УДК 712.4:504

DOI 10.24411/2413-046Х-2019-13024

ОЦЕНКА ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО УЩЕРБА В РЕЗУЛЬТАТЕ АНТРОПОГЕННОЙ
ТРАНСФОРМАЦИИ НАСАЖДЕНИЙ ПАРКОВ Г. ЕКАТЕРИНБУРГА

ASSESSMENT OF ENVIRONMENTAL-
ECONOMIC DAMAGE AS A RESULT OF ANTHROPOGENIC TRANSFORMATION OF PARKLAND IN
YEKATERINBURG

Мезенина Ольга
Борисовна, доктор экономических наук, доцент,
заведующий кафедрой Землеустройство и кадастры, Уральский государственный
лесотехнический университет, г. Екатеринбург

Аткина Людмила Ивановна,
доктор
сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой Ландшафтное
строительство, Уральский государственный лесотехнический университет, г.
Екатеринбург

Жукова Мария  Васильевна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, Ландшафтное строительство,Уральский государственный лесотехнический университет, г. Екатеринбург

Лукин Дмитрий
Александрович, старший преподаватель кафедры
Землеустройство и кадастры, Уральский государственный лесотехнический
университет, г. Екатеринбург

Mezenina Olga Borisovna, mob.61@mail.ru

Atkina Lyudmila Ivanovna, atkina@mail.ru

Zhukova Maria Vasilievna, ignatova-mv@yandex.ru

Lukin Dmitry Alexandrovich, dmi200@mail.ru

Аннотация: В статье предложен экономический подход по оценке качества объектов ландшафтной архитектуры. В работе определены критерии для расчета ущерба при изменении рекреационных и экологических функций  в результате антропогенной трансформации четырех парков г. Екатеринбурга. 

Ранее все парки были созданы на базе естественных сосновых насаждений, но в настоящее время доля сосны значительно уменьшилась. В течение нескольких десятилетий шла замена на более быстрорастущие, имеющиеся в достатке в питомнике лиственные виды, такие как  яблоня ягодная, рябина обыкновенная.

В результате, при сохранении
градостроительных нормативов по озеленению, произошла смена крупных парковых
насаждений на более декоративные, но экологически менее ценные деревья третьей
величины. На основе экономической оценки рекреационных и экологических
показателей установлено, что серьезный ущерб отмечен только в категории
воздухорегулирующей функции, которая является наиболее значимой в промышленных
городах.

Summary: The article proposes an economic approach to assessing the quality of landscape architecture. The paper defines the criteria for calculating the damage caused by changes in recreational and environmental functions as a result of anthropogenic transformation of four parks in Yekaterinburg.  Previously, all parks were created on the basis of natural pine plantations, but now the share of pine has decreased significantly.

For several decades there was a replacement for more fast-growing, available in abundance in the nursery deciduous species such as Apple berry, Rowan ordinary.

As a result, while maintaining urban planning standards for landscaping, there was a change of large parkland to more decorative, but less environmentally valuable trees of the third magnitude. Based on the economic assessment of recreational and environmental indicators, it was found that serious damage was noted only in the category of air control function, which is the most significant in industrial cities.

Ключевые слова: рекреационные и экологические функции; видовое разнообразие древесных насаждений; экономическая оценка природных функций парков в городах.

Key
words: recreational
and ecological functions; species diversity of tree plantations; economic assessment
of natural functions of parks in cities.

Актуальность.
Зелёный
фонд – неотъемлемая часть единой экологической системы города Екатеринбурга, а
наиболее значимым резервом для улучшения экологической обстановки  в субъекте являются городские парки. 

Одним из экономических механизмов по регулированию соответствия качества объектов ландшафтной архитектуры современным экологическим требованиям является проведение эколого-экономической оценки парковых территорий, которая должна базироваться на основе дифференцированной оценки стоимости древесных ресурсов и услуг, определяемых с учетом состояния насаждений; экологической и социальной ценности, а также экономической и технологической доступности этих ресурсов. Именно этот набор факторов перспективен для использования  и для кадастровой оценки данных объектов.

Цель
представленной работы — определить
наиболее значимые критерии для оценки ущерба по рекреационным и экологическим
функциям, нанесенным окружающей среде в парках г. Екатеринбурга в результате их
антропогенной трансформации.

Объекты.
Для достижения цели были выбраны четыре парка, находящиеся в разных
микрорайонах города Екатеринбурга, подобранные 
с учетом ранжирования по степени трансформации (в сторону увеличения):
парк Семь ключей (13,5га), парк Зеленая роща(13 га), парк им. Чкалова(8 га) и парк
Камвольного комбината( 6 га) .

Методика

Характеристика ландшафтных участков и таксационные
показатели определялись по общепринятым методикам [1,2].

Расчет стоимости
древесины выполнен на основе документа «О внесении изменений в приложение к
постановлению Правительства Свердловской области от 29.12.2007 N 1347-ПП
«Об установлении для граждан ставок платы по договору купли-продажи лесных
насаждений для собственных нужд на территории Свердловской области» [3].

 В качестве комплексного показателя,
отражающего биологическую значимость древесных растений выбран показатель
запаса древесины стволовой массы [4].

На сегодняшний день существует большое число методик
функциональной оценки насаждений рекреационного назначения [5].  Для расчета
рекреационных функций нами использованы разработки ряда авторов [5,6,7,8,9]. В результате анализа нормативной и научной
литературы наиболее значимыми для городских условий предложено считать
следующие функции парковых насаждений: рекреационная, воздухорегулирующая,
оздоровительная, воспитательно-образовательная и эстетическая.  

Определение  стоимости рекреационной
роли насаждения Эр
(руб. /га) определяется по формуле 1.

Эр
= (8760*АсК₁К₂Ц_р – З_г) tidi ,    (1)

где 8760 – число  часов  в  году; Ас  – 
среднегодовая   (допустимая
Ад или фактическая Аср, если Аср <
Ад) рекреационная
нагрузка в спелых и приспевающих
насаждениях, чел./га в год; К₁,
К₂ – коэффициенты,
корректирующие допустимую рекреационную нагрузку соответственно по группам возраста и степени подготовленности участка для отдыха; Цр – стоимость
«свободного времени», руб./чел.ч (определяется экономистом по данным специальных исследований в регионе [7]); Зг – ежегодные
затраты на ведение лесного
хозяйства в рекреационных насаждениях, руб./га; ti – продолжительность
i-й группы возраста, лет;
di –
коэффициент дисконтирования.

Среднегодовая (допустимая Ад
или фактическая Аср, если Аср<Ад)
рекреационная нагрузка определена из работы Н.П. Швалевой [10] и Е.С.
Гневнова [11] и  составляет 0,1 чел./га в год [4].

К₁, К₂ – приняты из
работ О.Б. Мезениной [6,7],  работ Гневного Е.С.[11] .

Экономическая оценка оздоровительной функции насаждений Эз связана с оценкой рекреационной
роли насаждения и основывается на стоимости «свободного времени». Стоимость оздоровительного
эффекта насаждения определяется по формуле 2.

Эз
= ЭрКо(К₁+К₂),        (2)

где Эр
– стоимость
рекреационной  функции  насаждения,  руб./чел.ч;
Ко
– коэффициент, оценивающий оздоровительный   эффект   
насаждения в долях от цены «свободного времени»; К₁, К₂ – коэффициенты, оценивающие 
сравнительную степень ионизации кислорода
и аэрофолинность  у  
лиственных и хвойных пород деревьев. По
рекомендации Лебедева Ю.В. [9] они равны 1, как в
лиственном насаждении, так и в хвойном.

Стоимость воспитательно – образовательной функции насаждения, руб./га,
определяется по формуле
3.

Эв = Кв (Эр + Эз),         (3)

где Кв –
коэффициент, оценивающий воспитательно-образовательную функцию
насаждения по отношению к рекреационной и оздоровительной функциям
насаждения (значение коэффициента
Кв
= 0,63 заимствовано из проекта«Прейскуранта
кадастровых цен
на лесные земли  г.   Екатеринбурга»;  оно  было
получено методом экспертных оценок: в состав экспертов входили психологи, врачи,
педагоги, экологи [9].

Стоимость эстетического значения отдельных
участков лесных ландшафтов, руб./га, определяется по формуле 4.

