Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Исследование механизма загрязнения окружающей среды продуктами природного выщелачивания минералов

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Цгоева, Лолита Джамаловна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ГЛАВ А1.'ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ МИНЕРАЛОВ И ОКРУЖАЮЩАЯ

СРЕДА, ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 .Влияние минеральных компонентов на окружающую среду

1.2. Традиционные технологии добычи минералов на Северном Кавказе

1.3. Использование геотехнологий на Северном Кавказе

1.4. Анализ геотехнологических способов добычи металлов

1.5.Цель, задачи и методика исследований. ^

ГЛАВА 2.ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЭКОСИСТЕМ

2.1. Атмосфера

2.2.Гидросфера

2.3. Литосфера

2.4. Биосфера и ноосфера

2.5. Радиоактивность

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ДОБЫЧИ НА ЭКОСИСТЕМЫ.

3.1. Методика исследования 7 >

3.2. Аналитическое моделирование технологий

3.3.Исследование параметров геотехнологий

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ УПРАВЛЕНИЯ СОСТОЯНИЕМ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

4.1. Геоструктурная модель окружающей среды.

4.2." Концепция охраны окружающей среды

4.3. Технологии охраны окружающей среды. ] ()о

4.4.Эколого-экономическая эффективность исследований.118.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

Введение Диссертация по географии, на тему "Исследование механизма загрязнения окружающей среды продуктами природного выщелачивания минералов"

Актуальность темы. Негативные изменения окружающей природной среды в результате техногенного вмешательства формируют важнейшую проблему современности. Обострению экологической проблемы способствует интенсивное развитие технологий добычи и переработки полезных ископаемых, которые усиливают негативное влияние технологической и природной минерализации экосистем региона. Одним из приемлемых путей снижения техногенной нагрузки яв-л; л-ся применение геотехнологий, позволяющих упорядочить использование недр. Известны природоохранные технологии добычи минералов выщелачиванием, позволяющие регулировать уровень минерализации окружающей среды. Решение об их реализации должно приниматься на основе оценки совокупности экологических, экономических и социальных факторов, имеющих значение для экосистем региона. Обоснование эколого-экономической корректности природосберегающих геотехнологий добычи и переработки минералов в условиях Республики Северная Осетия-Алания является актуальной научной задачей.

Цель работы. Обоснование эколого-экономической эффективности управления состоянием окружающей среды оптимизацией уровня ее минерализации для обеспечения устойчивого развития природно-техногенной экосистемы.

Научная идея. Обоснование экологических и экономических преимуществ использования природосберегающих геотехнологий добычи и переработки минералов в рамках горнопромышленного комплекса.

Методы исследований. Обобщение и критический анализ литературных источников, теоретические исследования, математическое моделирование, лабораторный эксперимент, обработка экспериментальных данных с системным анализом результатов.

Защищаемые научные положения:

1,Характер воздействия традиционных технологий и геотехнологий на окружающую среду различаются механизмом минерализации экосистем: первом слу5 чае воздействие сосредотачивается в пределах зоны обитания, во втором - объектом воздействия является зона локализации месторождения.

2. Объективная оценка технологий добычи и переработки минералов обеспечивается сравнением природных и технологических показателей для традиционных- и геотехнологий.

3.Величина техногенного воздействия на зону обитания подлежит минимизации использованием защитного потенциала недр, в т.ч. комплекса охранных мероприятий с учетом особенностей промышленного региона.

4. Промышленные технологии по факторам эколого-экономической эффективности производится на основе модели, целевой функцией которой является максимум прибыли, а критерием оптимальности - максимум дисконтированной прибыли за вычетом затрат на выполнение работ с учетом времени выполнения и процентной ставки за кредиты для финансирования работ, а также с учетом снижения ущерба окружающей среде.

Научная новизна

1.Предложена концепция управления состоянием окружающей среды посредством снижения негативного влияния минерализации экосистем в процессе добычи и переработки полезных ископаемых.

