Введение

Актуальность темы

В наше время проблему восстановления территорий нарушенных горно-добывающей деятельностью рассматривали многие ученые.

Так, некоторые ученые предлагали полностью возвращать земли в прежнее состояние. Утилизация отвальной породы - одно из направлений прекращения вредного воздействия терриконов на окружающую среду. Помимо известных способов использования породы с целью получения строительных материалов и удобрений, новые направления утилизации пока не разработаны. Не изучен химический состав отвальной породы на предмет наличия в отвалах угольных шахт запасов некоторых металлов, сравнимых по объему с природными месторождениями полезных ископаемых, получение которых для Украины могло бы быть экономически выгодным. Тем более, что в настоящее время многие минеральные ресурсы уже почти исчерпаны, и это является одной из глобальных экологических проблем. Поэтому именно сейчас целесообразно рассматривать техногенные отходы как альтернативный вариант пополнения природных ресурсов. Этот принцип довольно прочно укоренился в сознании горняков.

Другое мнение - на нарушенных территориях следует создавать парки, базы отдыха, агрокультурного площади, т.е. изменять управления территорией с наибольшим эффектом для человека. Еще одна группа ученых считает, что вообще восстанавливать нарушенные территории не следует, ведь со временем технологии позволят разрабатывать даже отходы добычи руд. Тем не менее, у каждого из этих подходов есть свои недостатки. Для первых необходимо такое финансовое вливание, что стоимость произведенного продукта увеличится на несколько порядков. Другой недостаток - необратимость природных процессов. Создание новых культур биогеоценозов на нарушенных территориях также требует значительных средств и значительных человеческих усилий. Все указанные подходы имеют право на существование и применение, однако я предлагаю технологию, которая учитывает интересы землевладельцев, местного населения, власти, землепользователей, улучшает состояние окружающей среды и способствует восстановлению разнообразия. Основными принципами технологии является создание ландшафтных парков, которые бы объединялись в цепи.

В связи с вышеизложенным, возникает актуальная научно-прикладная проблема разработки теоретических и практических основ восстановления породных отвалов Донбасса до уровня естественных с целью повышения уровня экологической безопасности окружающей среды. Решению этой проблемы путем разработки новых направлений утилизации, а также усовершенствование рекультивации поверхности отвалов и посвящена магистерская работа.

Цель и задачи исследования

Цель работы - повышение уровня экологической безопасности в регионе на основании разработки методологии восстановления породных отвалов Донбасса новыми способами усовершенствования горнотехнической рекультивации поверхности отвалов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Оценить изменения природных компонентов и определить сущность техногенной опасности при геохимические трансформации ландшафтов под влиянием терриконов.

2. Разработать классификации терриконов с учетом эндогенных и экзогенных условий их образования и с оценкой их техногенной опасности, которые позволят экономически и экологически обосновывать использование методов их утилизации или рекультивации.

3. Установить параметры и закономерности физико-геологических и геохимических процессов в терриконах и определить направления и способы использования этих процессов для целей утилизации отвальной породы и, соответственно, для обеспечения экологической безопасности в регионе.

4. Обосновать теоретические основы комплексной безотходной утилизации терриконов, как одного из направлений повышения уровня экологической безопасности.

5. Разработать технические средства и технологические решения, снижающие стоимость и объем работ по рекультивации терриконов.

6. Определить биологическую продуктивность рекультивированных терриконов как критерий оценки эффективности восстановления териконових ландшафтов и степени снижения техногенной опасности.

Основной задачей магистерской работы следует признать изучение развития заповедных экосистем при разном режиме охраны на территориях особой охраны.

Идея работы заключается в использовании закономерностей физико-геологических и геохимических процессов, происходящих породных отвалах, в целях их восстановления до природного, экологически безопасного состояния.

Научная новизна

1. Обосновано принципиально новое направление рекультивации породных отвалов.

2. Впервые предлагается сочетать использование терриконов в двух направлениях - как место для развлечений и оздоровления, а также как источник энергии и тепла.

3. Новые методические подходы к оценке степени восстановления нарушенных территорий до уровня естественных, основанные на определении биологической продуктивности рекультивированных терриконов, которую выбрали в критерий оценки их экологической безопасности.

