CC BY
7
УДК 504.062
ТЕХНОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ НА КОМПОНЕНТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Н.М. Качурин, Д.О. Прохоров, Г.Г. Лускин, Д.А. Амбарцумов
Проведен анализ известных классификации и типизации техногенных воздействий на геологическую, природную или окружающую среду. Рассмотрены виды загрязнений среды в результате техногенного воздействия. Установлено, что при рассмотрении воздействия техногенных минеральных образований на основные компоненты геологической среды выделению подлежат почвы и искусственные грунты, горные породы, рельеф территории, подземные воды и геодинамические процессы. Для окружающей среды необходимо дополнительно рассматривать растительность и поверхностные воды. При ликвидации предприятий горной промышленности для оценки техногенного воздействия минеральных образований на компоненты окружающей среды целесообразно рассматривать факторы взаимодействия техногенных минеральных образований с окружающей средой, такие как деформации, вертикальная фильтрация воды, водная эрозия, ветровая эрозия.
Ключевые слова: техногенное минеральное образование, техногенное воздействие, классификация, типизация, виды загрязнений, ликвидация горных предприятий, деформация, вертикальная фильтрация, эрозия.
Систематизацией воздействий на геологическую среду начали активно заниматься в 50 - 60-е годы прошлого столетия. На сегодняшний день предложено большое количество классификаций воздействий: техногенных воздействий, воздействий по видам деятельности или воздействий определенных объектов, воздействий на геологическую, природную или окружающую среду.
Ф.В. Котлов в 1967 году [1] выделил категории техногенных воздействий по направленности, времени действия, площади и другим признакам. Впоследствии Ф.В. Котлов увязал типизацию техногенных воздействий с классификацией вызванных ими процессов, а в дальнейшем - с изменением природных физических полей. Схема М. Арну (1984) [2] близка к такой систематизации. В 1985 году А.Д. Жигалиным была предложена подробная классификация источников и типов техногенного воздействия [3]. Источники воздействия классифицируются им по типам, форме, размерам, периодичности, интенсивности, положению относительно объекта воздействия. Источники воздействия подразделяются на физические, химические, биологические и геологические.
Рядом авторов были предложены частные схемы типизации воздействий применительно к определенному виду деятельности. С учетом источника, характера и результатов воздействия были разработаны частные классификации техногенных воздействий для некоторых видов деятельности Г.А. Голодковской и Ю.Б. Елисеевым (1989). Применительно к горно-
добывающей промышленности одна из первых классификаций воздействий была разработана Д. Г. Зилингом [4].
При разработке классификации техногенных воздействий на геологическую среду В.Т. Трофимов, В.А. Королев и А.С. Герасимова (1995) основывались на следующих методологических положениях [5] (рис. 1).
1. Признаки типизации должны отражать основные черты техногенных воздействий на геологическую среду разной природы. Механизм воздействия должен быть отражен в его классе.
1 класс — Техногенные воздействия физической природы
2 класс -Техногенные воздействия физико-химической Природы
3 класс -Техногенные воздействия химической природы
4 класс -Биологические
техногенные воздействия
Техногенные воздействия обусловленные
разлпчнышг поверхностными физико-химическими явлениями и поглотительной способностью пород
ГТТПВ_
Техногенные воздействия обусловленные
химическим вз аимодейстБием различных веществ и
компонентов геологической среды -пород и подземных вод ГП. ПВ
Техногенные воздействия микробиологической природы, которые произвольно или непроизвольно вызываются человеком
ГП, ПВ
Механические
техногенные воздействия на геологическую сред;-',
оказываемые механическим путем без применения гидромеханизмов ГП: Р; ГД
Гид ро м ех а н ическне
техногенные воздействия механические, осуществляемые с
помощью гидромеханизмов
ГП. Р; ГД
Гидр один ам иче ски е
техногенные гидродииамичес кие
воздействия на подземные воды, на их
гидродинамический режим ГП: ПВ, ГД
Термические
техногенные воздействия, обусловленные действием положительных или отрицательных тепловых полей
ГП. ПВ
Э л екгр ом а гни тн ые
техногенные воздействия, осуществляемые под действием электрических, магнитных или электромагнитных полей ГП. ПВ
Р адио акгн вн ые
техногенные воздействия, вызванные радиацией
ГП, ПВ
Рис. 1. Классификация техногенных воздействий на геологическую
среду. Объекты влияния (компоненты геологической среды): ГП - горные породы; Р - рельеф; ГД - геодинамические процессы;
ПВ - подземные воды
2. Целесообразно выделить класс (подкласс), тип, вид и разновидность воздействия. Класс - механизм воздействия, тип - характер воздействия, вид - конкретное техногенное влияние, разновидность -дополнительные частные признаки.
