Введение к работе
Актуальность работы. Масштабы негативного влияния хозяйственной деятельности человека в горнопромышленных районах добычи полезных ископаемых в регионах Северного Кавказа значительно превосходят размеры последствий природных геологических и геохимических процессов, протекающих на Земле. Влияние горного производства многократно усиливается в специфических условиях горных регионов Кавказа.
Так, в горной Осетии добыча и переработка полиметаллических руд ведутся с древних времен, особенно активно с середины XIX века. Садон-ские рудники обеспечивали почти полное удовлетворение потребности России в свинце, а затем и в цинке. Здесь накоплено большое количество хвостов горной добычи и переработки, что определяет образование вторичных ореолов рассеяния в пределах предприятий и их окрестностей.
Хвосты почти 200-летней организованной добычи и переработки руд определяют показатели промышленной безопасности, поскольку они постоянно хранятся, увеличиваясь со временем. Проблема защиты окружающей среды от многофакторного воздействия горного производства приобрела глобальный характер, и носит черты катастрофы.
Техногенная нагрузка на горнопромышленные районы РСО-Алания определяется использованием естественных ресурсов, эмиссией производственных отходов в окружающую среду, сбросом сточных вод в поверхностные водоемы, размещением твердых отходов на поверхности ландшафтов, загрязнением почвы тяжелыми металлами и химическими соединениями.
Продолжающееся ухудшение качества природной среды в горнодобывающих районах Северного Кавказа вызывает необходимость поиска путей и методов преодоления отрицательных последствий вмешательства человека в функционирование природных систем, включая эколого-геологические системы. В связи с этим весьма важными этапами являются разработка и реализация экологически сбалансированного подхода к освоению минеральных ресурсов региона.
Для оздоровления региона необходимы формирование эффективной системы недропользования на основе комплексного освоения и использования ресурсов недр, применения малоотходных ресурсосберегающих технологий, экологизации производства при обеспечении конкурентоспособности продукции минерально-сырьевого комплекса на мировом рынке.
Одним из аспектов проблемы является оценка способности окружающей среды восстанавливать свои свойства при уменьшении техногенной нагрузки на нее.
Предмет исследования. Эколого-географические особенности техногенной трансформации геологической среды Садонской рудной провинции под воздействием горнопромышленного комплекса в условиях возрастающих антропогенных нагрузок.
Цели и задачи исследования. Цель работы - разработка рекомендаций по оптимизации недропользования в горнопромышленном комплексе РСО-Алания на основе анализа эколого-географических закономерностей техногенной трансформации геологической среды и особенностей развития тех-ногенеза с учетом изменения техногенной нагрузки во времени.
Указанные цели достигаются решением задач:
многофакторный анализ ресурсной и экологической функции геологической среды и оценка экологической обстановки в исследуемом регионе;
разработка методологии комплексной геоэкологической оценки состояния окружающей среды, в том числе геологической среды применительно к территории Садонской рудной провинции;
разработка направлений экологически сбалансированного недропользования в РСО-Алания, включающих рекомендации по предотвращению или снижению негативного промышленного воздействия на окружающую среду, рациональному и безопасному использованию полезных ископаемых, защите окружающей среды и населения от вредного воздействия техногенных процессов;
внедрение в производство научно обоснованных методических и технологических приемов снижения техногенной нагрузки на геологическую среду региона.
Фактический материал и личный вклад автора. Диссертационная работа является итогом 4-летней научной деятельности автора. В ее основу положены результаты эколого-географических и инженерно-геологических исследований Садонской рудной провинции, в том числе, в рамках гранта по программе Российского Фонда Фундаментальных исследований (РФФИ), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.», а также 5 хоздоговорных тем, посвященных рассматриваемой проблематике.
Автору лично принадлежат комплексный анализ состояния минерально-сырьевой базы Садонской рудной провинции и ее экологических проблем, классификация факторов техногенной трансформации окружающей среды, в том числе хвостохранилищ Садонского свинцово-цинкового комбината и Владикавказского металлургического завода, оценка и картографирование опасных технологических процессов в массивах хранилищ отходов переработки руд, разработка технологии утилизации хвостов переработки.
Методология и методы исследования. Исходной теоретической базой диссертационной работы явились: учение о геологической среде, ресурсной и экологической функциях литосферы, разработанное в трудах Е.М. Сергеева, В.И. Осипова, Г.К. Бондарика, В.Т. Трофимова, Д.Г. Зи-линга, Ф.В. Котлова, Г.А. Голодковской, Ю.Б. Елисеева, В.А. Королева, А.Н. Бармина, А.Н. Петина, В.Б. Заалишвили и др.; учение о природно-технических и геотехнических системах А.Л. Ревзона, А.А. Церната, А.П. Камышева, А.Е. Ретеюма, К.Н. Дьяконова и др.; теоретические основы эколого-геологического и геоэкологического картографирования М.Г. Бергера, В.Т. Трофимова, Д.Г. Зилинга, М.А. Харькиной, Т.А. Бара-бошкиной, И.И. Косиновой; теоретические основы рационального недропользования и экологической безопасности недр, разработанные в трудах В.И. Вернадского, А.Е. Ферсмана, М.И. Агошкова, А.Д. Верхотурова, В.Т. Калинникова, Д.Р. Каплунова, Н.Н. Мельникова, В.А. Чантурия, Н.Н. Чаплыгина, В.И. Голика и др.