Полученные результаты позволили обосновать следующие научные положения:

1. В результате появления терриконов происходит трансформация природных кальциевых ландшафтов Донбасса в экологически опасные антропогенные сернокислые. Серная кислота и ее соединения, образующиеся при окислении имеющегося в терриконах пирита, переводят тяжелые металлы и радиоактивные элементы минералов отвальных пород в подвижную форму, а водная эрозия, усиленная конической формой отвалов, способствует их миграции на территорию, прилегающую. Результатом столкновения двух миграционных потоков (антропогенного сернокислого и природного кальциевого) является создание на значительной площади физико-химических и биогеохимических барьеров накопления в почвах и растениях в аномальных концентрациях Co, Ni, Cu, Zn и других элементов-загрязнителей.

2. Эффективным способом снижения экологической опасности породных отвалов является их поэтапная (согласно геохимической активности) утилизация, при этом первыми целесообразно перерабатывать объекты высотой 50 м и более с длительной стадией окисления пирита как постоянные источники загрязнения окружающей среды токсичными элементами; одновременно надо утилизировать свежее отсыпан отвалы, на которых еще не начался процесс окисления; старые перегоревшие терриконы утилизируют вторую очередь, а терриконы, горящие перерабатывают после их полного геохимического перехода в состояние «перегоревшие».

3. Снижение экологической опасности терриконов, сохранение полезных элементов в отвалах для будущего использования обеспечивается биологической рекультивацией их поверхности позволяет ускоренно, экологически целесообразным путем создавать в условиях техногенного экотопов новые временные почвы и устойчивы фитоценозы с уровнем биологической продуктивности близким к среднему зонального (3 м3/га). Эколого-экономический результат усиливается с помощью предложенного экранирование верхушки плоских отвалов смесью пород с речным илом.

4. Формирование системы заповедников и функционирования составляющих ее элементов необходимо для сохранения разнообразия природных экосистем и генофонда живых организмов. Разработка программы управления должна основываться на выявлении двух составляющих: с одной стороны - разнообразия природных условий региона, с другой - возможности его сохранения, зависящих от социально-экономических условий окружающих территорий.

Обзор исследований и разработок по теме

В статьях журнала «Уголь Украины» этой проблемы были посвящены следующие статьи:

1. Комплексное решение экологических проблем в крупных промышленных регионах.

2. Перспективы и направления развития угольной промышленности.

3. Некоторые особенности горения терриконов Донбасса и т.д.

Были также некоторые разработки по данной проблеме в ДонНТУ на кафедре природоохранной деятельности с предыдущими студентами: предложенные методики принятия технологических решений по использованию породы отвала; был сделан прогноз изменения параметров породных отвалов угольных шахт; предложены мероприятия по снижению негативного влияния породных отвалов на окружающую среду.

В городе Киеве Советом по изучению производительных сил Украины НАН Украины во главе со Снежной Е.Ю., была опубликована статья - «Проблемы и направления обеспечения развития рекреационных зон промышленного город».

Тема моей магистерской работы очень актуальна на сегодняшний день, но достаточно не изучена, так как требует значительных материальных вложений.

Проектные решения

Активный поиск оптимальных моделей устойчивого землепользования техногенных территорий свидетельствует о необходимости экологической реставрации нарушенных экосистем, внедрение новых (мало затратных и без потерь) форм заповедных резерватов, интеграцию возобновляемых территорий в социально-экономическое развитие регионов с использованием опыта и традиций местного населения и с учетом его интересов. Для обеспечения устойчивого развития территорий могут применяться природные и эффективные антропогенные механизмы восстановления через экологическую сеть, рациональное землепользование. Необходимость активизации природных процессов восстановления, благоустройства и озеленения территории, рост рекреационных потребностей местного населения требуют развития форм землепользования территории, интеграции объекта в экологическую сеть, повышение статуса объекта природно-заповедного фонда.

Создание проектов озеленения населенных пунктов, парков, скверов и т.д., регулируется строительными нормами и правилами. Они ориентированы на обеспечение рекреационных потребностей жителей.

Создание заповедных территорий, развлекательных и оздоровительных комплексов с целью восстановления экосистем и биоразнообразия является новым направлением проектной деятельности. Практически нельзя найти разработок типовых решений или нормативных документов, регламентирующих эту деятельность.

Для реализации проекта необходимо выполнить следующие действия:

Рисунок 2 - Этапы реализации проекта

(анимация: объем - 102 КБ; размер - 416x611; количество кадров - 13;
количество циклов повторения - 5.)

Вывод

Снижение негативного воздействия производственной деятельности на окружающую природную среду является одной из основных задач эколого-экономической деятельности шахты.