3. Выделяемые таксоны не должны зависеть от иерархического уровня рассмотрения геологической среды.
4. Выделяемый вид (разновидность) воздействия должен характеризоваться конкретными качественными параметрами, отражающими его особенности, а также однозначно соотноситься с источником, его вызывающим и обуславливающим. Он должен легко типизируем для картографирования.
5. В типизации должны быть учтены лишь «первичные» техногенные воздействия, непосредственно влияющие на основные компоненты геологической среды.
6. Использование для типизации таких признаков деления, которые могут быть общими для всех типов воздействия, является нецелесообразным.
Таким образом, приведенная классификация объединяет все возможные виды техногенных воздействий на геологическую среду и может использоваться при эколого-геологических исследованиях и организации мониторинга геологической среды. Сами техногенные воздействия характеризуются различной природой, они действуют на разные компоненты геологической среды, и характер этого воздействия чрезвычайно разнообразен [3].
В работе [6] представлена типизация воздействий накопителей отходов рудообогащения на компоненты природной среды. Методика типизации основана на: типизации источников воздействия; типизации основных видов воздействия по природе и механизму происходящих процессов, по временному диапазону, направленности, периодичности, обратимости; типизации измененности основных элементов природной среды.
На первом этапе по техническим особенностям выделяются самостоятельные классы гидротехнических сооружений (равнинные, овражные, косогорные, намывные, наливные и другие) на втором - классы вызванных ими воздействий (нарушений и загрязнений).
Воздействие хвостохранилищ на природную рассматривается как результат следующих видов деятельности [6]:
- проектирование инженерных сооружений;
- строительство;
- эксплуатация сооружений, включая аварии и ликвидацию их последствий.
Каждое воздействие характеризуется одним или несколькими показателями, которые могут быть общими (одинаковыми для всех) и частными, отражающими особенности определенного вида воздействий. В соот-
ветствии с этими представлениями выделены следующие классы нарушений и загрязнений природной среды [6].
Геомеханические нарушения (изменение рельефа, температурного и естественного напряженно-деформированного состояния грунтов и т.д.) проявляются при строительстве плотин и дамб, планировочных работах, устройстве насыпей под трубопроводы и инспекторские дороги и т.д.
Гидродинамические (гидрологические, гидрогеологические) нарушения проявляются в виде изменения естественных условий питания и стока, повышения или понижения уровня поверхностных и подземных вод и т.д.
Аэродинамические нарушения связаны с изменением скорости и направления движения воздушных потоков и естественных условий снежных отложений.
Биоморфологические нарушения происходят в результате снятия или захоронения почвенно-растительного покрова, вырубки леса и др.
Воздействия физико-химической природы влияют на вещественный состав компонент природной среды и выражаются в следующих классах загрязнений [6].
Литосферное загрязнение является следствием утечек пульты, складирования строительного мусора, металлолома и т.д., ареал распространения которого определяется условиями миграцией загрязняющих веществ.
Гидросферное загрязнение: аварийное поступление промышленных вод и пульпы в поверхностные водоемы, сброс сточных вод, смыв атмосферными осадкам загрязняющих веществ с откосов дамб и плотин, миграция загрязняющих веществ в подземные водоносные горизонты.