Ээ =
Кэ∙(Эр+(Эр+Эз) Кi,        (4)

где Кэ – коэффициент, оценивающий
эстетическую функцию насаждения
по отношению к рекреационной и оздоровительной функциям насаждения;
Кi – произведение значений
коэффициентов эстетической привлекательности лесных ландшафтов в зависимости от рельефа местности, размеров, конфигурации открытых
участков в лесу, от
пространственного размещения и качества групп деревьев и
кустарников, наличия водных объектов (водоёмов, ручьёв,
рек).

Стоимость воздухорегулирующей функции насаждения определялась по аналогичным
работам на сравнимых участках. За расчетную величину принята стоимость  выделения О₂ и поглощения СО₂
в насаждениях, аналогичных исследованным, расположенных в  сходных лесорастительных условиях, формула 5.
Для хвойных насаждений принята величина — 94,5 тыс.руб./га, и для лиственных
45,6 тыс.руб./га [7].

Эв=Sхв.∙ Fхв.+
Sлист ∙ Fлист.*1000         (5)

S – площадь таксационного выдела

Результаты исследований

Для целей исследования были изучены показатели, отражающие степень
антропогенной трансформации парка и влияющие на его экологические и
рекреационные функции, более подробная характеристика объектов дана в работе Аткиной
Л. И. с соавторами, представленной в списке литературы под номером 12.

Парк микрорайона «Семь ключей» по составу древесной
растительности делится на две части: северная, состоящая из естественного
соснового древостоя и южная – состоящая преимущественно из лиственных видов
(береза, тополь, черемуха). Внутри лиственного древостоя отчетливо выделяются
рядовые и групповые посадки, что подтверждает их искусственное происхождение. В
южной части парка вдоль двух дорожек и вдоль западной границы парка имеются аллейные
посадки из тополя бальзамического. Ассортимент парка состоит из 24 видов, из
них 13 видов деревьев и 11 видов кустарников.

Парк Зеленая роща один из старейших парков города, возник в середине 19 века. Большая часть парка представляет собой насаждения сосны обыкновенной в возрасте 80–120 лет, и декоративные посадки лиственных пород деревьев преимущественно в северной и южной части парка.   Ассортимент древесных растений представлен 34 видами, в том числе хвойные (4 вида) и лиственные деревья (20 видов) и кустарники (10 видов)  

Парк Камвольного комбината.
На
территории парка насчитывается 25 видов древесно-кустарниковой растительности в
количестве почти 2 тыс. шт. Наибольшее количество представлено сосной
обыкновенной (32%) и тополем бальзамическим (21%). Присутствуют несколько
деревьев лиственницы. В большом количестве произрастают черёмухи (Маака и
обыкновенная) и берёза повислая, составляя около 10% от общего количества.
Санитарное состояние у некоторых деревьев сосны неудовлетворительное, отмечено
прекращение роста в высоту, суховершинность. 

Парк им. Чкалова. Как и в других парках, насаждение сложное по составу. Наибольшая доля по количеству деревьев в насаждениях принадлежит березе повислой — 22 %, тополю бальзамическому  15,9 %, тогда как сосна обыкновенная и лиственница представлены значительно меньше  – по 9 %,  вяз шершавый и клен ясенелистный – 8 %. Доли других видов в посадках не превышают 4-5 % от общего количества. В этом парке отмечено чрезмерное уплотнение почвы, механические повреждения стволов и, как следствие, высокая степень зараженности вредителям и болезнями.

При изучении
ассортимента, установлено, что во всех парках шел процесс увеличения видового
разнообразия древесных насаждений за счет посадки интродуцированных и
акклиматизированных древесных (тополь бальзамический, клен ясенелистный, ясень
пенсильванский, вяз шершавый и другие, яблони ягодной, сирени и других)  видов древесных, считавшихся на тот период
наиболее перспективными для озеленения. В погоне за «декоративностью» произошло
внедрение низко продуктивных древесных видов. 

Общепринятый факт то, что городские насаждения вынуждены обитать в неблагоприятной и даже агрессивной во многих отношениях среде, поэтому все показатели жизненности, в том числе и производительность  их всегда ниже, чем в природных экосистемах [13,14].  Подтверждением являются исследования уральских ученых, проведенные в лесопарковых, загородных и внутригородских насаждений рекреационной зоны г. Екатеринбурга [15].

При сравнении полученных данных практических исследований с литературными, установлено, что запас насаждений только в парке Семь ключей близок к запасам сосновых насаждений, расположенных в пригородной зоне города — 300 м³ /га. (табл.3).  Эта цифра была принята за условный эталон для выявления ущерба именно сосновым насаждениям, возникшим в процессе эксплуатации парков.

Как видно из таблицы 1
наибольший запас насаждений отмечен в парке Семь ключей, а наименьший — в парке
им.Чкалова. По своим показателям
продуктивности насаждений  парк
им.Чкалова ближе всего к показателям насаждений, созданных в аридных зонах  [16].

На основе данных
таблицы 1 были рассчитаны показатели того экономического ущерба, который возник
в результате антропогенной трансформации насаждений.

В первую очередь
рассчитана стоимость древесины сосны, которая была изъята в процессе
непродуманных реконструкций [3].
Авторы прекрасно понимают, что рубка и продажа древесины в парках города
запрещена, но этот документ наиболее подходит для оценки ущерба.

При анализе стоимостного выражения экологических и рекреационных функций установлено, что показатели рекреационной, оздоровительной и эстетической функций не изменились при сокращении доли сосновых насаждений (табл.3).

По ГИС материалам, с
учетом данным о густоте насаждений и доли территории под плоскостными объектами
в парках, был произведен расчет площади, на которой сосна обыкновенная была
заменена лиственными породами (табл.4). На основании этих данных рассчитан
ущерб воздухорегулирующей функции (формула 5).

В итоге можно сделать вывод о том, что в
результате непродуманной реконструкции городских парков произошла замена
сосновых насаждений на лиственные на значительной территории. Современные
приемы расчета экономического ущерба позволяют выявить в первую очередь потери
от уменьшения древесных ресурсов и снижения воздухорегулирующей функции.
Произошедшие изменения в составе насаждений в парках Екатеринбурга не сказались
на стоимости социальных функций парковых территорий: оздоровительной,
воспитательно-образовательной и эстетической.

