Содержание к диссертации
Стр.
Введение 3
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧАЕМОЙ ПРОБЛЕМЫ. 9
ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
-
Основные тенденции образования отходов в мире: объемы, характеристики,условия содержания 9
-
Анализ научных исследований в области управления твердыми бытовыми отходами. 19
-
Современные технологии обращения с твердыми бытовыми отходами 30
-
Влияние полигонов ТБО и отходов горного производства на окружающую среду 51
-
Цель, задачи и методы исследований 59
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА И СОДЕРЖАНИЯ
КИСЛОРОДА В АТМОСФЕРЕ ПОД ВЛИЯНИЕМ ОКИСЛЕНИЯ
ТБО И ПРОДУКТОВ ИХ РАЗЛОЖЕНИЯ 63
-
Исследование свойств, возникающих при хранении ТБО химических соединений и веществ 63
-
Степень влияния вновь образующихся продуктов изменения
ТБО на климат 74
2.3. Эволюция изменения содержания кислорода в земной
атмосфере 85
-
Степень влияния материала ТБО на изменение содержания кислорода в атмосфере 98
-
Выводы 106
3. ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ
СРЕДЫ В ЗОНАХ ДЕЙСТВИЯ КРУПНЫХ
ГОРНОПРОМЫШЛЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ
ПРОМЫШЛЕННЫХ И ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ 107
-
Районирование территории страны по величине техногенной нагрузки и выделение ключевых типов ГПК - основных источников загрязнения окружающей среды и нарушения природных ландшафтов 107
-
Обоснование выделения промышленных районов и ключевых горнопромышленных комплексов 119
3.3. Методика количественной оценки нарушенности территории по данным сопряженного дистанционного и наземного
мониторинга, ее апробация 139
-
Космический экомониторинг территорий, прилегающих к полигонам ТБО 179
-
Выводы 186
4. НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ
ТБО В ПОЛЕЗНУЮ ПРОДУКЦИЮ 189
4.1. Исследование процессов, происходящих в теле полигонов
ТБО 189
-
Методика выбора эффективных способов целенаправленного управления преобразованием свалочного материала в 197 полезный продукт
-
Разработка технологий захоронения ТБО в литосфере 206
-
Математическая модель формирования потоков загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы 221
-
Эффективность использования продуктов преобразования свалочного материала в хозяйственной деятельности 239
-
Выводы 251
5. ПЕРСПЕКТИВЫ МЕЖДУНАРОДНОГО СОТРУДНИЧЕСТВА В
ОБЛАСТИ ОБРАЩЕНИЯ С ОТХОДАМИ 252
5.1. Опыт международного сотрудничества в вопросах обращения
с радиоактивными отходами 252
5.2. Разработка базовых принципов в области обращения с
отходами с учетом международного сотрудничества 265
-
Эколого-экономическая эффективность управления отходами производства и потребления 283
-
Комбинированная технология управления состоянием окружающей природной среды в зонах воздействия крупных горнопромышленных комплексов 294
-
Исследование возможностей лизинга в вопросах
эффективного обращения с отходами 309
5.6. Выводы 319
Заключение 321
Литература
Введение к работе
Твердые бытовые и промышленные отходы (БО и ТП) повсеместно сопровождают любую человеческую деятельность. К тому же резкий рост потребления в последнее десятилетие во всем мире привел к существенному увеличению объемов всех видов отходов. В результате, в настоящее время масса твердых бытовых и промышленных отходов, ежегодно поступающих в биосферу, достигла почти геологического масштаба.
Влияние потока отходов сказывается на глобальных геохимических циклах ряда биофильных элементов, в частности, органического углерода. Так, масса этого элемента, поступающего в биосферу с отходами, составляет примерно 85 млн. т в год, в то время как общий естественный приток углерода в почвенный покров нашей планеты составляет лишь 41,4 млн. т в год.
Твердые промышленные и бытовые отходы (ТП и БО) приводят к значительной экологической нагрузке, нарушая окружающую среду, так как они являются источником поступления в биосферу вредных химических, биологических и биохимических веществ. Образованные в результате их разложения химические соединения, создают угрозу здоровью и жизни населения, а также всему живому на Земле.
