Введение к работе
Актуальность проблемы. Особенность природопользования в горных регионах (по сравнению с равнинными) заключается в том, что проведение горных работ ведет к нарушению механической устойчивости склонов, разрушению горного рельефа, перемещению грунтовых масс в гравитационном поле, а также к изменению природно-климатических условий. Все это позволяет считать, что рациональное природопользование в горных регионах является самостоятельной важной народнохозяйственной проблемой. С каждым годом усиливается внимание к этой жизненно важной проблеме и в Республике Северная Осетия-Алания, особенно вопросу сохранения природы горной, наиболее легко ранимой ее части. Однако - это делается без глубокого изучения экологических последствий, которые могут произойти в окружающей среде в результате определенных видов производственной деятельности человека.
В этом отношении оценку экономических последствий воздействия человека на окружающую природную среду можно рассматривать в качестве эффективного инструмента планирования, заключающегося в том, чтобы до начала осуществления предполагаемого вида производственной деятельности провести всесторонний анализ ее экономических последствий, в котором главное значение придавалось бы безопасности окружающей среды, степени допустимого вмешательства в нее человека.
Правильность предполагаемого подхода не вызывает сомнений, поскольку стабильность процессов развития экономики зависит от состояния базы природных ресурсов, являющейся для производства определяющей.
В современных условиях единственно реальным путем предотвращения ухудшения и приемлемого сохранения окружающей природной среды является учет экологических требований, включая глобальные факторы, на самых ранних этапах планирования развития отдельных отраслей экономики, определения ее структурных соотношений и конкретной направленности технологических разработок и проектов.
От своевременного перехода региональных экономик к принципу экологически устойчивого развития в значительной степени зависит будущее экономическое благосостояние Российской Федерации в целом.
Осознание общественностью и властями необходимости своевременного решения экологических проблем горных территорий не путем изолированных усилий, направленных на ликвидацию уже причиненного ущерба, а в неразрывном единстве с эффективным решением задач технического и экономического прогресса - основные условия, осуществления экономически приемлемой производственной деятельнее ГЦ,
Исходя из этого особое внимание в работе уделено новейшим аналитическим методам оценки и сопоставления затрат и выгод, связанных с проведением мероприятий по охране окружающей природной феды, с целью обеспечения максимально высокой отдачи от капиталовложений в производственные и природоохранные мероприятия.
Природную среду следует рассматривать как один из компонентов основного капитала.
Как известно, неблагоприятное влияние на окружающую природную среду оказывают такие негативные факторы экономической деятельности, как загрязнение окружающей среды и изменения в экосистем ном балансе. При этом в своем наиболее полном виде данные факторы проявляются в горном деле, экономические показатели которого в значительной степени определяются структурой и качественными характеристиками недр.
В процессе добычи и переработки полезных ископаемых вовлекаются такие природные ресурсы, как Земля, вода, воздух, почва и растительность, которые претерпевают качественные изменения, воздействующие на фауну и условия жизни людей в их бытовом и рекреационном проявлениях.
В настоящем исследовании учитываются следующие основные факторы антропогенного воздействия горного производства на окружающую природную среду:
- геологический - нарушение целостности недр, истощение запа
сов, изменение физических, механических и химических свойств гор
ных пород, минфалов и руд в недрах;
геохимический - изменение условий протекания природных химических процессов, вовлечение в химически активную деятельность больших объемов горной массы и воды и, как следствие, изменение физических и химических свойств подземных И ПОВфХНОСТНЫХ вод, почвы и растительности;
биологический - нарушение сложившихся взаимоотношений в природе, уничтожение отдельных видов растений и животных, нарушение баланса между ними, изменение генетических структур флоры и фауны, т.е. нарушение среды обитания человека и животных;
экономичесюш - прямо отражающиеся на общей экономике значительные затраты на добычу и пфqэaбoткy полезных ископаемых, а также затраты на природоохранные мфоприятия.
Указанные факторы рассматриваются в работе в их взаимосвязи, укрупнено проявляющейся в том, что экономический, производственный вред влечет за собой вред экологический, и, наоборот, ухудшение экологической обстановки вызывает определенные потерн в экономике.
Территория, на которой расположена Республика Северная Осетия - Алания, привлекает к себе внимание исследователей, как уникальная природная лаборатория, где встречаются различные ландшафтные зоны, начиная со степной на севере и кончая нивалъ-ной с ледниками и снежниками на юге в горах центрального Кавказа.
На территории Осетии сконцентрировано большое количество горнорудных предприятий и среди них 51 постоянно действующий карьер. Крупнейшим среди этих предприятий является Садонскиіі свинцово-цинковый комбинат, который ведет подземную разработку рудных месторождений пятью рудниками с наличием двух обогатительных фабрик. Ежегодно рудниками комбината перерабатывается 4,5 млн.т горной массы с образованием 0,6 млн.т хвостов обогащения.
