Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Характеристика горных экосистем Северного Кавказа 11
1.1 Особенности функционировании природно-технических геоэкосистем в горных регионах. Деятельность промзоны Садонской группы рудников. 16
1.2 Нормативная и фактическая санитарно-защитная зона 18
1.3 Физико-географическая и гсолого-геохимическая характеристика района 20
1.3.1.Флора. Растительность. Животный мир:
1.3.2 Растительность - 25
1.3.3 Животный мир.
1.4 Загрязнение воздушного бассейна региона. 28
1.5 Транспортное загрязнение окружающей среды
1.5.1 Прогноз атмосферного загрязнения региона автотранспортным комплексом 34
1.5.2 Загрязнение окружающей среды при эксплуатации автодорог... 1.6 Экологическая опасность добычи теоматериалов. 42
1.7 Гидрогеоэкологическаи характеристика исследуемого региона 44
1.8 Качество поверхностных вод 45
1.9 Воздействие техносферы на здоровье населения в регионе 53
1.10 Цели задачи и методы исследований 57
ГЛАВА 2. Геоэкологические исследования на объектах геоэкосистемы «транспортный и горнопромыш ленный комплекс - окружающая среда - социум» 61
2.1 Исследование экологического риска в природно-техногенной системе 61
2.2 Исследование влияния параметров зон обрушения на загрязнение окружающей среды. 65
2.3 Исследование экологической опасности при движении транспортных потоков по Транскавказской автомагистрали 76
2.3.1 Эмиссия транспортных загрязнений в окружающей среде. 81
2.4. Исследование геоэкологической нагрузки на биосферу региона .84
2.5 Эмиссия пылевидных загрязнений в атмосферный бассейн
при движении транспортных средств 87
2.6 Экологические исследования на объектах с пылящей
поверхностью 91
Выводы по 2 главе 94
ГЛАВА 3. Исследование моделей экологического состояния природно-техногенных систем . 95
3.1 Концепция интегральной оценки и управления риском для окружающей среды 95
3.2 Модели и методы регулирования качеством геосферы
3.3 Критерии оценки уровня экологической безопасности при эксплуатации транспортных систем 102
3.4 Математические модели количественной оценки управления окружающей средой 105
3.5 Особенности моделирования загрязнении автотранспорта в горных экосистемах 108
Выводы по главе 3 112
ГЛАВА 4. Научно-технологические, технические, организационно-управленческие решения по предотвращению деградации биосферы региона
4.1 Пылеподавлепис при погрузочно-разгрузочных и доставочных работах ,..113
4.2 Нейтрализация негативного экологического воздействия подземных рудников на окружающую среду региона 116
4.3 Использование электрического способа очистки удаляемого из шахт воздуха 117
4.4 Снижение негативного влияния шахтных стоков на окружающую среду региона 125
4.5. Реализация требований санитарных норм на прилегающих к автодороге селитебных территориях 130
Выводы по главе 4. 146
Заключение 148
Литература
- Нормативная и фактическая санитарно-защитная зона
- Исследование экологической опасности при движении транспортных потоков по Транскавказской автомагистрали
- Критерии оценки уровня экологической безопасности при эксплуатации транспортных систем
- Использование электрического способа очистки удаляемого из шахт воздуха
Введение к работе
Актуальность темы. Проблемы экологической безопасности сегодня, как никогда, остро стоят перед человечеством. В особой мере они проявляются в горнодобывающей отрасли, являющейся одной из наиболее природоразрушающих источников вследствие ее многофункциональной деятельности.
Отличительной чертой многих горнопромышленных регионов России является экологическая напряженность, оказывающая значительное влияние на их социально-экономическое положение. Развитие научно-технического прогресса в значительной степени усугубляет уровень негативного воздействия на окружающую природную среду.
Быстрый рост автомобильного парка, особенно в условиях совместного функционирования рудоперерабатывающих комплексов с непременным автотранспортным обслуживанием, является мощным источником опасного загрязнения микробиосферы региона, приводящим к необратимым ландшафтным изменениям.