2.Разработана геоструктурная модель влияния горно-добывающего производства на экосистемы окружающей среды горно-промышленного региона.

3. Разработана математическая модель сравнительной эколого-экономической оценки технологий, отличающаяся комплексным подходом к проблемам охраны окружающей среды с учетом рационального использования потенциала недр.

4.Сформулирован механизм загрязнения окружающей среды продуктами технологической и природной минерализации.

5.Предложен механизм разработки природоохранных мероприятий для перманентной профилактики состояния экосистем при эксплуатации недр. 6

Научное значение работы. Установлены закономерные взаимосвязи между традиционными технологиями и геотехнологиями добычи и переработки минералов, природными и технологическими процессами и экосистемами, а также разработан механизм регулирования влияния горного производства на окружающую среду

Практическое значение работы

1. Показано, что промышленные технологии добычи и переработки минералов оказывают определяющее влияние на состояние экосистем окружающей среды региона.

2,Определен механизм негативного влияния минерального загрязнения продуктами добычи и переработки на экосистемы окружающей среды.

3.Предложен метод сравнительной оценки эффективности технологий добычи полезных компонентов, позволяющий определить целесообразность эксплуатации недр с получением прибыли и снижением негативного влияния на экосистему.

4. Предложены пути и методы реализации новых безотходных и природосберегающих технологий добычи минерального сырья.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

1. Представительностью и объективностью информации о состоянии природной окружающей среды в условиях ее интенсивной минерализации при добыче и переработке полезных ископаемых.

2. Применением методов математической статистики при обработке экспериментальных данных, системного технико-экономического анализа и математического моделирования эколого-экономических процессов.

3. Опытом промышленного использования природоохранных и ресурсосберегающих технологий на развитых предприятиях России и стран зарубежья. 7

Реализация работы. Результаты исследований использованы в рамках комплексных программ "Горы Осетии", "Недра Осетии", приняты для проектирования новых технологий в PCO - Алания (1999 г.), получили одобрение на кафедрах ОП и «Экология» (Владикавказ, СКГТУ, 2000 г.), в институте АО "Кавказ-цветметпроект" и в Министерстве охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов PCO - Алания (Владикавказ, 2000 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 4 статьях, разделе монографии и 1 отчете о НИР.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 106 наименований, содержит t4i стр. машинописного текста, 29 рисунка и ¿'¿/'таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов", Цгоева, Лолита Джамаловна

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1. Признаком традиционных технологий является образование дефицита вещества в недрах вследствие извлечения на поверхность минералов. При геотехнологических способах не возникает дефицита.

2. Охрана экосистем окружающей среды при использовании геотехнологий добычи минералов обеспечивается реализацией концепции природосбережения, включающей в себя: контрольные, ограничительные и ликвидационные мероприятия.

3.Приоритетной особенностью геотехнологий я ,ляется возможность использования отходов горного производства, потерянных, забалансовых и некондиционных запасов полезных ископаемых, что радикально улучшает возможности управления состоянием экосистем окружающей среды с комплексным снижением ущерба.

4.Сравнительная оценка технологий в новых экономических условиях производится во взаимосвязи всех процессов, от разведки запасов и кончая переработкой и реализацией конечной продукции.

5. Эколого-экономический критерий оптимальности технологий- максимум дисконтированной прибыли за вычетом затрат на выполнение работ с учетом времени выполнения и процентной ставки за кредиты для финансирования работ, а также с учетом снижения ущерба окружающей среде.

132

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано решение актуальной научной проблемы, включающее выявление закономерностей физико-химических процессов промышленного и природного выщелачивания минералов и разработку механизма регулирования минерализации экосистем посредством использования природоохранных геотехнологий добычи и переработки.

Основные теоретические результаты, практические выводы и рекомендации:

Установлено, что характеры воздействия на окружающую среду традиционных технологий и способа подземного выщелачивания различаются. В первом случае основное воздействие сосредотачивается в пределах зоны обитания, во втором объектом воздействия является зона локализации месторождения, поэтому масштабы воздействия на зону обитания могут быть минимизированы.