Аэровоздушное загрязнение: пыление сухих откосов и поверхностей хвостохранилищ, насыпей; ремонтные, погрузочные, транспортные работы и т.д.
Биологическое загрязнение проявляется в накоплении макро- и микрокомпонентов и выражается в появлении новых видов, болезнях и гибели растительности и животного мира.
Классы по характеру воздействия делятся на группы первичных и вторичных нарушений и загрязнений. Каждая группа по временному признаку делится на типы постоянных и временных воздействий, которые по возможности восстановления естественных функций природной среды подразделяются на виды обратимых и необратимых. К таксономической единице низшего уровня отнесены подвиды целенаправленных и стихийных воздействий [6].
Постоянное воздействие определяется периодом эксплуатации и консервации хвостохранилища и характеризуется изменениями с отдаленными экологическими последствиями. Временное воздействие характеризуется периодичностью действия.
Обратимое воздействие предусматривает возможность при нарушении элементов природной среды их самовосстановление и самоочищение, либо проведение эффективных природоохранных мероприятий.
Необратимое воздействие вызывает практически полное нарушение элементов природной среды с необратимыми последствиями для экосистем. Воздействия, заранее определенные проектными решениями возведения накопителя, рассматриваются как целенаправленные, а не предусмотренные проектом как стихийные, обычно возникающие в процессе эксплуатации объекта.
В работе [7] приведена схема типизации воздействий (рис. 2), оказываемых на окружающую среду при разработке месторождений полезных ископаемых, составленная на основании рекомендаций из [5, 6].
Минеральные ресурсы относятся к числу невозобновляемых и их изъятие приводит к истощению минерально-сырьевой базы. Изъятие водных ресурсов, флоры должно сопровождаться их возобновлением естественным или искусственным путем.
Рис. 2. Схема типизации воздействий, оказываемых на окружающую среду при разработке месторождений полезных
ископаемых (начало)
Рис. 2. Окончание
Виды загрязнений достаточно полно описаны в работе [8] (табл. 1).
Таблица 1
Виды загрязнения_
Загрязнение Определение
1. Механическое Засорение среды агентами, оказывающими лишь механическое воздействие без химико-физических последствий (например, мусором)
2. Химическое Изменение химических свойств среды, оказывающих отрицательное воздействие на экосистемы и технологические устройства
3. Физическое Изменение физических параметров среды: температурно-энергетических, волновых, радиационных и т.п.
3.1. Тепловое (термальное) Повышение температуры среды, главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, отходящих газов и воды, может возникать и как вторичный результат изменения химического состава среды
3.2. Световое Нарушение естественной освещенности местности в результате действия искусственных источников света, может приводить к аномалиям в жизни растений и животных
Окончание табл. 1
3.3. Шумовое Увеличение интенсивности шума сверх природного уровня, у человека приводит к повышению утомляемости и при достижении 90-100 дБ к постепенной потере слуха
3.4. Электромагнитное Изменение электромагнитных свойств среды, приводит к глобальным и местным географическим аномалиям
4. Радиационное Превышение естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ
5. Биологическое Проникновение в экосистемы и технологические устройства видов животных и растений, чуждых данным сообществам и устройствам
А.Н. Иванов и М.Н. Игнатьева в работе [8] приходят к выводу, что в настоящее время наиболее значимым является химическое загрязнение окружающей среды. Негативное воздействие на человеческие организмы, флору и фауну происходит благодаря миграции химических веществ (рис.
3).
Рис. 3. Схема влияния загрязненных сфер на человека, флору и фауну [8]
О.В. Косолапов [7] на основании анализа литературных источников и систематизации практического материала результатов ОВОС в проектах по освоению ресурсов недр сформулировал основополагающие принципы типизации воздействий на окружающую среду при добыче полезных ископаемых. Среди них важно выделить принцип - обязательное включение в число источников воздействий техногенных минеральных образований.