Исследования автора убедительно показали, что имеющийся научный задел недостаточен для достижения экологически безопасного состояния окружающей среды при функционировании природно-технической геоэкосистемы: «транспортный и горнопромышленный комплекс – окружающая среда – социум». Действующая нормативная база также не соответствует составу воздействия на окружающую среду, увеличению масштабов и темпов нарастания их интенсивности, а также степени экологической опасности. Методическое и информационное обеспечение решения экологических проблем проводится фрагментарно, а сами проблемы в своем большинстве имеют лишь локально содержательную постановку, не соответствующую системному характеру экологических исследований. Кроме того, не разработаны критерии оценки экологической безопасности освоения георесурсов. Недостаточно эффективно проводится геоэкологический мониторинг, не учитываются принципы его организации и проведения в условиях горных экосистем при совокупном воздействии автотранспортной и горно-индустриальной отрасли в сложно-структурных сочетаниях. Предложенные ведущими научными школами ИПКОН РАН, МГГУ, ЛГГУ, ЮРГТУ подходы сыграли исключительно большую роль в снижении экологической нагрузки на горные экосистемы. Однако не полностью охватывают решение вопросов, связанных с нормализацией качества биосферы при одновременном воздействии стационарных, пульсирующих и передвижных источников физико-химического загрязнения окружающей среды. К ним относится горная индустриально развитая агломерация с активной автотранспортной составляющей.
В связи с этим научное обоснование экологически приемлемых нагрузок на геоэкосистему горного региона с учетом формирующих химических, физических, ландшафтных и метеорологических факторов окружающей среды является актуальной задачей.
Целью работы является предотвращение деградации природной среды путем нейтрализации приоритетных физических и химических загрязнителей при функционировании природно-техногенной геоэкосистемы: « транспортный и горнопромышленный комплекс – окружающая среда – социум».
Для достижения поставленной в работе цели необходимо:
- провести критический анализ геоэкологического состояния региона при эффективном функционировании всех его элементов;
- определить приоритетные физические и химические факторы загрязнения и разрушения экосферы региона;
- установить закономерности развития негативных факторов во времени и в пространстве;
- выявить взаимосвязь и взаимодействие природоразрушающих факторов при функционировании системы с учетом метеорологических факторов местности;
- разработать способы минимизации или нейтрализации уровня негативного воздействия источников загрязнения от деятельности природно-техногенной геосистемы;
- определить точки мониторинга окружающей среды по приоритетным негативным факторам загрязнения геоэкосистемы;
- разработать механизм управления состоянием окружающей среды в регионе при эффективном функционировании элементов природно-техногенной геоэкосистемы.
Идея работы заключается в сохранении природного равновесия при функционировании природно-техногенной геоэкосистемы и создании оптимальных условий для устойчивого развития биоразнообразия, включая человека.
Методика исследований заключается в использовании многолетних статистических материалов специально уполномоченных государственных органов управления по контролю за охраной и воспроизводством природных ресурсов, в применении комплексного многофакторного анализа, проведении теоретических экспериментальных и производственных исследований, вероятностного анализа, теории рисков в экологии, математического анализа, моделирования и теории вариационного исчисления.
Научные положения, выносимые автором на защиту.
-
Опасное воздействие элементов природно-техногенной геоэкосистемы: «транспортный и горнопромышленный комплекс – окружающая среда – социум» на экокомплекс горного региона находится в прямой зависимости от объема вовлекаемых базовых компонентов биосферы (вода, воздух, почва), необходимых для обеспечения нормативов качества окружающей среды.
-
Уровень физического загрязнения (шум, вибрация) в составе экокомплекса горных территорий зависит от интенсивности движения автотранспортных средств и расстояния от дороги до объектов воздействия, причем уровень шума убывает по логарифмическому закону.
-
Управление качеством окружающей среды при функционировании природно-техногенной геоэкосистемы достигается применением способов, нейтрализующих или минимизирующих опасное воздействие техносферы на природную среду путем выборки их из предлагаемого арсенала.
Научное значение работы заключается в обосновании принятия оптимального решения в конкретных условиях горных экосистем при функционировании природно-техногенной геоэкосистемы: «транспортный и горнопромышленный комплекс – окружающая среда – социум» по обеспечению допустимых нормативов физического и химического воздействия техносферы для предотвращения дальнейшей деградации экосистемы и улучшения качества окружающей среды.