2.Обоснована эколого-экономическая эффективность управления состоянием окружающей среды оптимизацией уровня ее минерализации для обеспечения устойчивого развития природно-техногенной экосистемы.

3.Обоснованы экологические и экономические преимущества использования природосберегающих геотехнологий добычи и переработки минералов в рамках горно-промышленного комплекса.

4. Показано, что объективная оценка технологий добычи и переработки минералов обеспечивается сравнением природных и технологических показателей для традиционных технологий и геотехнологий добычи и переработки минералов.

5.Величина техногенного воздействия на зону обитания подлежит минимизации использованием защитного потенциала недр, в г.ч. комплекса охранных мероприятий с учетом особенностей промышленного региона.

6. Выбор промышленных технологий по факторам эколого-экономической эффективности проводится на основе математической модели, критерием оптимальности которой является максимум дисконтированной прибыли за вычетом затрат на выполнение работ с учетом времени выполнения и процентной ставки за

133 кредиты для финансирования работ, а также с учетом снижения ущерба окружающей среде.

7.Предложена концепция управления состоянием окружающей среды посредством снижения негативного влияния минерализации экосистем в процессе добычи и переработки полезных ископаемых.

8.Разработана геоструктурная модель влияния горно-добывающего производства на экосистемы окружающей среды горно-промышленного региона.

9. Разработана математическая модель сравнительной эколого-экономи-ческой оценки технологий, отличающаяся комплексным подходом к проблемам охраны окружающей среды с учетом рационального использования потенциала недр.

10.Сформулирован механизм загрязнения окружающей среды продуктами технологической и природной минерализации и предложен механизм разработки природоохранных мероприятий для перманентной профилактики состояния экосистем при эксплуатации недр.

1 ¡.Установлены закономерные взаимосвязи между традиционными технологиями и геотехнологиями добычи и переработки минералов, природными и технологическими процессами и экосистемами, а также разработан механизм регулирования влияния горного производства на окружающую среду.

12.0пределен механизм негативного влияния минерального загрязнения продуктами добычи и переработки на экосистемы окружающей среды, предложены пути и методы реализации новых безотходных и природосберегающих технологий добычи минерального сырья.

134

Библиография Диссертация по географии, кандидата технических наук, Цгоева, Лолита Джамаловна, Владикавказ

1.И., Малахов Г.М. Подземная разработка рудных месторождений. - М.: Недра, 1996 , 663 с.

2. Алекин O.A. Основы гидрохимии. М.: Гидрометеоиздат, 1970.

3. Аникеев В.А. и др. Технологические аспекты охраны окружающей среды. -М.: Гидрометеоиздат. 1982.

4. Арапов Ю.А. и др Урановые месторождения Чехословакии. М.: Недра. 1984.

5. Баранов В.И. и др. Радиоактивное загрязнение морей и океанов. М.: Недра. 1964.

6. Бертокс П., Радд Д. Стратегия защиты окружающей среды от загрязнения. Перевод с англ. М.: Мир, 1980.

7. Богатое В.И. История кислорода земной атмосферы. Недра. М.: 1985.

8. Бокрис Дм:. Ü.M. Химия окружающей среды. Перевод с англ. М.: Химия. 1982.

9. Бочевер В.М. и др. Защита подземных вод от загрязнения* М,; Недра. 1979.

10. Бочевер В.М., Орадовская А.Е. Гидрогеологическое обоснование защиты подземных вод и водозаборов от загрязнения. Недра. М.: 1972.

11. Бронников Д.М. и др. Основы технологии подземной разработки с закладкой-М.: Наука, 1983 .

12. Бубнов В.К., Голик В.И., Капканщиков AM. и др. Актуальные вопросы добычи цветных, редких и благородных металлов. Акмола,Жана-арка, 1995, 601 с.

13. Вернадский В.И. Размышления натуралиста. Научная мысль как планетное явление. Кн. 2. М.: Наука, 1977.