Кроме этого весьма существенна степень влияния вновь образующихся продуктов изменения ТП и БО на климат.
С другой стороны отходы необходимо рассматривать как антропогенные, включая техногенные образования, которые характеризуются значительным содержанием ряда ценных компонентов (черных, цветных металлов и других материалов), пригодных для дальнейшего использования в металлургии, стройиндустрии, машиностроении, в химической индустрии, энергетике, в сельском хозяйстве и других отраслях промышленности.
Сделать производство совершенно безотходным пока еще невозможно так же, как и невозможно сократить потребление продуктов производства. Площадь, занимаемая местами организованного захоронения отходов, составляет 14,7 тыс. га. Более 15% учтенных мест организованного
4 захоронения отходов не отвечают действующим нормам. Поэтому решение проблемы переработки ТП и БО приобретает первостепенное значение. Кроме того, в связи с постепенным истощением природных источников минерального сырья для многих отраслей народного хозяйства приобретает особую значимость полное использование и утилизация всех видов промышленных и бытовых отходов.
В связи с вышеуказанными проблемами, с целью принятия своевременных природоохранных мер, необходим принципиально новый подход к изучению и ранней диагностике нарушения естественного состояния территорий, прилегающих к полигонам ТП и БО. Также необходима разработка эффективных способов целенаправленного управления преобразованием свалочного материала на месте его залегания в полезный продукт.
Основные положения диссертации базируются на результатах исследований и разработок, проведенных автором в ГГМ им. В.И. Вернадского РАН, Российском Университете Дружбы народов и МГГУ. Программа исследований и решения некоторых вопросов проводились при поддержке гранта РФФИ, а также Федерально-целевой программы «Государственная поддержка интеграции вузовской и фундаментальной науки».
Цель работы. Разработать научно-методические основы целенаправленного управления твердыми бытовыми и промышленными отходами.
Идея работы заключается в стабилизации имеющихся негативных биосферных процессов путем преобразования свалочного материала в полезный продукт.
Защищаемые научные положения.
1. Разработка научно-методических основ управления твердыми бытовыми отходами должна вестись на базе выявленного механизма влияния ТП и БО на биосферу, с учетом полученных зависимостей изменения климата и состава атмосферы.
2. Экологическая оценка состояния территорий функционирования промышленных комплексов и крупных полигонов твердых бытовых отходов, должна производиться в соответствии с направленностью и динамикой экологической ситуации на основе интеграции дистанционных и наземных методов.
Продукты разложения ТБО, а также процессы их самопроизвольного горения и окисления, являются одним из факторов влияющих на изменение климата, а также динамику изменения содержания атмосферного кислорода.
Прогнозирование и регулирование реальной экологической ситуации крупных горнопромышленных территорий и полигонов ТП и БО оценивается по результатам анализа дешифрирования космических снимков во временном интервале и детальных наземных наблюдений.
Существенная минимизация площади полигонов достигается в результате избирательного, дифференцированного подхода к разработке эффективных способов переработки свалочного материала с последующим преобразованием его в полезный продукт.
Методы исследований. Общей методологической основой работы является системный подход, включающий анализ и научное обобщение исследование отечественных и зарубежных авторов в области управления твердыми бытовыми и промышленными отходами, а также использование современных технологических, аналитических и информационных методов в этой области.
В качестве основных методов исследований использовались: метод дистанционного зондирования, проводимого с помощью природоресурсных, метеорологических, геофизических и других спутников; расчета площадей выделяемых на снимках природных и техногенных объектов с помощью ГИС-программы Arc Info, аналитические и экспериментальные работы в лабораторных условиях, а также методы интерпретации этих экспериментов.