Методы исследования: системного анализа, ландшафтно-геохимический, картографический, ГИС-технологий, ретроспективного анализа, моделирования, аналитические исследования, физическое и математическое моделирование, экономические расчеты с использованием приемов математической статистики, анализ и обобщение литературных источников и опыта передовых предприятий.
Научная новизна результатов исследований.
-
Проведена обобщающая комплексная геоэкологическая оценка современного состояния геологической среды в Садонской рудной провинции и дана оценка вариантов ее изменения при дальнейшем освоении минерально-сырьевых ресурсов.
-
Дана оценка влияния современных технологий добычи и переработки полиметаллического сырья на экологическую обстановку и техногенную трансформацию естественных ландшафтов региона
-
Составлена карта экологических ситуаций региона (М 1:200000) с выделением на них ареалов геоэкологических ситуаций разной степени напряженности.
4. Разработаны теоретические основы рационального недропользова
ния, пригодные к использованию в региональной концепции экологически
сбалансированного недропользования.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Оценка геоэкологической потенциальной опасности освоения полиметаллических месторождений региона, возникновения и развития комплекса негативных геодинамических и экзогенных геологических процессов, включающего хранение больших объемов горных масс с образованием
техногенного рельефа, характеризующегося содержанием химически активных компонентов.
-
Геоэкологическое мегарайонирование загрязнений (Владикавказский и Унальский), отличающееся свойствами геологической среды, природно-ландшафтной дифференциацией, технологиями добычи и переработки минерального сырья, степенью антропогенной нагрузки, распространением неблагоприятных геологических процессов и остроте экологической ситуации, не уменьшающимся при снижении темпов добычи в течение десятилетнего периода времени.
-
Основы реального уменьшения ущерба окружающей среде после извлечения металлов до норм ПДК комбинированными технологиями выщелачивания и активации в дезинтеграторах.
-
Теоретическая основа безопасной жизнедеятельности населения горнодобывающих регионов Северного Кавказа и регионального управление комплексным освоением недр, охватывающее наряду с горнотехнической социально-экономическую, геоэкологическую и производственную сферы.
Достоверность научных положений, выводов и результатов исследования обеспечивается представительностью и надежностью исходных данных, полученных в ходе долговременных наблюдений, сопоставимостью результатов исследований и практики, использованием современных способов исследований и практикой их применения на технологически прогрессивных предприятиях.
Практическое и научно-теоретическое значение результатов исследования заключается в установлении закономерностей возникновения и развития опасных для окружающей среды явлений техногенного характера, разработке направления предотвращения опасности и механизма регулирования соотношений природных и технологических факторов на основе принципов охраны окружающей среды. Предложены к реализации инновационные технологические схемы, обеспечивающие защиту окружающей среды от негативного воздействия хвостов добычи и переработки руд путем вовлечения их в производство и методика определения реализации этого направления по критерию - прибыль от обеспечения требований промышленной безопасности.
Результаты работы использованы при составлении технического задания на проектирование комплекса природоохранных сооружений Са-донского СЦК, Тырныаузского ВМК, Урупского ГОК, ОАО «Норильский никель» и в курсе лекций для студентов СКГМИ(ГТУ) и ЮрГТУ.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и одобрены в Садонском СЦК (2007), на II, III и IV Кавказских международных школах-семинарах молодых ученых «Сейсмическая опасность.
Управление сейсмическим риском на Кавказе» (Владикавказ, 2007, 2009, 2011), в Тырныаузском ВМК (2008), на II и III Международных конференциях «Опасные природные и техногенные геологические процессы на горных и предгорных территориях Северного Кавказа» (Владикавказ, 2007, 2010), на кафедрах ТРМ (2009) и БЖД СКГМИ (2010), АО «Кавказ-гипроцветмет» (2009), и семинаре РГГУ (2010), Ученом совете УРАН ЦГИ ВНЦ РАН и РСО-Алания (2011), на региональной междисциплинарной конференции молодых ученых «Наука - Обществу» ВНЦ РАН и РСО-Алания, (Владикавказ, 2010), II Международной научно-практической конференции «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки» (г. Владикавказ, 2011), Всероссийской IX Национальной конференции по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию (Сочи, 2011), конференции, посвященной 50-летию основания Института геофизики и инженерной сейсмологии им. академика А. Назарова НАН РА, «Современные задачи геофизики» и инженерной сейсмологии» (Гюмри, 2011).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 21 статьях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 137 стр., содержит 45 рис., 25 табл. Библиография содержит 124 источника информации.