14. Власюк П. А. и др. Химические элементы и аминокислоты в жизни растений животных и человека. Киев: Наукова думка, 1979.135

15. Воробьев А.Е., Голик В.И., Лобанов Д.П. Приоритетные пути развития горнодобывающего и перерабатывающего комплекса Северо-Кавказского региона. Владикавказ: Рухс, 1998, 358 с.

16. Временная методика определения экономической эффективности затрат в мероприятия по охране окружающей среды. В сб. «Методы и практика определения эффективности капиталовложений и новой техники.» -М.: Наука, 1982, с. 108114.

17. Всеволжский В.А. Подземный сток и водный баланс платформенных структур. М.: Недра, 1983.

18. Говард А.Д., Ремсон И. Геология и охрана окружающей среды. Перев. с англ. М.: Недра, 1982.

19. Галин В,И,, Алборо» И.Д. Охрана окружающей среды утилизацией отходов горного производства. М.: Недра, 1995.

20. Голик В.И., Ляш.енко В.И., Разумов А.И. Трален о к Н.М. Природо- и ресурсосберегающие технологии погашения выработанного пространства при подземной разработке рудных месторождений. М.: ЦНИИЦветмет экономики и информации, 1991, обзор, информ.

21. Голик В.И., Пагиев К.Х. Электрохимические технологии в горном производстве. Изв. Вуз., Цветная металлургия, 1995, №9-10, с. 9-14.

22. Голик В.К, Пагиев К.Х. Энергетические проблемы активации отходов горного производства при утилизации. Изв. Вуз., Цветная металлургия, 1995, 4-6.

23. Голик В.И., Пагиев К.Х. Энергосберегающие технологии при добыче руд. Владикавказ: Из-во СКГТУ «Терек», 1995, с. 372.

24. Голик В.И., Пагиев К.Х., Алборов ИД., и др. Теория и практика добычи и переработки руд. Владикавказ: Из-во СКГТУ «Терек», 1997, 498 с.136

25. Голъдберг В.М. Гидрогеологические прогнозы качества подземных вод на водозаборах. М.: Недра, 1976.

26. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Республики Северная Осетия-Алания в 1994 году.- Владикавказ:, Минприрода PCO-Алания, 1995.

27. Громок Л.И., Новик-Качан В.П., Щербинина З.А. Деминерализация растворов ПВ. Проблемы геотехнологии. Докл. 3-й Всесоюзной конферен. по геотехнологическим методам добычи полезных ископаемых. М.: ГИГХС, 1983.

28. Громок Л.И., Новик-Качан В.П., Щербинина З.А. О естественной деминерализации растворов подземного горно-кислотного выщелачивания. М.: ГМП, № 1,1984.

29. Дерпголъц В.Ф. Вода во вселенной. М.: Недра, 1981.

30. Долгих П.Ф., Остроумова И.Д. К математическому моделированию процесса выщелачивания полезных компонентов из кускового рудного материала. М.: Атомная энергия, 1977.

31. Евсеева Л.С. и др. Геохимия урана в зоне гипергенеза, М.: Атомиз-дат,1974.

32. Заварзин Г.А. Бактерии и состав атмосферы. М.: Наука, 1984.

33. Зарайский В.Н., Стрельцов В.Н. Рациональное использование и охрана недр на горно-добывающих предприятиях. -М.: Недра, 1987 .

34. Исфорт Г. Производственный процесс и окружающая среда. Прогресс, 1983.

35. Казначеев В.П. Учение о биосфере. М.: Знание, 1985.

36. Кан С.И. Океан и атмосфера М.: Наука. 1982.

37. Koeda В.А. Основы учения о почвах. 1973.

38. Кодекс Украинской ССР о недрах. -Киев: Политиздат. 1981.

39. Колбасов О.С. Правовая охрана природы. М.: Знание, 1984.

40. Крайнов С.Р., Швец В.М. Основы геохимии подземных вод. М.: Недра, 1980.137

41. Мамшов В. А. и др. Добыча урана методом подземного выщелачивания. -М.: Атомиздат, 1980.