Научная новизна работы:
- установление взаимовлияния и взаимосвязи элементов и объектов геоэкосистемы при ее эффективном функционировании с учетом их развития во времени и пространстве;
- обоснование целесообразности создания и внедрения защитных шумоизолирующих устройств при предельной интенсивности движения автомобильного транспорта по Транскавказской автомагистрали;
- установление критериев качества окружающей среды по совокупному потреблению первичных ресурсов биосферы и деконцентрации загрязняющих среду ингредиентов;
- создание механизма управления эмиссией загрязняющих химических и физических компонентов от элементов и источников экокомплекса в окружающую среду с целью их нормализации или полной нейтрализации.
Практическое значение работы определяется созданием эколого-математического аппарата и базы экологических требований к объектам и элементам действующей геосистемы, механизмом выбора и применения необходимого решения для получения желаемого эффекта. Предложены эффективные средства очистки удаляемого из шахты воздуха и предложена доступная схема первичной очистки шахтных вод от тяжелых металлов и взвешенных частиц. Разработана принципиальная модель управления экологией и физическими загрязнениями окружающей среды при высокой интенсивности движения автотранспортных средств по автомагистрали в стесненных горных долинах. Принятые практические решения по нейтрализации и минимизации вредного экологического воздействия на окружающую среду эффективно могут быть применены в аналогичных условиях горно-индустриальных агломераций природно-техногенных экокомплексов.
Обоснованность и достоверность научных результатов подтверждается высокой репрезентативностью анализируемых статистических данных государственных органов контроля и охраны окружающей природной среды (Государственный доклад по охране окружающей природной среды 1992-2003гг.), удовлетворительной сходимостью (80-85%) теоретических расчетов с данными производственных экспериментов, а также положительными результатами внедрения разработанных технологических решений по нейтрализации и минимизации физико-химических загрязнений объектов и элементов горно-индустриального экокомплекса.
Реализация работы. Результаты исследований на автомагистрали использованы проектными организациями ОАО «Кавказцветметпроект» и «Дорпроект» при выборе и обосновании технологии экологизации горнопромышленного и территориального комплекса, а также при реализации принятой автодорожным ведомством «Декларации безопасности Транскавказской автомагистрали».
Апробация работы. Основные научные положения диссертации и результаты докладывались и получили одобрение на научно-технических конференциях и семинарах кафедры экологии Северо-Кавказского горно-металлургического института (государственного технологического университета) в 2000-2005 гг. и на Международных чтениях «Белые ночи» (С.–Петербург 2004-2005гг.), а также одобрены коллегией Министерства автомобильных дорог и транспорта РСО-Алания.
Публикации. По теме диссертации автором опубликованы 12 статей, в том числе имеется патент.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 149 стр. с 26 рисунками и 43 таблицами и состоит из введения, 4 глав, заключения, приложения и списка использованных источников из 107 наименований.
Нормативная и фактическая санитарно-защитная зона
Промзоны Садонских свинцово-цинковых предприятий: рудников «Са-дон», «Архон», Мизурской обогатительной фабрики расположены в узком Алагирском ущелье с межгосударственной Транскавказской автомагистральной дорогой, соединяющей г; Алагир, Республики Северная Осетия-Алания и г. Цхинвал, Республики Южная Осетия. Добываемая в рудниках руда транспортируется автосамосвалами со всех рудников комбината в Мизурскую обогатительную фабрику, расположенную в 100 м от автомагистрали. Здесь идет обогащение добываемой руды до уровня концентрата с содержанием металла 45-60 %, которая ведомственным транспортом в специальных емкостях — «стаканах» отправляется на переплавку на завод «Электроцинк» в г. Владикавказ. Рудники «Садон», «Верхний Згид», «Холст», «Архон» расположены в радиальных ущельях по отношению к главному Алагирскому ущелью, по которой протекает р. Ардон. Из одноименных рудникам ущелий вытекают ручейки, впадающие в реку Ардон. Вытекающие шахтные воды без очистки попадают в реку Ардон загрязняя ее. По результатам металлометрической съемки содержание свинца н цинка в районе г. Алагир достигает де 18 сятки ПДК рыбохозяйственного назначения. В период обильных дождей или снеготаяния, весной, уровень загрязнения воды в р. Лрдон тяжелыми токсичными металлами заметно возрастает по причине усиления природного выщелачивания из закладок, камер, пустот и других горных выработок.
