-методические и теоретические выводы, обоснованные в диссертационной работе, успешно использованы при решении следующих практических задач:
на основе ряда предложений и научных результатов автора по снижению влияния горных работ на производственную и природную среду по пылевому фактору разработано и согласовано с производственными объединениями «Якутуголь» и «Северовостокуголь» «Временное руководство по комплексному обеспыливанию угольных шахт Северо-Востока СССР» (1986 г.), которое принято для практического использования на шахтах ПО «Якутуголь» (акт о передаче законченной НИР от 13.01.1989 г.)
разработанные с участием автора высокоэффективные средства пылеподав-ления, защищенные авторскими свидетельствами на изобретение, внедрены в угольных шахтах Якутии и Магаданской области в1985-1990 гг. (акты внедрения от 22.05.1985 г.; 03.03.1986 г.; 24.02.1988 г.);
рекомендации по отводу под самозарастание земель, нарушенных горными работами, согласованы с контролирующими природопользование органами Республики Саха (Якутия) и успешно применены в ОАО «Алданзолото ГРК»;
результаты комплексных геоэкологических исследований, проведенных под руководством автора, использованы при составлении разделов «Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС)» проектов разработки месторождений полезных ископаемых;
разработанные рекомендации и технологические схемы по рекультивации нарушенных земель использованы на объектах АК «АЛРОСА», ОАО ХК «Якут-уголь», ОАО «Алданзолото ГРК» (с 1994 г. по настоящее время.);
диссертантом был подготовлен и читался курс лекций по экологическому нормированию природопользования в условиях криолитозоны в Северо-Восточном федеральном университете им. М.К. Аммосова;
разработанное с участием автора учебно-методическое пособие по рекультивации земель при разработке месторождений полезных ископаемых Якутии используется при чтении спецкурсов по специальности «Природопользование» на кафедре экологии Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова.
Личный вклад автора заключается в сборе и анализе фондовых, литературных, картографических материалов по теме работы, в организации экспедиционных исследований и участии в них, в проведении экспериментов в лабораторных и производственных условиях по снижению запыленности воздуха и рекультивации нарушенных земель, во внедрении результатов исследований в производство, в подготовке экспертных заключений Государственной экологической экспертизы.
Апробация работы и публикация результатов. Результаты исследований докладывались на 17 международных, 7 российских и 12 региональных конференциях и семинарах, на ученых советах и научных семинарах НИИПЭС СВФУ, ИГДС СО РАН, на объединенных ученых советах АН РС(Я).
По теме диссертации опубликовано 89 работ, в том числе 5 монографий в соавторстве, 17 статей в рецензируемых научных изданиях и 5 учебных и методических пособий, научно-практических рекомендаций, 16 публикаций в материалах международных конференций и 43 публикации в других изданиях. Диссертантом в соавторстве получены 2 свидетельства и 1 патент на изобретения.
Структура и объем. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 388 наименований, содержит 345 страниц, 29 таблиц, 21 рисунок и приложения на 10 страницах.
Благодарности. Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность научным консультантам д.г.-м.н., проф. Ю.В. Шумилову, д.б.н., проф. С.И. Мироновой, директору НИИПЭС СВФУ д.б.н. Г.Н. Саввинову, директору-организатору Института прикладной экологии Севера д.б.н., проф. Д.Д. Саввинову, д.т.н., проф. Е.Н. Чемезову, д.б.н. Я.Л. Вольперту, к.г.н. А.Н. Горохову, к.г.н. А.Н. Федорову, своим коллегам из НИИПЭС СВФУ и ИГДС СО РАН за ценные советы и помощь при подготовке диссертационной работы.