42. Мапрыкин Ф.Я. Геохимия почв и охрана природы. М.: Недра, 1984.

43. Маринов H.A. и др. Использование и охрана подземных вод. М.: Наука, 1983.

44. Мельников Н.В. Проблемы использования природных ресурсов М.: Изд. АН СССР, 1967, с. 54.

45. Миколаш Я., Питтермсш Л. Управление охраной окружающей среды. Перевод со словацкого. М.: Прогресс, 1983.

46. Минкин Е.Л. Исследования и прогнозные расчеты для охраны подземных вод. М.: Недра, 1972.

47. Мирененко В.А. и др. Охрана подземных вод в горнодобывающих районах. М.: Недра, 1980.

48. Михайлов A.M. Охрана окружающей среды при разработке месторождений открытым способом. ML: Недра, 1981.

49. Мосинег^ В.И., Шестаков В.А., Авдеев O.K., Мельниченко В.М. Охрана окружающей среды при проектировании и эксплуатации рудников. М.: Недра, 1981.

50. Мосинец В.Н. и др. Охрана окружающей среды при проектировании и эксплуатации рудников. М.: Недра, 1981.

51. Мосинец В.Н., Грязное В.М. Горные работы и окружающая среда. М.: Недра, 1978.

52. Наумов Г.Б. Геохимия природных соединений урана. Сб. Химия урана. Под ред. Ласкорина Б.Н. М.: Наука, 1981.

53. Неручев С.Г. Уран и жизнь в истории Земли. М.: Недра, 1982.138

54. Николаев НИ. Вопросы глобальной тектоники и геодинамики литосферы в связи с НТР в геологии. Изв. Вуз. Геология и разведка. Изд. МГРИ, № 8, 1984.

55. Новик-Качан В.П. Геолого-гидрогеологические основы охраны окружающей среды при подземном выщелачивании. Докл. на 3-й Всесоюзн. конферен. по геотехнологическим методам добычи полезных ископаемых. М.: ГИГСХ, 1983.

56. Новик-Качан В.П. Геоструктурная модель состояния окружающей среды при отработке месторождений. М.: ГМП № 1, 1986.

57. Новик-Качан В.П. и др. Добыча металлов способом выщелачивания. М.: Цветметинформация, 1970.

58. Новик-Качан В.П. Об автометаморфизме растворов подземного выщела-чи ания. Проблемы геотехнологии. Докл. 3-й Всесоюзн. конферен. по геотехнологическим методам добычи полезных ископаемых. М.: Недра, 1984.

59. Новик-Качан В.П. Опыт работы предприятия ПВ в ЧССР. В сб. Специальные вопросы науки и техники. Серия: технология редких и рассыпных элементов. вып. 2-3. -М.: 1983.

60. Новик-Качан В.П., Алкснитис Т.А., Громок Л.И., Паршин А.С. -Охрана природных ресурсов. Гидросфера. Контроль состояния подземных вод при подземном выщелачивании. М.: 1985.

61. Новик-Качан В.П., Алкснитис Т.А., Иванова К.Б. Временный перечень исходных данных для проектирования мероприятий по охране окружающей среды. Архив. А-2520-84.

62. Новик-Качан В.П., Дедич К. Подземное выщелачивание через скважины с поверхности. В кн. Урановые месторождения Чехословакии. М.: Недра. 1984.

63. Новиков Ю.В., Бекназов Р. У. Охрана окружающей среды. Медицина. УзССР.-Ташкент, 1983.

64. Новиков Ю.В., Сайрутдинов М.М. Вода и жизнь на Земле. М.: Наука. 1981,-М.: Энергоиздат, 1981.139

65. Об охране окружающей среды. -Сб. докум. 1917-1981. М.: Политиздат. 1981.

66. Общество и природная среда. М.: Знание, 1980.

67. Пагиев К.Х., Голик В.И. и др. Наукоемкие технологии добычи металлов. Владикавказ, Из-во СКГТУ «Терек», 1998.