Руду из рудников доставляют на Мизурскую обогатительную фабрику автосамосвалами. Прежде из рудников «Садон» и «В. Згид» руду на обогатительную фабрику доставляли вагонетками по подвесной канатной дороге. Средняя длина транспортировки руды из рудников составляет 10-20 км. По горным дорогам со щебеночным покрытием или скальным основаниям, с содержанием свободного кремнезема до 70 %. При перевозке руды в транспортных средствах из бункеров рудников наиболее богатая рудная мелочь осыпается на автодорогу из неплотностей кузовов автомашин, которая при дождепадах смывается, частично переходит в растворенное состояние и стекает в реку, повышая уровень загрязнения воды в ней. Другая часть на дороге переходит в атмосферу и при порывах долинного или горного ветров насыщает окружающий воздух токсичными и вредными веществами. Из всех рудников комбината отработанный запыленный воздух выдается мощными осевыми или центробежными вентиляторами на дневную поверхность. По данным исследований ученых СКГМИ запыленность выдаваемого из шахт отработанного воздуха превышает предельно допустимые нормы в десятки раз [3,4, 5].
Вследствие такого запыления околоштольневого пространства фракции пыли оседают на биоту и поверхность, дополнительно загрязняя окружающую среду. Повышенное загрязнение приводит к деградации растительного покрова на первых десятках метров от источника выбросов рудничного газа и ослаблению его на более дальних участках от вентиляционных выработок. Поэтому снижение негативного воздействия этого опасного источника загрязнения окружающей среды является актуальной задачей исследований.
В ущельях, на возвышенных террасах размещаются жилые постройки горнорабочих, социальная инфраструктура, коммунальное хозяйство и горные аулы, где помимо работы на рудниках семьи горнорабочих занимаются скотоводством и земледелием. Общее количество населения, вовлеченного в зону деятельности этого индустриального комплекса в ущелье достигает 5000 человек.
Поскольку по склону ущелья проложена государственная транскавказская транзитная автомагистраль, уровень вредного воздействия от него при движении транспортных средств создает опасные экологические условия для населения как по химическим загрязнениям в виде токсичных и вредных газов - продуктов неполного сгорания топлива, и автодорожной пыли за счет взаимодействия транспортного средства и автодороги, так и в виде физического загрязнения окружающей среды шумом, вибрацией, инфразвуком и др.
Учитывая, территориальную близость расположения иромпдощадок горных объектов к Транс кавказской, автомагистрали с интенсивностью движения 45-50 авт/час, уровень физического загрязнения в сочетании с полиметаллической силикозоопасной токсической пылью приводит к сложному экологическому воздействию на организм человека, граничащего с критической по токсикологическому фактору и уровню дискомфорта, создаваемого шумовым фактором.
Поэтому научное обоснование решений по снижению вредного физического и химического воздействия от источников при функционировании природно-техногенной системы для достижения нормативов качества окружающей среды в этой зоне является актуальной и своевременной задачей.
Действующая промышленная зона имеет многоотраслевое функциональное назначение. Количественно в промзоне преобладают рудоскладские, автотранспортные элементы, значительна доля территории, приходящейся на прочие объекты (складские, хвостохранилища, отвалы горных пород, административно-бытовые и коммунальные объекты и пр.), составляющие до 40%, причем большая часть площади приходится на складские объекты. І.2
Исследование экологической опасности при движении транспортных потоков по Транскавказской автомагистрали
Добыча полиметаллических руд Северного Кавказа осуществляется на месторождениях Садона, Квайсы, Урупа, Тырныауза. Урановую руду извлекали на Бештаугорском и Быкогорском месторождениях.