При рассмотрении воздействия ТМО на основные компоненты геологической среды выделению подлежат - почвы и искусственные грунты, горные породы, рельеф территории, подземные воды и геодинамические процессы. Для окружающей среды необходимо дополнительно рассматривать растительность и поверхностные воды.
При ликвидации предприятий горной промышленности для оценки техногенного воздействия минеральных образований на компоненты окружающей среды целесообразно рассматривать факторы взаимодействия ТМО с окружающей средой [9, 10]:
- деформации ТМО;
- фильтрация воды сквозь тело ТМО;
- водная эрозия;
- ветровая эрозия.
Влияние этих факторов сопровождает техногенные минеральные образования все время их существования. Все эти факторы способствуют переносу вещества ТМО в окружающую среду.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-17-00148, https://rscf.ru/project/23-17-00148/.
Список литературы
1. Котлов В.Ф., Юдина Р.Н. Концептуальное моделирование геологической среды на основе системных представлений // Инженерная геология. 1991. №1. С. 132-143.
2. Арну М. Теоретические основы взаимодействия человека и геологической среды // Сб. науч. тр. 27-го Междунар. геол. конгресса «Инж. Геология». М.: Наука, 1984. С. 3-7.
3. Королев В.А. Мониторинг геологической среды: учебник / под редакцией В.Т. Трофимова. М.: Изд-во МГУ, 1995. 272 с.
4. Зилинг Д.С. Оценка региональных изменений геологической среды платформенных территорий, вызываемых деятельностью горнодобывающих предприятий // Инженерная геология сегодня: теория, практика, проблемы / под ред. Е.М. Сергеева, В.Т. Трофимова. М.: Изд-во МГУ, 1988. С. 268-281.
5. Трофимов В.Т., Королев В.А., Герасимова А.С. Классификация техногенных воздействий на геологическую среду // Геоэкология. 1995. №5. С. 96-107.
6. Гулан Е.А. Типизация воздействий накопителей отходов рудо-обогащения на компоненты природной среды // Вестник Российского университета дружбы народов. Сер. «Инженерные исследования». 2006. №1. С. 136-139.
7. Косолапов О.В. Типизация воздействий, оказываемых на окружающую среду при разработке месторождений полезных ископаемых // Известия Уральского государственного горного университета. 2014. №2(34). С. 54-60.
8. Иванов А.Н., Игнатьева М.Н. Типология воздействий - необходимый этап при оценке экономического ущерба // Сб. науч. тр. «Экологическая и техносферная безопасность горнопромышленных регионов»: VII
междунар. науч.-практич. конф. Екатеринбург, 9 апреля 2019 года. Екатеринбург: Уральский государственный горный университет, 2019. С. 300305.
9. Качурин Н.М., Левкин Н.Д., Комиссаров М.С. Геоэкологические проблемы угледобывающих регионов: монография. Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. 560 с.
10. Левкин Н.Д. Оценка геоэкологической ситуации и способы снижения деструкции окружающей среды в угледобывающих промышленных регионах: дис. ... д-ра техн. наук. Тула, 2011. 234 с.
Качурин Николай Михайлович, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, ecologyJsuJula@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Прохоров Дмитрий Олегович, канд. техн. наук, доц., 9202779115@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Лускин Григорий Геннадиевич, ген. директор, ggluskin@,mail. com, Россия, Новомосковск, Тульская обл., ООО «Росконтракт»,
Амбарцумов Дмитрий Александрович, директор по стратегическому развитию, 5022359@gmail. com, Россия, Москва, ООО «НПП «РусХимСинтез»
ANTHROPOGENIC IMPACT OF MINERAL FORMATIONS ON ENVIRONMENTAL
COMPONENTS
N.M. Kachurin, D.O. Prokhorov, G.G. Luskin, D.A. Ambartsumov
The analysis of known classifications and typifications of anthropogenic impacts on the geological, natural or environment has been made. The types of environmental pollution as a result of anthropogenic impact are considered. It has been established that when considering the impact of anthropogenic mineral formations on the main components of the geological environment, soils and artificial soils, rocks, terrain relief, groundwater and geodynamic processes are to be distinguished. For the environment, additional consideration needs to be given to vegetation and surface water. When liquidating mining enterprises, in order to assess the anthropogenic impact of mineral formations on the components of the environment, it is advisable to consider the factors of interaction between anthropogenic mineral formations and the environment, such as deformations, vertical water filtration, water erosion, and wind erosion.