Накопление отходов и загрязнения ими природной среды в связи с развитием производительных сил не является неизбежной закономерностью. Напротив, достижения научно-технического прогресса, развитие науки и техники создают необходимые предпосылки для эффективного решения проблемы отходов и предотвращения их негативного воздействия на природную среду. Однако в проведении работ в этой области имеются большие трудности, поскольку здесь пересекаются задачи различных отраслей и ведомств. Проблема комплексного и многоцелевого использования терриконов при всей ее актуальности еще мало изучена.

Но высокие показатели этого процесса могут быть достигнуты при осуществлении хозяйственной деятельности в том случае, если они основаны на следующем: экологических проблем тем меньше, чем меньше вмешательство в естественные процессы, чем меньше преобразования природных систем.

Здесь следует отметить, что каждая естественная система входит как подсистема в систему более высокого уровня, вплоть до геосистемы Земли. Можно проследить, например, такую модель: экосистема ->ландшафт -> зона -> биосфера. Если каждая экосистема - компонент другой системы, которая саморегулируется, то все повреждения могут быть преодолены самой биосферой. Биосфера имеет значительный восстановительный потенциал и может оживить любую территорию на Земле. Именно это я предлагаю сделать практически: осуществить естественное восстановление экосистем отвалов карьеров, есть, у природы есть свой план восстановления, с которыми планы человека не всегда совпадают .. Если следовать в разработке новых методов и технологий методам самой природы, можно главную работу возложить на нее. Природа не ошибается, осуществляет свои мероприятия очень экономно и последовательно. Правда и здесь бывают узкие места. Например, необходимо несколько десятков лет, чтобы доставить семена горных видов за сотни километров в отвалы, где они нужны. Вероятность такого явления очень мала. Человек может осуществить следующие меры в сутки. Залог успеха, таким образом, будет в следовании следующем: чем больше природная составляющая в применении технологии, тем лучше результат.

Хочется верить, что святое дело охраны и восстановления родной природы распространяется нашим промышленным краем, всей Украиной и за ее пределами. Вместе с тем, мы ясно осознаем, что для этого надо приложить много усилий в создании, прежде всего, научной основы восстановления геосистем.

Требует развития теория выбора территорий, создание адекватных условий для восстановления геосистем на последних стадиях горнодобывающих технологий, оценки эффективности режима, формирование иерархических уровней природных систем, отдельных компонентов геосистем. Необходимо разработать общую методологию влияния на вторичные геосистемы, методы и технологии, обеспечивающие наилучшие результаты.

Использование породных отвалов принесет не только экологический, но и экономический эффект.

Список литературы

1. Шпар А.Г. Науково-методичні рекомендації щодо поліпшення екологічного стану земель, порушених гірничими роботами. Дніпропетровськ, 2007 – с. 86-110.

2. Ландшафтные парки Донбасса – экологические жемчужины края [Электронный ресурс]:
http://lifecity.com.ua/?l=news&mod=view&id=3139

3. Николин В.И., Матлак Е.С. Охрана окружающей среды в горной промышленности. – КД: Вища школа. Головное издательство, 1978. – C. 172-186.

4. Зборщик М.П., Осокин В.В. Предотвращение самовозгорания горных пород. К.: Техника, 1990, -176с.

5. Панов Б.С. Глубинные разломы и минерагения линеамента Карпинского с позиций синэргетического анализа. –Киев. Препринт ИГМР НАН Украины, 1994. –72с

6. Панов Б.С. Техногенные месторождения минерального и нетрадиционного сырья Украины и Донбасса [Электронный ресурс]: http://www.bestreferat.ru/referat-96560.html

7. Е.Г. Нечаева, Н.Д Давыдова. Принципы изучения природной и техногенной динамики ландшафтов сибири.

8. Смірний М.Ф., Зубова Л.Г., Зубов О.Р. Екологічна безпека териконових ландшафтів Донбасу: Монографія. – Луганськ: Вид-во СНУ ім. В.Даля, 2006. – C. 182–202.

9. Национальный доклад о состоянии окружающей природной среды в Украине в 2000г. Министерство экологии и природных ресурсов Украины. Киев, 2001г.

10. Экологическая обстановка Донбасса [Электронный ресурс]:
http://student.km.ru/ref_show_frame.asp?id=A7957D123297499D9C70A0A589C1674A


ДонНТУ > Портал магистров ДонНТУ