Добыча минерального сырья с использованием оптимальных экологических технолого-экономических решений является важнейшей частью проблемы охраны окружающей среды посредством более полного и комплексного освоения недр. В решении задач этой проблемы болыпое значение имеют труды М.И. Агошкова [28], И.В. Мельникова [29], К.Ы. Трубецкого [30], И.Д. Алборова [31], Голика В.И. [31], А.И. Арсентьева, П.П. Бастана, Э.И. Богуславского, Н.Н. Блошина, А.Е.Воробьева [32, 35], В.И. Голика [32, 33, 34], Ф.Г. Грачева, Н.В. Дронова, Ю.В. Демидова, В.В. Ершова, Л.А. Зейнул-лина, Н.В. Калмыкова, Д.Р. Каплунова, А.А. Кавтаськина, И.А. Ковалева, Е.А. Котенко, В.В, Кравцова, Д.П. Лобанова [35], Г.Г. Ломоносова, Е.И. Панфилова, В.И. Хомякова, А.А. Петросова, В.А.Симакова, В.А.Шестакова [36, 37], В.Г.Шитарева, В.А. Щелка нова, и др.
По оценке специалистов добыча руд черных, цветных и редких металлов в течение последней четверти XX в превысила 150 млрд. т. Быстрый рост добычи и переработки минерального сырья обусловлен, во-первых, все увеличивающимися потребностями в главных элементах, составляющих материальную основу цивилизации, во-вторых, -—- ростом числа элементов, находящих свое применение. Увеличение объемов добываемой и извлекаемой на поверхность горно-рудной массы обусловлено и вовлечением в эксплуатацию более бедных месторождений, а также месторождений со сложными горнотехническими условиями эксплуатации, влекущими за собой значи 44 тельное разубоживание руды. В связи с этим, все более усложняются применяемые технологии, одним из назначений которых является комплексное использование извлеченного из недр горно-рудного сырья, которые становятся более интенсивными, агрессивными и энергоемкими.
Проблема защиты окружающей среды от вредного, а порой губительного воздействия хозяйственной деятельности человека в последнее времяп приобрела особую остроту. Уровень этой проблемы возрос до государственных масштабов и пересек региональные границы.
В; пустотах месторождений. Северного Кавказа сформированы техногенные месторождения руд, в- которых содержание полезных компонентов сравнимо с содержанием их в уже разведанных. На Садонском руднике (Северная Осетия) в закладке содержание полезных компонентов превышает нынешнее плановое: в 2-4 и более раз. Их количество сопоставимо с запаса ми еще неотработанной части месторождения. Так, на Садонском руднике в 5 млн. м3 пустот оставлено 2 млн. т полиметаллических руд. Минералы легко выщелачиваются из руд водами, вынося в гидросферу десятки и сотни т минералов, в том числе полезных компонентов [30-33]:
Количество твердых отходов добычи и переработки четырех классов опасности достигает 7 млн. т. Только в г. Владикавказе накоплено более 150т отходов, содержащих кобальт, более 180 т о содержащих селен и ртуть, около 1,5 т отходов, содержащих.торий.
Установлено, что состояние окружающей среды PC О-Алания, определяется, в основном, отходами добычи и переработки минералов и, в значительно меньшей мере, перерабатывающими минералы технологиями [22,23].
Всего на садонских рудниках образовано свыше 5 млн. м3 пустот, где потеряно до 700 тыс. т РЬ, 1 млн. т Zn, тыс. т других металлов. На площади около 250 га в отвалах накоплено более 25000 т РЬ, 8000 т As, 600 т Zn, 4700 т Se, 2600 т Си, 350 т Hg и т.д. В отвалах хранятся более 7,5 т радиоактивного тория с уровнем активности 100 - 400 мкР/ч. В PC О-Алания руды с содержанием радиоактивных компонентов организованно добывают и перерабатывают в составе полиметаллического комплекса более 150 лет. При объемах сбросов в окружающую среду до 4 млн. м3/год очистке подлежит до 0,5 млн. м /год причем технология очистки не обеспечивает извлечение из стоков тяжелых металлов. Превышение ПДК достигает по цинку - 400 раз, по меди - 40 раз, по свинцу - 15 раз, по нитратам - 250 раз. Шахтные воды, сбрасываемые в гидросферу, следует рассматривать как жидкую металлосодержащую руду. Существующие в настоящее время инженерные решения позволяют рентабельно извлечь находящиеся в водах металлы, при чем после такой обработки шахтные:воды становятся менее опасными для окружающей среды [30, 32].