Научная новизна:
Предложен новый подход по стабилизации биосферных процессов, базирующийся на регулированном преобразовании свалочного материала; обоснованы базовые показатели эффективного обращения с ТБО, определяемые их геохимическим составом, особенностью увлажнения, температурным режимом и взаимовлиянием реакционных процессов. установлены закономерности основных процессов происходящих в теле полигонов ТБО в зависимости от дисперсности свалочного материала и периода переработки. предложен принципиально новый подход к исследованию, оценке и прогнозированию экологической ситуации территорий крупных промышленных центров на основе комплексирования наземных и дистанционных методов. с учетом мирового опыта, разработаны принципы, являющиеся базовыми в вопросах обращения с ТБО, а также основными для реконструкции предприятий, перерабатывающих, утилизирующих отходы и работающих на вторсырье.
Практическая значимость работы заключается в том, что результаты исследований легли в основу официальных заключений по оценке и прогнозу изменения окружающей природной среды в зонах воздействия крупных промышленных и горнопромышленных комплексов в различных климатических зонах. По данным сопряженного дистанционного и наземного методов исследования проведена детальная апробация разработанной методики количественной оценки нарушенности территорий горнодобывающего комплекса и территорий крупных полигонов ТБО.
Комплексирование наземных и дистанционных методов исследования позволили создать матрицу относительных и интегральных показателей состояния природной среды, которая может стать основой прогноза изменения естественных экосистем.
7 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на международных, всероссийских и региональных конференциях, конгрессах и семинарах: 1,2,3-й Международной конференции "Ресурсовоспроизводящие.малоотходные и природоохранные технологии освоения недр"(Москва, 2002-2004 гг), на Международной конференции "Логическое управление технологическими процессами (Владикавказ, 1999 г), на Международной конференции "Информационная математика, кибернетика, искусственный интеллект в информациологии" (Москва, 1999 г), на Международной конференции «Освоение недр и экологические проблемы - взгляд в 21 век» (Москва, 2001 г), на
Международной конференции «Государственная экологическая экспертиза и оценка воздействия хозяйственной деятельности на окружающую среду на рубеже веков» (Москва, 2001 г), на Международной конференции «Современная Россия и мир альтернативы развития» (Барнаул, 2002 г), на третьей Международной конференции «Вулканизм, биосфера и экологические проблемы» (Туапсе, 2003 г), на Международной конференции «Стратегия развития минерально-сырьевого комплекса в 21 веке» (Москва,
2004 г); на 3-ем Международном конгрессе по управлению отходами (Москва, 2003 г); на Международном региональном совещании «Кислород и окружающая среда» (Таллин, 2001 г); на Годичном собрании ВМО (Москва,
2002 г) и др.
Фактический материал и личный вклад автора. В основу работы положены данные натурных (экспедиционных) исследований, полученных в период с 2000 по 2005 годы. Личный вклад автора состоял в постановке задач исследований, активном участии на всех этапах исследования, анализе и апробации разработанных методик и полученных данных, а также интерпретации результатов.
8 Публикации. Результаты исследований автора по теме диссертации опубликованы в 90 работах, в том числе в 5 монографиях и в 2 учебных пособиях, из них 30 публикаций в журналах рекомендованных ВАК.
Структура диссертации:
Диссертационная работа состоит из введения, 5 разделов и выводов, изложенных на 348 страницах текста, содержит 91 рисунок, 60 таблиц, список использованных источников литературы из 271 наименования.
Первая глава посвящена исследованию основных тенденций образования твердых бытовых отходов, анализу научных исследований в области управления ими, а также современным технологиям обращения с отходами.
Во второй главе приведены результаты исследований изменения климата и содержания кислорода в атмосфере под влиянием окисления ТБО и продуктов их разложения.
В третьей главе дан прогноз изменения окружающей природной среды в зонах действия крупных промышленных и горнопромышленных комплексов под влиянием твердых промышленных и бытовых отходов.
В четвертой главе представлены научно-методические основы целенаправленного управления ТБО и возможности преобразования их в полезную продукцию.
В пятой главе определены перспективы международного сотрудничества в области обращения с отходами. Даны базовые принципы в области обращения с отходами с учетом международного сотрудничества. Представлена эколого-экономическая модель эффективного обращения с отходами.