Литература

1. Методика инвентаризации городских зеленых насаждений (Минстрой России: ввод в действие с 01.01.97. – М.: Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова, 1997.
2. ГОСТ 56-89-83  Площади пробные лесоустроительные. Метод закладки Издание официальное. Технический редактор С.Ю. Соколова. Корректор С.И. Иванова. Приказом (распоряжением) Государственного комитета СССР по лесному хозяйству от 23 мая 1983 г. № 72 срок введения установлен с 01.01.84 г.
3. О внесении изменений в приложение к постановлению Правительства Свердловской области от 29.12.2007 N 1347-ПП «Об установлении для граждан ставок платы по договору купли-продажи лесных насаждений для собственных нужд на территории Свердловской области»
4. Лесная таксация и лесоустройство. [электронный ресурс] –режим доступа: http://www.bibliotekar.ru/5-lesoustroystvo/29.htm
5. Ирадян,  Д. А. Кадастровая оценка рекреационных лесов : дисс. … канд. техн. наук: 25.00.26/ Д.А. Ирадян. — Москва, 2004
6. Мезенина, О.Б. Оценка рекреационного потенциала лесов с целью их ранжирования для привлечения инвестиций (на примере Свердловской области)/ Мезенина О.Б.// Журнал Землеустройство, кадастр и мониторинг земель. — 2013. № 2. — с.57-62.
7. Мезенина, О.Б. Формирования эффективной системы управления земельными ресурсами лесного комплекса субъектов Российской Федерации (теория, методология, практика): дисс…. докт. экон. наук 08.00.05 / О.Б. Мезенина. – М.: ГУЗ – 2013.
8. Мезенина, О. Б. Определение критериев оценки для расчета стоимости лесопаркового участка в мегаполисе / О. Б. Мезенина, Л. В. Булатова // Леса России и хозяйство в них / Урал. гос. лесотехн. ун-т. – 2015. – Вып. 4 (55). – С. 79–85.
9. Лебедев, Ю. В. Оценка лесных экосистем в экономике природопользования. Екатеринбург. УрО РАН, 2011 г. 574 с.
10. Швалева, Н.П. Состояние лесных насаждений лесопарков г. Екатеринбурга и система мероприятий по повышению их рекреационной емкости и устойчивости : Автореферат диссертации … кандидата сельскохозяйственных наук : 06.03.03 «Лесоведение и лесоводство, лесные  пожары и борьба сними», Екатеринбург – 2008, 24 с.
11. Гневнов, Е.С. Лесоводственно-декоративные особенности насаждений  крупных городских парков г. Екатеринбурга.  Автореферат  диссертации на соискание ученой степени кандидата  сельскохозяйственных наук по специальности  06.03.03. — «Лесоведение и лесоводство, лесные  пожары и борьба сними», Екатеринбург – 2009, 24 с.
12. Аткина, Л. И., Жукова, М. В., Морозов, А. М. Трансформация  сосновых  насаждений в парках г. Екатеринбурга [Текст]/ Л.И.Аткина и др.// Вестник Бурятской ГСХА.- 2017.-№ 4(49).- С.68-74.
13. А.А. Бабурин, А.А., Г. Ю. Морозова,  Г. Ю.  Оценка экологической значимости зеленых насаждений [Текст] / Бабурин, А.А., Морозова Г.Ю. //Вестник ТОГУ.- 2009. — №3(14) С.63-70. 
14. Конашова, С. И. Состояние насаждений в городских парках [Текст] / С. И. Конашова, Т. Х. Абдулов // Вестник БГАУ. – 2012. – № 2. – С. 62–65.
15. Веселкин, Д. В. Связь между характеристиками состояния деревьев и древостоев сосны обыкновенной в крупном промышленном городе [Текст] /Д.В. Веселкин, В.А.Галако, В.Э.,Власенко, С.А. Шавнин, Е.Л.Воробейчик // Сибирский экологический журнал/.-2015.- Том: 22 №: 2.   С301-309  
16. Бедарева, О.М. Хлюстов, В.К.  Возрастная динамика общей надземной фитомассы древостоев саксаула черного [Электронный ресурс]-режим доступа: https:  //cyberleninka.ru/article/n/vozrastnaya-dinamika-obschey-nadzemnoy-fitomassy-drevostoev-saksaula-chernogo [Дата обращения 30 января 2019].

УДК 631.1 (71)

DOI 10.24411/2413-046Х-2019-12002

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АГРАРНОЙ ОТРАСЛИ КАНАДЫ

ENVIRONMENTAL ASPECTS OF AGRICULTURAL SECTOR IN CANADA

Григорьева Е., кандидат биологических наук, доцент факультета мировой политики ГАУГН

Шульга П., к. с.-х.н., доцент факультета почвоведения МГУ имени М.В.Ломоносова

 Grigorieva E., Cand. Sci. (Biology), Assistant Professor, State Academic University for Humanities, World Politics Faculty

Shulga P., Cand. Sci. (Agriculture), Associate Professor, Faculty of Soil Science, Lomonosov Moscow State University

Аннотация: В статье рассматривается практика подготовки и использования фермерами Канады Фермерских экологических планов, стимулирующих экологически безопасное ведение сельского хозяйства.

Summary: The article analyses the practice of the preparation and application by Canada farmers of Environmental Farm Plans to support environmentally sound farming.

Ключевые слова: Канада, Фермерские экологические планы, практики эффективного экологического менеджмента, экологические риски, устойчивое развитие сельскохозяйственного производства.

Keywords: Canada, Environmental Farm Plans, Beneficial Management Practices, environmental risks, sustainable development of agriculture.

Значительное внимание в Канаде уделяется вопросам экологического сопровождения аграрного производства. Важным элементом экологически безопасного ведения сельского хозяйства является реализация государственных программ, стимулирующих разработку сельхозпроизводителями Фермерских экологических планов (далее – ФЭП) (Environmental Farm Plan – EFP). Подготовка ФЭП является добровольным процессом, в ходе которого фермер самостоятельно при технической поддержке специалистов оценивает экологические риски ведения своего хозяйства и формирует план природоохранных мероприятий, т.н. План действий (Action Plan) с подробным описанием специализированных практик эффективного экологического менеджмента (Beneficial Management Practices – BMP) для нивелирования обозначенных рисков. В большинстве случаев при выполнении запланированных мероприятий фермеры используют дополнительные финансовые ресурсы в рамках специальных федеральных и провинциальных программ.

Практика формирования ФЭП при поддержке провинциального правительства впервые стала использоваться в Онтарио в 1993 г. и быстро приобрела популярность в других провинциях восточной части Канады: в 1995г. – в Новой Шотландии, Ньюфаундленде и Лабрадоре; в 1996 г.  – в Квебеке, Нью-Брансуике, Острове Принца Эдуарда.  В дальнейшем федеральное правительство взяло инициативу распространения практики ФЭП по всей территории страны. Начало реализации в 2003 г. на основе соглашений между федеральным и провинциальным правительствами национальной пятилетней Рамочной программы по аграрной политике (Agricultural Policy Framework) послужило формированию основных принципов и элементов ФЭП на федеральном уровне с учетом уже имеющегося опыта и содействовало распространению модели ФЭП в остальных провинциях Канады: в 2003 г. – в Альберте; в 2005 г. – в Саскачеване, Манитобе, Британской Колумбии [1]. Поддержка этого процесса осуществлялась за счет федеральных средств. В последующих пятилетних национальных программах – «Ускорение роста» (Growing Forward) (2008 –2013 гг.), «Ускорение роста 2» (Growing Forward 2) (2013 –2018 гг.) – природоохранная тематика финансировалась совместно федеральным и провинциальными правительствами. Подобная практика сохранилась и для текущего пятилетнего плана «Канадское сельскохозяйственное партнерство» (Canadian Agricultural Partnership) [2].

Содействие фермерам в подготовке и реализации ФЭП оказывается со стороны провинциальных министерств сельского хозяйства или аффилированных с ними структур, таких, как Ассоциация Онтарио по улучшению почв и сельскохозяйственных культур (Ontario Soil and Crop Improvement Association – OSCIA) в провинции Онтарио или Корпорация по сельскохозяйственным исследованиям и развитию в провинции Британская Колумбия (Agricultural Research & Development Corporation – ARDCorp). Процесс подготовки сельхозпроизводителями ФЭП происходит во время проведения запланированных семинаров, а также при индивидуальных консультациях со специалистами, в том числе, если работа над планом проходит в интерактивном режиме с использованием специально разработанных электронных ресурсов. Фермер должен заполнить «Рабочую книгу ФЭП» (EFP Workbook), которая состоит из набора модулей (разделов), представляющих собой рабочие листы (worksheets) по отдельным экологическим проблемам. Например, «Рабочая книга ФЭП» в провинции Онтарио включает 23 модуля (табл.). Фермер выбирает для заполнения рабочие листы по направлениям, наиболее актуальным для оценки экологического состояния своего хозяйства.

Результатом проведенной оценки является определение потенциальных экологических рисков в ходе производственной деятельности на ферме и разработка Плана действий по снижению этих рисков. При планировании, помимо консультаций специалистов, фермеры имеют возможность пользоваться информацией из специально подготовленных провинциальными аграрными министерствами пособий по применению различных эффективных природоохранных практик (Best Management Practices books) [3].

После утверждения соответствующими специалистами проекта Плана действий фермеру выдается сертификат о завершении работы над ФЭП. Следует отметить, что вся информация, содержащаяся в ФЭП, является собственностью фермера и носит конфиденциальный характер. Сертификат, действующий в течение 5 лет (за исключением Альберты, где этот срок соответствует 10 лет), дает возможность производителю получить финансовую поддержку от государства (в пропорции: 60% из федерального бюджета и 40% – из провинциального бюджета) для покрытия части расходов при проведении запланированных природоохранных мероприятий. Доля государственного финансирования варьируется, в основном в зависимости от вида мероприятий. В Манитобе, к примеру, в рамках программы «АгЭкшн Манитоба» (Ag Action Manitoba) фермеру могут компенсировать от 25 до 50% затрат [4], в Британской Колумбии – от 40 до 70% в рамках программы «Практики эффективного экологического менеджмента» (Beneficial Management Practices Program) [5], в Онтарио – от 30 до 65% в рамках программы «Экологический менеджмент» (Environmental Stewardship) [6]. При этом для каждого мероприятия определяется максимальная сумма возможной финансовой поддержки. Например, в Онтарио фермер может рассчитывать на компенсацию за счет государственных источников до 50% затрат на проекты по контролю за эрозионными процессами с учетом того, что максимальная сумма компенсаций не может превышать 20 000 кан. долл. [7].