Разрушение экосистемы продолжается и после извлечения руд на поверхность и складирования в отвалах. Площадь Унальского хвостохранилища - 61 га, количество отходов - около 300 тыс. т. Площадь Фиагдонского хвостохранилища- 56 га, количество отходов - более 2303 тыс. т. Отвалы Ga-донского СЦК объемом 230 тыс.м , карьеров «Мукуланский», «Высотный» и хвостохраиилищ Тьфныаузского вольфрамомолибденового комбината объемом 220 млн.. м участвуют в развитии оползней, оврагов и размывов субальпийских и горных грунтов. Хвостохранилища обогатительных фабрик занимают пойменные земли и представляют дополнительную угрозу окружающей среде, т.к. в технологии обогащения применяются цианиды и свободная кремнекислота. Тонкоразмолотая в процессе обогащения кварцевая составляющая заі-рязняет атмосферу, гидросферу, литосферу и биосферу в целом.
Анализом опыта предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых Северного Кавказа установлено, что в цепи добычи и переработок. степень загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами возрастает примерно на 2 - 3 порядка. В 1995 г. из почти 20 тыс. т выбросов от стационарных источников на минералы приходится 8,4 тыс. т кадмия, свинца, цинка, меди, мышьяка и др. Загрязненные металлами воды активно участвуют в формировании экологического состояния не только горного региона, но и всей акватории Каспийского моря.
Критерии оценки уровня экологической безопасности при эксплуатации транспортных систем
Загрязнение окружающей среды транспортом происходит в результате непрерывного, а также аварийного поступления в нее вредных веществ, других негативных явлений, связанных с разрушением целостности транспортной системы.
Придорожные земли находятся под непосредственным воздействием движущегося транспорта и загрязняются как отходами переработки горючесмазочных материалов, так и продуктами перевозимых грузов, а в аварийных ситуациях загрязнения окружающей среды приобретают катастрофический характер, нередко приводящий к продолжительной деградации природной среды, достигающей уровня экологического бедствия.
Проблематичными с позиций возникновения экологических аварий являются случаи резкого увеличения интенсивности движения и связанным с этим увеличением уровней сверхнормативных нагрузок на участок дороги, а также транспортных загрязнений и шума на придорожных территориях. Наиболее пагубное влияние на экосистему в районе действия автодороги, как указывалось в первой главе, оказывают отработавшие газы транспортных средств.
Источником загрязнения окружающей среды являются также процессы испарения, которые широко распространены в транспортных системах. Закономерность молекулярного переноса при испарении вещества с открытой поверхности агрегатов в окружающую среду (из топливного бака или поплавковой камеры) описывается законом Фика, который выражается формулой [64].
Износ покрытия автодороги, деталей и т.д., происходящий в результате трения, является причиной дополнительного загрязнения воздуха, воды и почвы минеральной пылью, резиновой крошкой, частицами металлов, включая свинец, медь, цинк, кадмий, никель, асбестосодержащими частицами фрикционных материалов, используемых в транспортных средствах (диски сцепления, тормозные колодки). Установлено, что износ и разрушение дорожных покрытий является главным источником загрязнений водного стока. Исследованиями установлено, что на транспортных предприятиях г. Владикавказа в среднем на единицу подвижного состава приходится до 100кг сбросов в поверхностные водоемы в год, в том числе сухой остаток 70, хлориды 19, сульфаты 5j взвеси 2, остальное 4. Образуется большое количество ила и грязи, содержащих много вредных примесей, в том числе нефтепродукты и тяжелые металлы [61-62].
Автодороги всех категорий приводят к так называемому ландшафтному загрязнению, к разрушению местообитания организмов и нарушению ре-генерационной способности: природных ландшафтов. Основная причина ландшафтных нарушений - воздействие на окружающую природную среду автодороги как инженерного сооружения, которое создается в виде рассечения природной среды дорожным полотном, снижение продуктивности почв; развитие геодинамических процессов (эрозия, оползни, суффозия и т.п.), что приводит к подтоплению, осушению уровня грунтовых вод. Экосистемы на придорожных участках деградируют в результате чрезмерного химического, физического (шум, вибрация) и энергетического загрязнения почвы. В полосах отвода дороги возникают ландшафты с нарушенными экосистемами, особенно это очевидно на автодорогах с интенсивным движением транспортных средств, перевозивших песчано-гравийную составляющую или горную массу. Так, например, в течение 10-летней эксплуатации карьера «Му-куланский» Тырныаузского ВМК с 1979 по 1989 гг. лесистость в зоне действия дороги по которой двигались преимущественно «Камазы» и «Белазы» снизилась на 10-15% по сравнению с базовым годом [65-67]. По мнению исследователей [68-69, 67, 67] здесь действуют такие факторы как барьерный (откосы, насыпи, выемки, уклоны); физический (шум, вибрация, свет от движущегося транспортного потока), пугающие и беспокоящие животных и нарушающие их среду обитания; химическое загрязнение флоры и местообитания фауны и столкновения биоты с транспортными средствами.
