CC BY
28
УДК 622.24.054-82(24)/(061.6)
О.Н. Исаев
ЭКОЛОГИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Выполнена типизация технологических процессов по влиянию на компоненты окружающей среды горного производства.
Ключевые слова: экологизация процессов производства, горное производство, оценка ресурсов.
Семинар № 10
O.N. Isaev
THE ECOLOGIZATION PROCESSES OF THE MINING PRODUCTION
The typification of the technological processes of the influence on the environmental components of the mining production is conducted.
Key words: ecologization of the production processes, mining production, resource assesment.
Опираясь на современное представление о развитии ноосферы следует вывод, что высшей фазой функционирования человеческого общества является экологизация процессов производства, при которых каждое предыдущее звено технологии должно являться источником массы и энергии последующего звена.
В основу принципам оценки экологизации техногенных процессов в системе «человек-природа» положена общая концепция экологической безопасности, которая включает следующие направления:
• оптимизация взаимоотношений в данной системе по критериям устойчивости;
• сравнительной оценки потоков хозяйственной деятельности с потоками продуктивности биосферы;
• качественной и количественной оценки санитарно-гигиенических показателей;
• совершенствования балансовых схем уровня потребления природных, материальных и энергетических ресурсов для обоснования категорий хозяйственной деятельности по критериям: экологически безопасная, малоотходная или рядовая;
• экологического аудита на базе стоимостной оценки ресурсов (природных и антропогенных), недвижимости с учетом экологических показателей ОВОС, здоровья населения и др.;
• выработки рекомендаций и предложений по управлению природопользованием на базе физикохимических, биологических, организационных, правовых, экономических, социальных и других направлений.
Важным аспектом является разработка научно-методических основ оценки и прогнозирования экологического состояния техногенных процессов на основе установления прямых и обратных связей в системе «человек-природа», выполнение которой представляет собой решение актуальной научно-практической задачи.
В основу решения проблемы положен постулат о том, что некоторая часть экосистемы испытывает управляющее (возмущающее) воздействие от технологических процессов, которое является входными параметрами (выброс массы и
Типичная динамическая оценка влияния некоторых технологических элементов на компоненты биосферы для условий горного производства
№ Экологический показатель Технолог. элемент Вид динамического воздействия Передаточ-ная функция Оценка устойчивости
1. Деформац. земной пов., затопление, за-болачиване, загрязн. атмосф. и водн. ресурсов Формирование свалок отходов, выброс газо-обр. и жидких в-в. Арифметическая прогрессия К ш- ТР +1 (1) Р<0 -устойчивое
2. Изменение уровня и истощение запасов полезных ископаемых Добыча полезных ископаемых и др. Геометрическая прогрессия W= сК^, с=(а=Ь)-1 а= Т1Т2Р2 Ь=( Т1+Т2) (2) 0>Р>0 - нейтральное
3. Загрязнение биосферы Транспортные системы, пожары Лавинообразные процессы КТР ш- ТР +1 (3) Р>0 -неустойчивое
энергии), а изменение состояния экосистемы (деградация) - выходные параметры. Однако, природа стремится противостоять деятельности людей, поэтому изменение экологических факторов как выходных показателей осуществляется за некоторый промежуток времени (инерционность экосистемы) - переходный период, в течение которого возникающие в экосистеме колебания приводят к одному из трех возможных состояний: устойчивое (Р < 0, затухание колебаний во времени, восстановление состояния экосистемы), нейтральное (Р =0 - неизменность колебаний состояния экосистемы во времени) и неустойчивое (Р > 0 - возрастание амплитуды и частоты колебаний, разрушение экосистемы). Здесь Р - оператор Лапласа.
Любая система, как правило, состоит из ряда звеньев, каждое из которых обладает своим переходным процессом [1,
2, 3].
Динамика переходного процесса каждого экологического показателя описывается типичным дифференциальным уравнением, которому соответствует своя передаточная функция (W). Уравнение включает в себя коэффициент
пропорциональности (К) между изменением экологического показателя ^ -выходной параметр) и действием технологического элемента (X - входной параметр) во времени (£) с учетом постоянности времени запаздывания (Т) переходного процесса.
В соответствии с изложенным выполнена типизация многих технологических процессов по влиянию на компоненты окружающей среды горным производством, некоторые из которых приведены в таблице. Таким образом, по динамическим характеристика воздействия хозяйственной деятельности на окружающую среду можно прогнозировать устойчивость взаимоотношений в системе «человек-природа».
Второе направление базируется на оценке взаимоотношения в рассматриваемой системе, в основу которой положены современные разработки в области сравнения действующих потоков:
Д = ц (1)
здесь Д - деградация биосферы в результате натиска хозяйственной деятельности; ц - константа скорости самовосстановления биосферы.
При соблюдении выражения (1) система практически находится в устойчивом взаимоотношении.
Третье направление - это санитарногигиеническая оценка состояния окружающей среды. Общепринятым показателем этого является ПДК. При этом должно выполнятся условие:
С < Сцдк (2)
здесь С! - фактическая концентрация того или иного загрязнителя окружающей среды; СцдК - показатель предельно допустимой концентрации этого загрязнителя.
С = I С! (3)
Ю<Со (4)
При этом критериями могут служить показатели: С; I С;; С0, находящиеся в стадиях динамического режима (Ъ ^ да ).
В этом случае показатель С подчиняется нормальному закону убывающей экспоненциальной функции, которая наглядно позволяет получить значения [С] при [Ъ] и С0 при установившемся режиме Ъ).
Четвертое направление базируется на оценке уровня потребления природных (Кп), материальных (Км) и энергетических (Кэ) ресурсов с учетом коэффициента полноты использования нормативных показателей (Ка) природоохранной деятельности.
Критерием является оценка степени влияния хозяйственной деятельности на окружающую среду по показателям уровня потребления перечисленных коэффициентов и ожидаемой эффективности получения коэффициента полезного действия (КПД) хозяйственной деятельности. При этом получено общее уравнение эффективности хозяйственной деятельности в системе «человек-природа»:
I Э • Э • Э • Э
I Эп Эм Ээ Эа
Э = 1 .............................
Эп,м,э,а 1
I кп • Км • Кэ • Ка
; (5)
здесь I Эп^Эм-Ээ-Эа - энергетическая эффективность хозяйственной деятельности (Ккал.); I Кп-Км-Кэ-Ка - энергетический уровень потребления ресурсов (Ккал.).
Как видно из уравнения (5) во всех случаях эффективность хозяйственной деятельности по отношению к уровню потребления ресурсов в настоящее время не способна достигнуть наивысшего уровня - т.е. экологически чистого производства. Анализ численных значений уравнения (5) показывает, что при Эп,м,э,а в пределах 0,9 - 1,0 - хозяйственная деятельность относится к экологически безопасной; при 0,8 - 0,9 - к малоотходному производству; _при значении < 0,8 - к рядовому производству.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружени» Т.1-5.-М., 1965.
2. Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме ОС - М.: Наука, 1982.
3. Быков А.А. Моделирование природоохранной деятельности -М.: НУМЦ Госкомэкологии России, 1998.
4. Биохимическая технология и микробиологический синтез -Ф. УЭББ., пер. с англ. -М.: Медицина, 1969.
5. Сборник методик по определению концентраций загрязняющих веществ в промышленных выбросах -Л.: Гидрометеоиздат, 1987. ЕШ
— Коротко об авторе
Исаев О.Н. - кандидат биологических наук, доцент кафедры «Техника и технология нефтегазового производства» горно-нефтяного факультета Московского государственного открытого университета, ud@msmu.ru