Key words: anthropogenic mineral formation, anthropogenic impact, classification, typification, types of pollution, liquidation of mining enterprises, deformation, vertical filtration, erosion.
Kachurin Nikolay Mikhailovich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, ecologyjsujula@mail.ru , Russia, Tula, Tula State University,
Prokhorov Dmitry Olegovich, candidate of technical sciences, assoc., 9202779115@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Luskin Grigory Gennadievich, general director, ggluskin@mail.com , Russia, Tula region, Novomoskovsk, LLC "Roscontract",
Ambartsumov Dmitry Alexandrovich, director, 5022359@gmail.com , Russia, Moscow, "NPP "Ruskhimsintez"LLC
Reference
1. Kotlov V.F., Yudina R.N. Conceptual modeling of the geological environment based on system representations // Engineering geology. 1991. No. 1. pp. 132-143.
2. Arnu M. Theoretical foundations of the interaction of man and the geological environment // Collection of scientific tr. 27th International. geol. Congress. Engineering. geology. M.: Nauka, 1984. pp. 3-7.
3. Korolev V.A. Monitoring of the geological environment: textbook / Edited by V.T. Trofimov. M.: Publishing House of Moscow State University, 1995. 272 p.
4. Ziling D.S. Assessment of regional changes in the geological environment of platform territories caused by the activities of mining enterprises // Engineering Geology today: theory, practice, problems / Edited by E.M. Sergeev, V.T. Trofimov. M.: Publishing House of Moscow State University, 1988. pp. 268-281.
5. Trofimov V.T., Korolev V.A., Gerasimova A.S. Classification of technogenic impacts on the geological environment // Geoecology. 1995. No. 5. pp. 96-107.
6. Gulan E.A. Typification of the effects of ore-enrichment waste accumulators on the components of the natural environment // Bulletin of the Peoples' Friendship University of Russia. Ser. Engineering research. 2006. No. 1. pp. 136-139.
7. Kosolapov O.V. Typification of the impacts exerted on the environment during the development of mineral deposits // Izvestiya Ural State Mining University. 2014. No.2(34). pp. 54-60.
8. Ivanov A.N., Ignatieva M.N. Typology of impacts - a necessary stage in the assessment of economic damage // Collection of scientific tr. Ecological and technosphere safety of mining regions. VII International scientific and practical conference. Yekaterinburg, April 09, 2019. Esa-Edinburgh: Ural State Mining University, 2019. pp. 300-305.
9. Kachurin N.M., Levkin N.D., Komissarov M.S. Geoecological problems of coalmining regions: monograph. Tula: TulSU Publishing House, 2011. 560 p.
10. Levkin N.D. Assessment of the geoecological situation and ways to reduce environmental destruction in coal-mining industrial regions: dis. ... doctor of technical sciences. Tula, 2011. 234 p.
УДК: 622.276: 629.127
О БЕЗОПАСНОМ ФУНКЦИОНИРОВАНИИ ПОДВОДНОГО ЧЕЛНОЧНОГО ТАНКЕРА УГЛЕВОДОРОДОВ
Андреас Лукас Халворсен, Н.А. Еремин
Излагаются результаты исследования «Обеспечение системы контроля за траекторией движения подводного челночного танкера углеводородов». Цель работы - исследование безопасного функционирования подводного челночного танкера (Subsea