В соответствии с имеющимися последними данными Канадского статистического агентства в 2011 году ФЭП имели около 35% канадских ферм, занимающих 50% сельскохозяйственных земель (рис.). При этом большинство из этих хозяйств (до 95%) полностью или частично внедрили практики, обозначенные в Планах природоохранных мероприятий в рамках ФЭП [8, 9].

Количество ферм, имеющих ФЭП, постоянно увеличивается. Это подтверждают последние данные по некоторым провинциям. Так, в Манитобе и Британской Колумбии число ферм с ФЭП в 2018 г. возросло в 1,4 раза по сравнению с 2011 г.  и составило от общей численности фермерских хозяйств соответственно 40% — в Манитобе [10] и 29% — в Британской Колумбии [11].

Важное значение для принятия фермерами решения о принятии ФЭП играет и тот факт, что наличие этих планов является условием получения контрактов на поставку своей продукции на переработку компаниям, выражающими свою поддержку вопросам защиты окружающей среды и являющимися приверженцами устойчивого развития сельскохозяйственного производства. Подобное условие, к примеру, действует с 2010 г. в отношении производителей картофеля, имеющих контракты с компанией «МакКейн Фудс» (McCain Foods). Заявлено также, что строящееся в Манитобе компанией «Рокетт» (Roquette) крупное предприятие по переработке гороха также будет принимать сырье от производителей, владеющих ФЭП [10, 12]. 

В проведенном по заказу Федерации сельского хозяйства Онтарио (Ontario Federation of Agriculture) исследовании об эффективности Фермерских экологических планов показано, что в результате участия в подготовке ФЭП большинство опрошенных фермеров повысили свою осведомленность и понимание вопросов, связанных с защитой окружающей среды, а также активизировали осуществление мер по решению агроэкологических проблем в своих хозяйствах. Выполнение планов природоохранных мероприятий в рамках ФЭП привело к положительным изменениям: 74% опрошенных фермеров заметили улучшение качества почвы, 71% — качества воды [13]. Следует также отметить, что реализация практик эффективного экологического менеджмента влияет и на результаты производственной деятельности. К примеру, одна из востребованных практик – борьба с эрозией почв, вызывающей, по оценке канадских почвоведов, ежегодные потери урожая на сумму до 3,2 млрд. долл. [14].

В целом, можно констатировать, что принципы, заложенные в Фермерских экологических планах, способствуют развитию практик по экологизации аграрного производства. Участие в программах, связанных с разработкой и принятием ФЭП, повышает осведомленность и знания фермеров о надлежащей экологической практике и рисках, позволяет сельхозпроизводителям использовать меры по минимизации этих рисков и конкретные механизмы балансирования экологических интересов с экономическими мотивациями.

Литература

1. Environmental Farm Planning in Canada: A 2006 Overview. Agriculture and Agri-Food Canada. 2009.
2. Canadian Agricultural Partnership. Agriculture and Agri-Food Canada [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.agr.gc.ca/eng/about-us/key-departmental-initiatives/canadian-agricultural-partnership/?id=1461767369849.
3. Ontario Ministry of Agriculture. Food and Rural Affairs. Best Management Practices [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.omafra.gov.on.ca/english/environment/bmp_books.htm.
4. Manitoba Agriculture. Ag Action Manitoba Program for Farmers [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.gov.mb.ca/agriculture/environment/environmental-farm-plan/ag-action-manitoba-assurance-beneficial-management-practices.html.
5. ARDCorp. Canadian Agricultural Partnership. Beneficial Management Practices, 2018/19 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://ardcorp.ca/wp-content/uploads/2018/06/2018-19-BMP-List-Version-3.0-June-21-FINAL.pdf.
6. Ontario Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs. Canadian Agricultural Partnership Program: Overview of Environmental Stewardship Programming [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.omafra.gov.on.ca/english/cap/stewardship.htm.
7. Canadian Agricultural Partnership. Program Guide. Erosion Control Structures [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ontarioprogramguides.net/pc-en-esim-pd-i/.
8. Farm Environmental Management Survey – 2011. Statistics Canada. 2013.
9. An Overview of the Canadian Agriculture and Agri-Food System. Agriculture and Agri-Food Canada. 2015.
10. Manitoba Agriculture. Environmental Farm Plan [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.gov.mb.ca/agriculture/environment/environmental-farm-plan/index.html.
11. British Columbia Environmental Farm Plan Program Continues. June 7, 2018 [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.dairyproducer.ca/british-columbia-environmental-farm-plan-program-continues/.
12. Stevenson L. Environmental farm planning workshop season now underway. November 8, 2018. Manitoba Co-operator [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.manitobacooperator.ca/news-opinion/news/environmental-farm-planning-workshop-season-now-underway/.
13. Environmental Farm Plans: Measuring Performance, Improving Effectiveness, and Increasing Participation. Final Report. Prairie Research Associates. November 15, 2011 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.ontariosoilcrop.org/wp-content/uploads/2015/08/Final-Report-EFPs-Measuring-Performance-Improving-Effectiveness-and-Increasing-Participation.pdf.
14. Arnason R. Soil erosion costs farmers $3.1 billion a year in yield loss: scientist. January 31, 2019. The Western Producer [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.producer.com/2019/01/soil-erosion-costs-farmers-3-1-billion-a-year-in-yield-loss-scientist/.

DOI 10.24411/2413-046Х-2019-11061

ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГАЗОВ ВЫВЕТРИВАНИЯ ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

JUSTIFICATION OF THE EFFICIENCY OF USING EXHAUSTING GASES ON GAS-CONDENSATE PLANTS

Иванов Андрей Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры геоэкологии, ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет», г. Санкт‑Петербург

Баркан Михаил Шмерович, кандидат технических наук, доцент кафедры геоэкологии, ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет», г. Санкт‑Петербург

Ivanov A.V., e-mail: andrey-racer@mail.ru

Barkan M.Sh., e-mail: barkan-msh@spmi.ru

Аннотация: Объемы потерь природного газа на газоконденсатных производствах соизмеримы с газопотреблением некоторых небольших европейских государств. Значительный объем потерь приходится на технологические продувочные операции и факельное сжигание некондиционных газов. На основании анализа возможных путей использования газов выветривания выбран эффективный способ их использования в водонагревательном котле для обеспечения отопления вахтового поселка и объектов предприятия.  Приведено технико-экономическое обоснования применения данного способа.

Summary: The volume of natural gas losses in gas condensate production is commensurate with the gas consumption of some small European countries. A significant amount of losses is attributable to process blowing operations and flaring of off-spec gas. Based on the analysis of the possible ways of using weathering gases, an effective way of using them in a water-heating boiler for the heating of the camp and facilities of the plant has been selected. The feasibility study of the application of this method is given.

Ключевые слова: газы выветривания, газоконденсатное производство, котел, природный газ, метан, предотвращенный ущерб, эксплуатационные затраты.

Keywords: exhausting gases, gas condensate production, boiler, natural gas, methane, prevented damage, operating costs.

Нормативные технологические потери природного газа в России согласно официальным данным Министерства Энергетики Российской Федерации за последние десять лет составляли от 0,141% (0,84 млрд.куб.м) в 2016 году до 0,62% (3,7234 млрд.куб.м) (2013) от объема добычи газа рисунок 1 [1]. Это сопоставимо с объемом потребления небольших государств, таких как Литва (3,3 млрд.куб.м), Швейцария (3,2 млрд.куб.м), Сербия (2,8 млрд.куб.м), Болгария (2,5 млрд.куб.м), Латвия (1,5 млрд.куб.м) Швеция (1,5 млрд.куб.м), Молдова (1,1 млрд.куб.м), Словения (1,1 млрд.куб.м), Эстония (0,7 млрд.куб.м). Потребность в газе на мировом рынке возрастает, а нагрузка газовой отрасли на атмосферный воздух увеличивается, что заставляет искать и внедрять новые способы снижения потерь газа.