68. Перелъман А.И. Геохимия природных вод. М.: Наука, 1982.

69. Питъееа К.Е. Гидрохимические аспекты охраны геологической среды. -М.: Наука, 1984.

70. Питъееа К.Е. Гидрохимические аспекты охраны геологической среды. -М.: Наука, 1984.

71. Потемкин Л.А. Охрана недр и окружающей природы. М.: Недра, 1977 .

72. Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами. Минводхоз. Минздрав, Минрыбвод. М.: 1975.

73. Природно-сельскохозяйственное районирование земельного фонда СССР. М.: МГУ, 1975.

74. Пучков Л.А. Развитие исследований по охране окружающей среды в горной промышленности. Тез. докл. научно-технической конференции " Экологические проблемы горного производства" М.: ИАЦГН, 1993 , с. 5-6

75. Риффо К. Будущее океан. Перевод с французского. - М.: Гидрометеоиз-дат, 1978.

76. С.екисов Г.В. Минеральные объекты и их рациональное использование. М.: Наука, 1994.

77. Семененко A.B. Геохимия сфер Земли. -Киев: Наукова думка, 1983.

78. Сидоренко A.B. Новое в учении о биосфере. -В кн. Будущее науки, вып. 14.-М.: Знание. 1981.140

79. Соколов В.Е. и др. Добыча полезных ископаемых и геохимия природных экосистем. М.: Наука, 1982.

80. Соколов В.Е. Кислотные дожди и межгосударственные отношения. Наука и жизнь, № 7, 1985.

81. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород. Под ред. Мельникова H.B. М.: Недра, 1975.

82. Стандарты качества и степень очистки сточных вод при сбросе их в водоемы. Госстрой. 1976.

83. Тинсли И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде. Перевод с англ. М.: Мир, 1982.

84. Токарев А.Н., Щербаков A.B. Радиогидрогеология. М.: Госгеолтехиздат, 1956.

85. Толстшин О.Н. Земля в руках людей. -М.: Недра. 1981. *

86. Трубецкой К.Н. Ресурсосберегающие технологии и их роль в экологии и рациональном природопользовании при освоении недр. Тезисы докл. научно-технической конференции "Экологические проблемы горного производства". -М.: ИАЦГН, 1993,-с. 3-4.

87. Фрид Ж. Загрязнение подземных вод. Перевод с англ. -М.: Недра. 1981.

88. Харченко В.А., Таскаев A.B. Эколого-экономическое развитие горнопромышленного региона. Тез. докл. научно-технической конференции " Экологические проблемы горного производства". -М.: ИАЦГН, 1993, с. 11-122

89. Черкинский С.Н. Санитарные нормы спуска сточных вод в водоем. -М.: Стройиздат, 1971.

90. Черников A.A. Поведение урана в зоне гипергенеза. -М.: Недра. 1981.

91. Шариков Л.11. Охрана окружающей среды. Справочник. -М.: Судостроение, 1978.

92. Шестаков В.А. Методология проектирования горных предприятий. Справочник.-М., Недра, 1986.141

93. Шестаков ВЛ. Научные основы выбора и экономической оценки систем разработки рудных месторождений. -М.: Недра, 1976.

94. Шестаков ВЛ. Проектирование горных предприятий. -М: МГГУ, 1995, 509с.

95. Шестаков В.А. Рациональное использование недр. -М.: Недра, 1990.

96. Шумилин ВМ. и др. Разведка месторождений урана для отработки методом подземного выщелачивания. -М.: Недра, 1985.

97. Шумилин ВМ. и др. Разведка месторождений урана для отработки методом подземного выщелачивания. -М.: Недра, 1985.

98. ЭрхардЖМ., СеженЖ. Планктон. Перевод с франц. -М.: Гидрометео-издат, 1984.

99. Цгоева Л.Д., Елоееа ТА. К вопросу об экологической проблеме в условиях перестройки Орджоникидзе, 1990