В сферу обслуживания горнорудных предприятий входит также 300 промышленных, 73 автотранспортных и 93 сельскохозяйственных предприятий, на которые приходится 6923 источішка выбросов веществ в окружающую природную среду, суммарно составляющих примерно 50 тыс.т вредных веществ в год.
В настоящее время на реке Ардон ведется строительство Зара-магской ГЭС, а также эксплуатируется перевальная автодорога "Транскам", которая, будучи построенной без должных инженерных изысканий, создает дополнительную нагрузку на природную среду, проявляющуюся в разрушении горного рельефа и вызывающую определенные изменения естественных климатических условий.
Изложенное свидетельствует о целесообразности проведения в республике экологической экспертизы с выработкой необходимого комплекса природоохранных мер по всем видам производств, с особенным выделением горного производства, предполагающего уделе-ние особого внимания геологическим вопросам в их эколого-экономических аспектах.
Геологическая сторона специально выделяется в данном исследовании в связи с тем, что в должной мере отсутствует в связанных с горным делом экологических разработках.
Следует отметить, что до настоящего времени должным образом не исследованы последствия вывода потоков энергии из подземного пространства вместе с горной массой, а также ввода в природную среду образующихся отходов производства. Вследствие этого возникает необходимость проведения оценки границ гомеоста-зиса в зависимости от характера производственной деятельности людей и установления причин, нарушающих устойчивость биосферы. В этих целях в данном исследовании используется системный анализ управления природными процессами.
Цель исследования состоит в разработке методов системного анализа и качественного управления природными процессами, воз-
никающими в недрах и биосфере в результате оказываемых на них антропогенных воздействий при изыскании эффективных путей их необходимого снижения и по возможности устранения.
Основная идея работы заключается в использовании общего пространственного подхода к оценке устойчивости природной среды горных территорий, на основе исследования размещения и изменения отдельных диссипативных систем с учетом их географического расположения, пространственной изменчивости геологических характеристик и величин влияющих на окружающую среду факторов.
Методы исследования основываются на объединяемых системным анализом междисциплинарных научных разработках в области экономики, ландшафтной геофизики, геологии, экологии, математической статистики, включающих в себя полевые и лабораторные исследования, аэрофотосъемку и аппарат теории информации.
Основные научные положения, выносимые на защиту, сводятся к следующему:
1. Определение допустимых мер снижения техногенной нагрузки
на природную среду и совокупного потребления природных ресурсов
предполагает установление зависимости между устойчивым состоя
нием физико-механических свойств горных пород и экономическими
показателями разработки природных ресурсов горных территорий
на основе использования для этого предложенных приемов и мето
дов.
-
Функциональные взаимосвязи между экологическим состоянием окружающей среды и экономическими последствиями воздействия на нее человека предусматривают раскрытие природы возникновения вертикальных сейсмических колебаний, возникающих в горном рельефе в результате нарушения изостатического равновесия в геологической среде.
-
Граничные условия отрицательных воздействий горноразведочных и горнодобывающих работ на устойчивое состояние горного рельефа следует устанавливать с использованием для этого разработанного в диссертации математического аппарата расчета, охватывающего такие факторы, как площадь нарушенных земель при открытых горных работах и объемы нарушенного подземного пространства при подземных горных работах и поверхностного слоя горного рельефа в результате эрозии почвы.
4. Влияние последствий изменения естественного состояния
окружающей природной среды на здоровье и безопасность человека
рекомендуется определять на основе моделей, учитывающих связи
между ростом потребления ископаемых видов топлива и уровнями
концентрации токсичных выбросов в окружающую природную сре
ду, а также зависимости между загрязнением окружающей среды.
производством продуктов питания, истощением природных ресурсов и показателями роста населения.
5. Обеспечение рационального природопользования, на основе осуществления необходимой охраны окружающей природной среды при экономически эффективном использовании всех природных ресурсов, предусматривает разработку региональной стратегии приро-дрпользоваїшя при проведении типизации горных территорий путем установления экономических ландшафтных единиц, обладающих однородными экологическими характеристтгками. В этих целях используется разработанная матрица экологической взаимосвязи отдельных элементов и факторов в их взаимодействии, обуславливающем эффект "цепной реакции", отражающей своего рода нарушение природного равновесия, под влиянием определенных воздействий. При этом учитываются свойства природной среды и условия, способствующие предупреждению снижения устойчивости горного рельефа и нарушения силовых связей между отдельными составляющими природно-территориальных комплексов.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:
представительностью исходной информации, основывающейся среди прочего на результатах полевых, шахтных и лабораторных исследований природных и антропогенных процессов, охватывающих всю горную часть исследованной территории, с выделением опасных диссипативных участков при выполнении по ним контрольной аэрофотосъемки и лабораторных модельных экспериментов по основным составляющим природной среды;
достаточной близостью расчетных и фактических результатов (расхождение расчетов с данными практики не выходит за пределы 9-16% для составляющих 5-Ю лет ретроспективных периодов).