Непосредственного на газоконденсатных заводах основной объем потерь приходится на технологические операции, связанные с опорожнением оборудования и составляют до 2% от общего объема потерь, то есть до 0,075 млрд. куб.м. В работе рассмотрен газоконденсатный завод, расположенный в Ямало-Ненецком автономном округе (Тюменская область, Россия).

Основными видами деятельности предприятия является добыча, подготовка, транспортировка, хранение и переработка жидкого и газообразного углеводородного сырья, а также разработка и эксплуатация газовых, газоконденсатных месторождений.

В состав рассмотренного предприятия  в настоящее время входят две производственные площадки: Южный участок и Северный участок.

Выявлено 270 источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, из них: 12 неорганизованных источников выбросов; 258 организованных источников выбросов.

Режим выбросов источников – постоянный, залповый и аварийный.

Нормативы предельно допустимых выбросов разработаны для источников с постоянным и залповым режимом выбросов, выделяющих в атмосферу 39 загрязняющих веществ и 12 группы суммаций биологического действия веществ.

Суммарный валовый выброс на существующее положение в целом по предприятию составляет 7711,15 тонн в год из них:

Южный участок предприятия:

• 2983,9 тонн в год от источников с постоянным режимом выбросов (124 организованных и 7 неорганизованных источника, 38 загрязняющих веществ, 12 группы суммаций биологического действия веществ);
• 3956,9 тонн в год от источников с залповым режимом выбросов (90 организованных источников, 6 загрязняющих веществ);
• 18,4 тонн в год от источников с аварийным режимом выбросов (16 организованных источников, 7 загрязняющих веществ, 1 группа суммаций биологического действия веществ).

Северный участок предприятия:

• 154,5 тонн в год от источников с постоянным режимом выбросов (21 организованных и 5 неорганизованных источника, 14 загрязняющих веществ, 2 группы суммаций биологического действия веществ);
• 585,2 тонн в год от источников с залповым режимом выбросов (18 организованных источников, 4 загрязняющих вещества);
• 12,2 тонн в год от источников с аварийным режимом выбросов (4 организованных источника, 9 загрязняющих веществ, 1 группа суммаций биологического действия веществ).

Загрязняющие вещества представлены преимущественно метаном. Объемы выброса метана на объектах предприятия представлены в таблице 1.

Ввиду 20-кратного превышения выброса метана с объектов Южного участка по сравнения с Северным, а также удаленности Северного участка от вахтового поселка, целесообразным является рассмотрение источников выбросов метана на Южном участке. В ходе работы была построена модель рассеивание метана от объектов Южного участка в сторону вахтового поселка при негативных климатических условиях с учетом влияния застройки и фоновых концентраций, создаваемых объектами Северного участка. Моделирование показало возможность более чем 15-кратного превышения ПДК по метану в зоне вахтового поселка.

Основной причиной миграции загрязняющих атмосферный воздух веществ является постоянный, залповый и аварийный выброс с газовых свечей и горизонтальных факельных установок. Данная процесс необходим для утилизации избытка добываемого газа, проведения ремонтных работ, аварийной остановки добычи.

Плановые остановки осуществляются на ремонтабсорберов цеха осушки газа, разделителей цеха насосно-емкостного оборудования, сепараторов цеха входа и сепарации газа и подогревателя блока огневой регенерации цеха огневой регенерации. Сброс газа с технологического оборудования осуществляется на продувочные свечи этих же цехов. При плановых остановках остального технологического оборудования установка комплексной подготовки газа (УКПГ) газ направляется на свечу рассеивания УКПГ.

Постоянный сброс газа выветривания осуществляется на продувочную свечу цеха насосно-емкостного оборудования.

Аварийный сброс газа с сепараторов цеха входа и сепарации газа, предусмотрен на свечу рассеивания УКПГ.

При газодинамических и геофизических исследованиях, продувках газовых малогабаритных каплеотделителей, а так же при ликвидации гидрожидкостных пробок, при подземном ремонте на скважинах при осуществлении капитального ремонта скважин, газ сбрасывается через горизонтальные факельные установки (ГФУ) кустов газовых скважин.

На основании анализа возможных путей использования газов выветривания выбран эффективный способ их использования в водонагревательном котле для обеспечения отопления вахтового поселка и объектов предприятия

Предприятие использует для отопления производственных площадок и мест проживания котельную с тремя котлами КВГМ-4 (4000 КВт), которые используют в качестве топлива товарный газ рассматриваемого газового промысла. Данная система может быть модернизирована путем  установки в котельной дополнительного котела серии Prextherm RSW 4000 (4000 КВт), который ввиду конструктивных особенностей неприхотлив к качеству используемого газа, работает в широком диапазоне давлений и оснащен автоматизированной системой управления, что делает возможным утилизацию газов выветривания со свечей и горизонтальных факельных установок. При этом подведение газов выветривания должно быть произвдено через сепаратор и промежуточный газгольдер переменного объема.

Потребление газа котлом Prextherm RSW 4000 при выдаче номинальной мощности 4000 КВт составляет 530 м³/час [2]. Организованные источники выброса на Южном участке предприятия, которые предлагается объединить газосборной сетью, производят валовый выброс метана порядка 5500 т/год, что соответствует 3575 тыс.куб.м. в год. С учетом возможной круглосуточной работы котла при 10-месячном периоде эксплуатации (холодное время года рассматриваемого региона) можно сделать вывод о том, что данного объема газа будет достаточно для полного обеспечения тепловой машины топливом.

Результат внедрения природоохранного мероприятия позволит значительно снизать объемы выброса метана и обеспечить нормативное качество воздуха, что подтверждается результатами повторного моделирования при внедрении данного мероприятия.

Стоимость котла Prextherm RSW 4000 (по состоянию цен на 2018 год) составляет 2180,0 тыс. руб. при нормативном сроке службы не менее 15 лет. Сепаратор и мягкий газгольдер переменного объема на предприятии имеются в резерве. Затраты на строительно-монтажные работы устанавливаются в размере 7% от капитальных затрат на внедряемое оборудование и составляют 152,60 тыс. руб. Дополнительные затраты в размере 5% от стоимости строительно-монтажных работ и оборудования — 7,63 тыс. руб. Доставка берется в размере 3% от стоимости оборудования т.е. 65,4 тыс. руб. Стоимость АСУ входит в стоимость котла.  Капитальные затраты определяются по формуле:

где З_об – стоимость оборудования, руб;

З_д – затраты на транспортировку оборудования, руб;

З_м – затраты на монтаж и пусконаладочные работы, руб;

З_пр – дополнительные затраты, руб.

Эксплуатационные расходы представляют собой годовые текущие издержки, связанные с реализацией мероприятия, рассчитываются по формуле:

где З_мат – материальные затраты, руб;

З_зп – заработная плата, руб;

А_м – амортизационные отчисления, руб;

З_пр – прочие расходы, руб.

Котел Prextherm RSW 4000 работает в автоматическом режиме на некондиционном газе, совместно добываемом с газом на рассматриваемом месторождении, следовательно материальные затраты на топливо и затраты на заработную плату отсутствуют.

Амортизация рассчитывается по формуле:

где З_об – стоимость оборудования,

Н_а — норма амортизации – это процент от стоимости основных средств, списываемый ежегодно на себестоимость продукции:

где Т_н – нормативный срок службы оборудования, год.

Амортизация будет равна:

Прочие расходы принимаются равными 4 % от суммы всех затрат без учета амортизационных отчислений и в данном случае отсутствуют.

Эксплуатационные затраты

З_эксп = 145,3 тыс.руб./ год

Сумма платы за выбросы загрязняющих веществ:

где К_и – коэффициент индексации платы за загрязнения, на 2018 г равен 2,67;

К_э — коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния атмосферного воздуха территорий экономических районов России, =1,2 для Западно-Сибирского экономического района;

Н_н, — базовый норматив платы за выброс одной тонны i-го загрязняющего вещества в пределах, не превышающих ПДВ;

M_ф – фактическое значение выброса i-гo загрязняющего вещества, т/год,

До внедрения природоохранного мероприятия (таблица 2).