В целом воздействие дороги на окружающую среду может быть представлено следующими негативными последствиями: оврагообразование, эрозия, увеличение размывания грунта, изменение растительности из-за понижения уровня грунтовых вод, вынос плодотворного грунта в водоемы, суффозия, деградация растительности выше по уклону из-за обратной эрозии. Только учет всех прямых и косвенных факторов воздействующих на экосистему при эксплуатации автодорог, особенно в условиях горных территорий позволит сохранить природное равновесие окружающего мира и обеспечит устойчивое его развитие.
Экологическая нагрузка на биосферу региона определяется совокупностью техногенной и фоновой нагрузки, которая приходится на определенную территорию. Она не может превышать экологическую техноемкость биосферы, количественно равной максимальной (предельно допустимой) техногенной нагрузке, которую может выдержать и переносить в течение длительного времени совокупность экосистем без нарушения их структурных и функциональных свойств.
При продолжительном воздействии предельных нагрузок на экосистемы наступает процесс трансформации экосистем в целом под действием горнопромышленного, транспортного, жилищно-коммунального и социально-индустриального комплекса. По мнению [66, 70-72] процесс трансформации экосистемы в целом под действием техносферы схематично можно представить как последовательность определенных стадий (рис. 2.3 и 2.4)
На горных предприятиях непрерывно перемещаются транспортные потоки с рудой, материалами, средствами взрывания, оборудованием, лесом и т.д. Кроме того, в горно-индустриальных ущельях проходя автотранспортные коммуникации, связывающие зоны отдыха, или Евразию, такие как Транс-КАМ, Военно-грузинская, Тебердинская и Эльбрусская автодороги.
Внутриплощадочные дороги, как правило, имеют щебеночное покрытие, а магистральные - асфальтовое. При транспортировке горной массы руда осыпается и размалывается колесным транспортом на мельчайшие частички, выносится ветровым потоком и загрязняет окружающую среду, ухудшается качество атмосферы, а в виду ее токсичности - силикозоопасные она способствует развитию легочных заболеваний у населения и животных. Исследованиями ученых Кабардино-Балкарского университета было установлено наличие силикоза у животных в зоне влияния атмосферных загрязнений Тырныа-узского вольфрамомолибденового комбината. В поселке Былым при забое баранов в легких прослеживается окаменелость, связанная с вдыханием минеральной пыли.
Экспериментально установлено, что загрязненность воздуха пылью и газами в околодорожном пространстве зависит от многих факторов, главными из которых являются интенсивность движения, дорожное покрытие, перевозимый материал и метеорологические показатели. Результаты определения запыленности на одной из магистральных автодорог, по данным И.Д. Албо-рова приведены в табл. 2.9
Использование электрического способа очистки удаляемого из шахт воздуха
На акустическую эффективность шумозащитного экрана влияют его геометрические размеры (высота, протяженность), положение экрана относительно источника шума и защищаемых объектов, акустические свойства экрана. Длина экрана определяется не только протяженностью защищаемой территории, но и необходимостью ослабления влияния дифракции звуковых волн, возникакшшх на боковых краях экрана и ограждения объектов от свободного прохождения звука за границами экрана. Расстояние между проезжей частью дороги и экраном должно быть минимальным с учетом безопасности движения и условий нормальной эксплуатации дороги.
На рис. 4.5 представлена конструкция шумозащитного экрана, который позволяет обеспечить соблюдение требований санитарных норм как в настоящий период, так и на перспективу до 2015 года. Проектируемый шумозащитный придорожный экран н пос. Мизур Республики Северная Осетия-Алания РФ. Монтажная схема сборки придорожного шумозащитного экрана из звукоизолирующих панелей «Тишина».