Научная новизна работы заключается в следующем:
- установлено и изучено многофакторное влияние на природные
ресурсы различных антропогенных факторов, совокупно опреде
ляющих воздействие на окружающую природную среду во всех ее
проявлениях (недра, поверхность);
разработана методика количественной экономико-экологической оценки различных составляющих техногенных процессов горного производства;
исследовано пространственное размещение отдельных диссипативных систем с учетом их географического расположения на основе пространственной изменчивости геологических характеристик и величин, влияющих на окружающую природную среду факторов:
разработана модель отражения целостной совокупности физически разнородных и разномасштабных природных процессов на антропогенно пораженных участках природно-территориальных
комплексов, охватывающая закономерности самоорганизации природной среды с возможным подавлением внешних сил возмущения и определением границ возврата системы в естественное состояние;
установлены варианты оперативного стратифицированного контроля природных процессов при их системном анализе с точки зрения рационального управления природопользованием;
обоснован подход к разработке стратегии природопользования с приемами и методами оценки возможных воздействий на окружающую природную среду и установлением мер обеспечения их нормативной величины.
Практическая значимость работы заключается в том, что разработанные теоретические положения и методы комплексного эколого-экономического управления природными ресурсами горных территорий позволяют:
обосновать теорию устойчивости природно-территориальных комплексов (закономерное сочетание природных, геологических компонентов: земной коры, рельефа, воды, воздушных масс, сообществ живых организмов, образующих целостную материальную систему) на основе анализа физическо-механических свойств горных пород, из которых сложены эти комплексы;
предложить критерии эколого-экономической оценки отдельных составляющих природных ресурсов, входящих в состав данного природно-территориального комплекса;
разработать способ оперативного прогноза устойчивого состояния подземного рельефа, позволяющий предсказывать вертикальные сейсмические колебания;
разработать способы управления многофакторными эколого-экономическими процессами, разрушающими устойчивое состояние природных ресурсов горных территорий;
обосновать функции контроля, прогнозирования и, главное, -управления эколого-экономическим состоянием природной среды;
выполнить анализ состояния территориально-природных комплексов в отношении возникновения опасности геологических катастроф, определения их статистических параметров в региональном разрезе и установления количества отходов, загрязняющих окружающую природную среду с построением вычислительных схем оценки экологического влияния горного производства;
обосновать оптимальные с экономической точки зрения решения по рациональному природопользовашпо на основе разрабатываемой для этого стратегии.
Основные результаты работы апробированы и внедрены в практику деятельности Центральной опытно-методической геохимической экспедиции Российской Академии наук, Садонского свинцово-цинкового комбината. Научно-производственного объединения "Кавдоломит". Управления геологии Туркменистана, Ми-
нистерства сельского хозяйства Республики Северная Осетия-Алания и кафедры региональной геологии и геодезии Северо-Кавказского государственного технологического университета (СКГТУ).
Основные положения теории и методики управления эколого-экономическими процессами горных территорий вошли в учебный процесс СКГТУ и регулярно отражаются, начиная с 1985 г., в курсе "Инженерная геология и охрана природной среды".
Разработанные в диссертационной работе методы прошли апробацию при решении практических задач в перечисленных выше научных и производственных организациях и были критически обсуждены в Северо-Кавказском научном центре РАН (Ессентуки, 1986 г.; Новочеркасск, 1987 г.; Ростов, 1989 г.), в Академии наук Республики Грузии (Тбилиси, 1989 г.) на Всесоюзном симпозиуме АН СССР "Технологические и экологические проблемы создания подземных горно-промышленных комплексов" (1990 г.), на первой Международной конференции "Экологические проблемы горных территорий" (п.Фансал, 1992 г., Северная Осетия), на Международной научно-технической конференции "Новые информационные технологии" (п.Цей, 1994 г., Северная Осетия), на Международной научно-технической конференции "Теоретические и практические вопросы приложения начертательной геометрии в горном деле и геологии" (Владикавказ, 1994 г.), на второй Международной конференции "Безопасность и экология горных территорий" (Владикавказ, 1995 г), на Всемирном конгрессе ІМСГТ - 96 (Москва, 1996 г).
Публикации. Основные научные результаты, полученные по теме диссертации, изложены в 36 опубликованных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов и заключения; содержит 243 страниц машинописного текста, 9 рисунков, 28 таблиц и список литературы из 80 наименований.