Расчет платы за выбросы до внедрения природоохранного мероприятия:

После внедрения природоохранного мероприятия (таблица 3):

Пример расчета произведен по метану 

Экономия от внедрения установки составит:

            Определим экономический эффект от внедрения установки:

            Срок окупаемости:

Определение величины эколого-экономического ущерба от загрязнения компонентов природной среды представляет собой расчет в денежной форме возможных отрицательных последствий от загрязнения окружающей среды, которых удалось избежать в результате природоохранной деятельности производственного предприятия и состоит из предотвращенный эколого-экономический ущерб от загрязнения атмосферного воздуха, почвенных ресурсов и поверхностных водных ресурсов.

Укрупненный расчет предотвращенного эколого-экономического ущерба от загрязнения атмосферного воздуха проводился в соответствии с [3].

Укрупненная оценка величины предотвращенного эколого-экономического ущерба от выбросов ЗВ с территории рассмотренного газового промысла производится по формуле:

 — величина экономической оценки удельного ущерба от выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Территория промысла расположена в западно-сибирском экономическом регионе  = 46,6 руб./усл. т

 — приведенная масса загрязняющих веществ выбрасываемая в атмосферный воздух при эксплуатации месторождения ,уcл.т

— коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния атмосферного воздуха территорий экономических районов России. Для западно-сибирского экономического региона  = 1,6;

— индекс дефлятор по отраслям промышленности, устанавливаемый Минэкономразвития на рассматриваемый период. Для газовой промышленности на 2018 год,  = 104,9.

Приведенная масса загрязняющих веществ рассчитывается по формуле:

m_i^а — масса выброса в атмосферной воздух i-гo загрязняющего вещества или группы веществ с одинаковым коэффициентом относительной эколого-экономической опасности, т/год;

К^а_эi— коэффициент относительной эколого-экономической опасности i-го загрязняющего вещества или группы веществ;

i — индекс загрязняющего вещества или группы загрязняющих веществ;

N — количество учитываемых групп загрязняющих веществ.

Величина экономической оценки удельного ущерба от выбросов загрязняющих веществ на территории газового промысла в атмосферный воздух до внедрения природоохранного мероприятия:

Величина экономической оценки удельного ущерба от выбросов загрязняющих веществ на территории газового промысла в атмосферный воздух после внедрения природоохранного мероприятия:

Величина предотвращенного экологического ущерба составит:

При реализации представленного проектного решения будет предотвращен экологический ущерб, наносимый окружающей природной среде, а в частности атмосферному воздуху, на сумму 1,6 млн. рублей.

Таким образом, ввиду простоты монтажа газового котла в существующей газовой котельной и необходимости практически постоянного отопления в условиях регионов Севера  предложенный способ утилизации газов выветривания может является наиболее эффективных способом снижения негативного воздействия на атмосферный воздух, что также подтверждено результатами эколого-экономической оценки.

ЛИТЕРАТУРА

1. https://minenergo.gov.ru/system/download/1156/61263
2. http://www.dkm.ru/catalog/malye-kotly/60.html
3. Вершкова Л.В., Грошева В.Л., Гаврилова В.В. Методика определения предотвращенного экологического ущерба по охране окружающей среды, В. И. Данилов-Данильян. М. 1999 г.

УДК 504.3.054

DOI 10.24411/2413-046Х-2019-11017

СНИЖЕНИЕ ПЫЛЕВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ПРИ СКЛАДИРОВАНИИ ОТХОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД 

DECREASE IN DUST AIR POLLUTION IN THE DECOMMISSIONING OF IRON-ORE TREATMENT WASTE

Владимир Сергеевич Кузнецов, к.т.н., доцент,

Игорь Константинович Супрун, к.т.н., доцент,

Денис Сергеевич Петров, к.т.н, доцент,

кафедра Геоэкологии, Санкт-Петербургский горный университет

Vladimir Sergeyevich Kuznetsov, PhD, associate professor,

Igor Konstantinovich Suprun, PhD, associate professor,

Denis Sergeyevich Petrov, to. PhD, associate professor,

department of Geoecology, St. Petersburg Mining University

Аннотация: В данной работе рассматривается загрязнение атмосферы при работе Михайловского горно-обогатительного комбината,  предприятие  находится в 100 км от г. Курска в г. Железногорск.

За последние годы во всем мире все большую опасность для природной среды приобретает антропогенная деятельность, связанная главным образом с местами добычи полезных ископаемых,  а также в местах их обогащения и переработки.

При разработке полезных ископаемых на карьерах, происходит образование неорганической пыли. Пыль выделяется в атмосферу на всех стадиях технологического процесса предприятия. Основные источники выделяющие неорганическую пыль при открытой разработке месторождений железной руды: взрывные работы на карьере, работа пунктов перегрузки, обогатительный процесс на фабрике, обжиг окатышей, а также пыление с поверхности  отвалов и сухих пляжей хвостохранилищ.

Summary: This work covers the pollution of the atmosphere during the work of the Mikhailovsky Mining and Refining Facility which is located within 100 km from the city of Kursk, in the city of Zheleznogorsk.

Over the past few years in the whole world, anthropogenic activity, connected mainly with the locations of mineral production and the those of mineral treatment and processing, has been becoming increasingly dangerous for the natural environment.

Resource development in open pits causes the formation of inorganic dust. The dust gets excreted into the atmosphere at all stages of an enterprise’s technical process. The principal sources excreting inorganic dust during open mining of iron deposits: blasting operations in an open pit, the work of transfer points, the enrichment process at a factory, pellet firing as well as dusting from the surfaces of stock dumps and dry tailings beaches.

Ключевые слова: снижение загрязнений, пылевое загрязнение, складирование, отходы железных руд.

Keywords: reduction, dust pollution, decommissioning, iron-ore waste

На предприятии большой объем неорганической пыли поступает в окружающую природную среду с хранилища отходов обогащения. В процессе складирования отходов обогащения на хвостохранилище образуются сухие пляжи, занимающие от 25 до 30 % площади, которые в летний период интенсивно выделяют пыль в атмосферу.  Сдуваемая ветром пыль с поверхности хвостохранилища, рассеивается в атмосфере, после чего выпадает на поверхность почв путём гравитационного осаждения или выпадения с осадками, что приводит к формированию в почвенном покрове вторичного загрязнения (в частности тяжелыми металлами содержащимися в пыли) [7]. Железорудная пыль отрицательно влияет на продуктивность сельхозугодий, из-за попадания в почву различных металлов. Кроме загрязнения почвы происходит также нарушение морфологического строения профиля почв и изменение ландшафта [1].

В процессе обогащения образуется концентрат и отход обогащения (хвосты мокрой магнитной сепарации) при добыче железорудного сырья. Объёмы отходов составляют 40-60% от объёма обогащаемого материала.

Химический состав таких отходов формируется исключительно из ландшафтообразующих элементов: Si (кремний), А1 (алюминий), Fe (железо), Са (кальций), Mg (магний), К (калий), Na (натрий), О (кислород), причем в связанной окисленной форме (карбонаты, оксиды, силикаты).

С целью установления состава отходов обогащения, были отобраны  пробы с поверхности хвостохранилища и проведен качественный и количественный  химический анализ состава отходов обогащения на оптическом эмиссионном спектрометре параллельного действия с индуктивно-связанной плазмой ICPE-9000 [6].

По результатам проведения качественного и количественного анализа на ICPE-9000 можно сделать вывод о высоком содержании железа и кремния  в пробах отходов, а следовательно эти элементы также присутствуют в пыли выделяемой с поверхности хвостохранилища.

Наибольшее негативное воздействие на организм человека оказывают мелкие частицы. В легкие человека проникают пылинки размером от 5 мкм до 1 мкм. Наиболее вредными являются частицы менее 1-3 мкм в диаметре, которые могут достигать альвеол лёгких. Эти частицы составляют обычно 40-70% взвешенных частиц. Пыль, попадая в лёгкие, оседает там, превращая с течением времени в фиброзную ткань, которая не участвует в процессе обмена кислорода и углекислого газа.

Для гранулометрического анализа проб сухих отходов был использован лазерный анализатор распределения размеров частиц Horiba LА-950, который предназначен для измерения дисперсных параметров (размеров частиц и функций распределения частиц по размерам) суспензий, эмульсий и порошкообразных материалов.  В результате гранулометрического анализа было установлено, что в отобранных пробах, содержание частиц с размером фракции 1-5 мкм составляет порядка 25-30% от общего фракционного состава пробы [2].