К используемым для. шумозащитных экранов материалам предъявляются требования по токсичности. Выделения в окружающую среду вредных веществ не должно превышать предельно допустимые концентрации для атмосферного воздуха. Материалы должны быть биостойкими и стойкими к атмосферным воздействиям, влиянию выхлопных газов автомобилей, моторных масел и противогололедных реагентов
Для; рекомендуемого акустического экрана используются; панели звукоизолирующие «Тишина-1» и «Тишина-3» (сертификаты соответствия № 030006.024/18-002 и №03.0006.024/19-002) изготовленные в соответствии с ТУ 5763-002-07501449-00.
Одной из важнейших экологических проблем человеческого общества на современном этапе остается создание сбалансированных равновесных отношений с окружающей природной средой. Научный анализ опыта взаимоотношений человеческого общества и окружающей природной среды дает возможность прогнозировать допустимый уровень хозяйственной деятельности населения Земли с учетом сохранения основных свойств биосферы. Имеющаяся база геоинформационных данных не позволяет проигрывать возможные сценарии предполагаемых взаимоотношений из-за ограниченности контролируемых параметров экосферы на глобальном уровне. Мониторинговые наблюдения объектов локального уровня, отличаются многофункциональным характером, так как экологические факторы являются исходными для проектирования объектов. Это позволяет распознавать все формы пороговых возмущений и деградаций окружающей среды и дает возможность принятия мер по реабилитации экосистемы и возвращения ее в устойчивое состояние.
Горные территории являются объектами особой заботы социума из-за ограниченных эколого-ресурсных возможностей по сравнению с равнинными зонами и большой значимости в жизни людей.
Северный Кавказ является горно-равнинной территорией, все административные образования его в той или иной мере включают горные ландшафты, являющиеся объектами особой заботы и взвешенного отношения. Учитывая более высокие экологические требования к горным экосистемам необходимо, чтобы в них все виды хозяйственной деятельности (включая недропользование в виде получения металла из минерального сырья, сконцентрированного в горах) максимально удовлетворяли экологическим нормативным требованиям и передовым технологиям, современного производства,
В настоящей диссертационной работе авторомна основе теоретических исследований, постановки натурных экспериментов, лабораторных изысканий, математического, физического и др. способов моделирования процессов и работ, статистического анализа получены материалы с обработкой их на ЭВМ. В основе модели устойчивого развития рассматриваемой природно-технической: геосистемы: «транспортный и горнопромышленный комплекс -окружаюая среда.— социум» лежит дискретная составляющая. Каждая из составляющих биосферы не должна превышать рамки научно обоснованных нормативных пара метров: Известно, что уровень фона по каждому ингредиенту играет важную роль в определении эффективности фактически применяемого нейтрализирующего средства и способа. Поэтому качество окружающей среды по всем химическим загрязнителям должно удовлетворять требованиям формулы:
Таким образом, на всех источниках пылегазовыделения предлагаемые автором: диссертационной работы средства должны удовлетворять такому качеству атмосферы, использование которого г обеспечивает уровень загряз нения, не превышающего Ср .
С учетом этого автором разработана классификация химических источников загрязнения экосферы региона и способов обеспечения нормативов качества окружающей среды (табл.,4.13) и схема реализации в условиях функционирования;горнопромышленных и транспортных комплексов Северо-Кавказского региона;
Выполнение рекомендуемых вмоделимероприятий-и средств позволяет поднять уровень экологического благополучия на каждом конкретном технологическомп процессе и окружающей атмосферы в целом; до уровня нормативных требований и ниже; Это достигается путем внедрения системы управления экологической безопасностью с обратной связью, которая позволяет включить в базу данных все средства и способы экологизации физических и химических факторов действующей системы, разработанные автором по пылегазонейтрализации процессов, транспортного оборудования и пылящих поверхностей, а также снижению уровня шума, вызванных функционированием природно-технической геосистемы: «транспортный и. горнопромышленный комплекс - окружающая среда - социум» (рис. 4.9).
Похожие диссертации на Улучшение состояния биосферы горных экосистем нейтрализацией горно-промышленного и транспортного загрязнения