В летний  период  2017 г. были сделаны замеры запылённости воздуха [4] с помощью пылемера DustTrak 8533 фирмы в 34 точках на различной удалённости от  хвостохранилища на высоте около 1,6 м над поверхностью земли, результаты измерений представлены в таблице 2.

Из анализа данных представленных в таблице следует, что превышение нормативов [3] по неорганической пыли на расстоянии 1 км от источника (санитарно-защитная зона)   составляет  порядка  8-10 раз разрешенной нормы.

С целью определения площадного загрязнения атмосферы было выполнено моделирование пылевого воздействия в программе MapInfo Propessional.

MapInfo – географическая информационная система (ГИС), предназначенная для сбора, хранения, отображения, редактирования и анализа пространственных данных. С использованием  программы MapInfo были определены зоны с высоким уровнем пылевого загрязнения атмосферы в непосредственной близости с местом складирования отходов обогащения (хвостохранилищем). Результаты моделирования представлены на рисунке 1.

Результаты моделирования графически отображают уровень пылевого загрязнения неорганической пылью территории в близи места складирования отходов обогащения на территории горно-обогатительного предприятия.

 В мировой практике, для снижения пылевого загрязнения используются следующие способы пылеподавления.

1. I.Физико-химические способы закрепления заключаются в изменении свойств поверхностного слоя намытого материала, путём стабилизации пылящих поверхностей. Производится их орошение различными водными системами, которые могут содержать связующие вещества.

На данный момент физико-химические способы снижения пылевыделения чаще других находят применение на практике. Можно выделить основные методы: гидротехнический метод и закрепление пылящей поверхности полимерами, органическими и неорганическими веществами поверхности [5].

1) Гидротехнический метод является наиболее простым и доступным, он сводится к постоянному увлажнению пылящих поверхностей оросительными установками. Эффективность данного метода составляет приблизительно 50-60%, что в большинстве случаев достаточно для снижения концентрации пыли до уровня ПДК на границе санитарно-защитной зоны.

2) Использование физико-химических способов закрепления пылящих поверхностей является перспективным направлением. Данные способы имеют в основе связующие вещества. Их применение является основой многих исследований.

1. II. Биологические способы снижения пылевыделения заключаются в создании противоэрозионных насаждений, позволяющих закрепить поверхность пляжей путём посева высших растений. Данные способы можно классифицировать на два метода: биогенный и биоценотический.

III. Технологические способы предотвращения пылеобразования косвенно способствуют снижению техногенной нагрузки, оказываемой на атмосферный воздух в зоне действия обогатительных предприятий:
1) разработка способа складирования отходов обогащения таким образом, чтобы вынос частиц был минимален; 2) создание малоотходных технологий, в результате чего осуществляется комплексная переработка сырья, соответственно уменьшается техногенная нагрузка; 3) утилизация отходов.

1. IV. Механический способ можно классифицировать на два метода:
   1) сплошное покрытие поверхностей не пылящим материалом: щебень, гравий, окатыши на основе глин или суглинков и др. Толщина нанесённого слоя должна быть не менее 0,15 м [5]; 2) установку искусственных заграждений, лесозащитных полос и пр.

Механические способы уменьшения выноса пыли с поверхностей техногенных массивов является предпочтительным в условиях сухого, а также сурового климата, в связи со сложностью применения в таких условиях оросительных систем, либо создания растительного покрова.

Для орошения больших площадей с большим радиусом полива, а также для достижения максимальной равномерности нанесения жидкости на пылящую поверхность используются оросительные водяные (аэрозольные) пушки.

Аэрозольные пушки для пылеподавления могут работать до температуры -20 градусов. Чтобы обеспечить подавление пыли при более низких температурах их можно доработать, дополнив возможностью работать в снежном режиме.

Аэрозольная пушка – это устройство, которое представляет собой цилиндрический корпус, внутри которого установлены распылительные сопла (форсунки), диффузор, а также осевой вентилятор. Дальность броска жидкости от аэрозольной пушки варьирует от 20-30 до 200 метров, что является большим преимуществом по сравнению с системой форсунок.

При расположении пушки близко к поверхности может наблюдаться так называемый «стелющий» эффект. В этом случае осаждение капель происходит благодаря  контакту с поверхностью. Капли над поверхностью продолжают движение без осаждения. Благодаря аэрозольной пушке происходит орошение целой полосы сухой поверхности, а не только отдельных участков массива.

При эксплуатации аэрозольных пушек для пылеподавления следует учитывать направление и силу ветра. В случае, когда направление ветра совпадает с направлением факела орошения, дальность полета струи аэрозоля увеличивается, однако, при противоположном направлении ветра распространение аэрозоля будет блокироваться, а также будет снижаться эффект стабилизации пылящей поверхности. В данном случае частицы пыли за счёт сил адгезии будут взаимодействовать с аэрозолем, что в дальнейшем приведёт к их осаждению.

В связи с высокой стоимостью аэрозольных пушек нерациональна стационарная установка пушек по периметру хвостохранилища. Поэтому необходима разработка системы транспортировки пушки по периметру. Оптимальным будет установка пушки на рельсовую платформу, по которой аэрозольная пушка будет перемещаться вместе с водяной цистерной.

На платформе располагается аэрозольная пушка пылеподавления с устройством наведения; компрессорная станция; водяной насос; устройство электропривода на одну ось платформы; блок системы управления приёма и обработки информации; дизель-электрическая силовая установка для питания комплекса.

Максимальная скорость движения установки 23 км/ч. Оптимальная скорость движения может быть определена на основании расчёта.

Для оптимизации работы установки необходима разработка разных режимов работы в зависимости от метеоусловий. Данные могут быть получены с систем мониторинга производственного процесса. Основные параметры: температура, скорость ветра, направление ветра, количество осадков и др.

Площадь пылящей поверхности хвостохранилища составляет 300000 м². Однако с учётом системы намыва происходит увлажнение дополнительных 50000 м². Протяжённость пылящей поверхности, доступной для внедрения системы орошения достигает 19 км. Ширина пылящей поверхности от 50 до 300 метров.

По итогам проведённого эксперимента необходимое количество воды для стабилизации 1 м² пылящей поверхности в среднем составляет 3 л. В зависимости от погодных условий пылевыделение будет отсутствовать до 7 часов. При неблагоприятных погодных условиях (высокая температура, высокая скорость ветра, отсутствие осадков) необходимо орошение каждые 2 часа.

На периметр 23 км предлагается использование двух аэрозольных пушек с цистернами. Требования к аэрозольной пушке – зона обхвата 100-120 м², расход не менее 100 л/с. В таком случае оптимальная скорость составит 3 м/с.

Эффективность работы пылеподавляющих устройств определяется соответствием их технологических параметров конкретному источнику пылеобразования и оптимальностью работы пылеподавляющих устройств. Особую сложность представляет проблема обеспыливания воздуха в условиях технологических процессов, при которых площадь источника пылевыделения и объёмы запылённого воздуха имеют большие размеры.

ВЫВОДЫ

Опираясь на данные эксперимента возможна разработка системы орошения в зависимости от погодных условий.

Основные режимы работы системы орошения аэрозольными пушками представлены в таблице 3.

При неблагоприятных погодных условиях (высокая температура, высокая скорость ветра, отсутствие осадков) орошение сухих пляжей необходимо производить каждые 2 часа.

При установке двух пушек время орошения всего периметра составит 53 минуты. При наличии одной пушки время орошения всего периметра составит 1 час 46 минут. С учётом рассмотрения в эксперименте условий с относительно невысокой скоростью ветра можно предположить, что при увеличении данного параметра скорость высыхания хвостов будет повышена, соответственно повторное орошение необходимо будет производить. Отсюда можно сделать вывод, что наличие двух аэрозольных пушек будет оптимальным для рассматриваемого объекта.

При внедрении предлагаемого способа для хвостохранилища Михайловского горно-обогатительного комбината, можно снизить пыление хвостохранилища до необходимых санитарных нормативов.  Предлагаемая  система орошения имеет большую дальность распыления, что сократит количество пылящих сухих пляжей и повысит эффективность пылеподавления.

Список литературных источников

1. Волькодаева М.В., Киселев А.В. Развитие системы экологического мониторинга для определения качества атмосферного воздуха. Записки Горного института. 2017. том 227, p. 589-596. DOI: 10.25515/PMI.2017.5.589
2. Гигиенические нормативы ГН 12536–79 «Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава».
3. Гигиенические нормативы ГН 2.1.6.3492-17 «Предельно-допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений»
4. ГОСТ P 56059-2014. Проведение экологического мониторинга.
5. Лычагин Е.В., Синица И.В. Совершенствование методов закрепления пылящих поверхностей // ГИАБ. Семинар 8. М.: «Горная книга», 2007.
   С. 136-140.
6. М-МВИ 80-2008 Методика выполнения измерений массовой доли элементов в пробах почв, грунтов и донных отложениях методами атомно-эмиссионной спектрометрии // Санкт-Петербург: 2008.
7. Strizhenok, A.V., Ivanov, A.V. Efficiency of Dust Suppression with Aerosol Guns–Fogging Machines with Air-and-Fluid Jets. Journal of Mining Science. ISSN: 1062-7391 (Print) 1573-8736 (Online). January 2017, Volume 53, Issue 1, pp 176–180

УДК 911.6

DOI 10.24411/2413-046Х-2018-15115

Борисов Алексей Иванович, старший преподаватель Горного института, кафедра «Техносферная безопасность», Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова

Гнатюк Галина Анисимовна, кандидат географических наук, профессор Института естественных наук, заведующая Эколого-географического отделения, Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова

Borisov A.I. tbbai@mail.ru

Gnatyuk G.A. g.gnatyuk@mail.ru

ПРИРОДНО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ СЕТИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ РЕСПУБЛИКИ САХА (ЯКУТИЯ)

NATURAL AND GEOGRAPHIC FACTORS OF THE FORMATION OF THE AUTOMOBILE ROADS NETWORK OF THE SAKHA REPUBLIC (YAKUTIA)

Аннотация. Анализируя работы данной тематики, следует отметить усиление внимания к роли природно-географических факторов в развитии территории. Однако, механизм влияния их все еще нуждается в изучении. Проведение исследования дорожной сети изучаемой территории выявило, что в настоящее время опорная сеть автомобильных дорог надежного круглогодичного действия еще не сформирована. Одним из важнейших следствий их неразвитости являются географическое положение, размерность территории и сложные природно-климатические условия.

Abstract. Analyzing the work of this topic, it should be noted the increased attention to the role of natural and geographical factors in the development of the territory. However, the mechanism of their influence still needs to be studied. Conducting a study of the road network of the study area revealed that at present the basic network of highways of reliable year-round operation has not yet been formed. One of the most important consequences of their undevelopedness is the geographical location, the dimension of the territory and the difficult climatic conditions.

Ключевые слова: автомобильные дороги, географическое положение, климат, рельеф, мерзлота, почва, растительность, факторы.

Keywords: roads, geographical location, climate, relief, permafrost, soil, vegetation, factors.

   Географическое положение. Республика Саха (Якутия) расположена на северо-востоке Евразии, занимает в основном глубинное положение и имеет выход к двум морям Северного Ледовитого океана: Лаптевых и Восточно-Сибирскому. Республика относится к Крайнему Северу и территориям, приравненным к нему. Большая часть территории – 80% ее лежит севернее 60° северной широты и почти 40% находится за Полярным кругом.  Республика — самый крупный субъект страны (3,1 млн. км²), что примерно соответствует 2/3 площади Западной Европы и превышает территорию Франции в 5 раз, Германии в 9 раз, Великобритании в 13 раз. Обширная (1/5 площади страны) территория Якутии имеет значительную протяженность с севера на юг – 3000 км и с запада на восток – 2500 км, охватывая почти всю Северо-Восточную часть Азиатского материка. По территории Якутии проходит 3 часовых пояса. Особенностью экономико-географического положения Якутии является удаленность от основного экономического пространства России. Столица г. Якутск удалена от г. Москвы на 8468 км [6]. Территории Крайнего Севера, куда относится и территория Якутии, являются стратегическими районами России. Якутия располагает значительным по объему и разнообразным по составу и качеству сырья, уникальным природно-ресурсным потенциалом. На долю республики приходится 47% разведенных запасов угля, около 35% природного газа и нефти Восточной Сибири и Дальнего Востока, 22% гидроресурсов России и свыше 1500 месторождений различных видов минерального сырья: алмазы, золото, олово, железорудные, сурьмяные, цеолитовые, апатитовые и многие другие месторождения, лесные и промысловые ресурсы. Республика занимает в стране ведущие позиции, обеспечивая 100% добычи сурьмы, 98% алмазов, 40% олова, 15% золота и 24% производства бриллиантов. Рыночные отношения и приобретенное выгодное географическое положение, в связи с усилением «Восточного» вектора развития России дают ей уникальную возможность участия в международных транзитных перевозках, при условии наличия опорной сети автомагистралей, имеющих выход в единую дорожную сеть страны. Проведенное исследование выявило, что в настоящее время опорная сеть путей сообщения надежного круглогодичного действия еще не сформирована. Плотность автомобильных дорог общего пользования с твердым покрытием на тыс. кв. км составляет 2,6 км, в то же время как по России в среднем – 32 км, по ДВФО – 54 км. Более 90% среди автомобильных дорог общего пользования составляют сезонные автодороги (автозимники) (табл.1).

   Современное состояние дорожной сети лишает республику ее преимущества и является сдерживающим фактором экономического, социального развития и хозяйственное освоения территории.

   Рельеф. Якутия, одна из самых сложных по структуре земной коры часть России. Территория республики, современными долинами рек Лена и Алдан, подразделяется на части: западную (левобережную) — платформенную и восточную (правобережную) — геосинклинальную и представлена всеми формами рельефа: горы, плоскогорья, междугорные котловины, низменности. Плоскогорья и горы занимают 2/3 площади республики. Высокогорные районы располагаются в восточной и окраинной южной части территории. Это мощные горные системы, протягивающиеся в меридиональном направлении. Отдельные вершины их превышают 3000 м. над уровнем моря. Значительную площадь занимают плоскогорья и нагорья. Восточная часть Средне-Сибирского плоскогорья имеет уклон к реке Лена и на север. Средняя высота его 250-500 метров над уровнем моря, высшие точки достигают 1000 метров. На юге расположены Приленское плато, Олекмо-Чарское и Лено-Алданское нагорья, они также имеют наклон к реке Лена. Высоты их больше, чем высоты Средне-Сибирского плоскогорья (2000 метров и более). В юго-восточной части Якутии расположены Янское и Оймяконское нагорья, Эльгинское плоскогорье, рельеф которых характеризуется сочетанием плоских возвышенностей, межгорных впадин и невысоких хребтов [5, c. 91]. Горные районы Якутии с севера окаймляются низменностями, которые на значительном протяжении сохраняют однообразный плоскохолмистый рельеф с малыми абсолютными высотами, со слабым наклоном к морю.

   Речная сеть. На территории Якутии насчитывается более 443 тыс. рек и малых водотоков (длиной до 10 км) общей протяженностью более 1,5 млн. км, более 672 тыс. озер, с суммарной площадью около 67 тыс. кв. км. Болота и заболоченные земли занимают около 10% рассматриваемой территории. Территория Якутии, сильно расчлененная речными долинами, имеет шесть основных речных бассейнов, из них самый большой – бассейн реки Лены. Крупные реки: Анабар, Оленек, Лена и Яна впадают в море Лаптевых, реки Индигирка и Колыма в Восточно-Сибирское. В эти моря реками выносятся в среднем за год более 700 куб. км. воды.

   Густота речной сети относительно велика – в среднем около 0,5 км/км² (рис.1). В горных районах они достигают 1-1,2 км/км², на равнинных территориях уменьшается до 0,1 км/км². Реки Западной Якутии и Центральноякутской равнины имеют смешанное питание с преобладанием снегового. Они характеризуются высоким весенним половодьем, обусловленным интенсивным таянием снегов в условиях «вечной» мерзлоты, ежегодно повторяющими небольшими летними и осенними паводками, которые продолжаются от 1 до 1,5 месяцев, и исключительно длительной и низкой меженью. Половодье на реках обычно начинается в конце апреля начале мая месяца на юге, в конце мая начале июня на Севере, заканчивается соответственно в первой половине июня и середине июля. Продолжительность его на большинстве рек – 35-50 дней. Характер половодья обычно бурный, при вскрытии реки часто происходят мощные заторы льда, вызывающие значительные подъемы уровня воды.

   Летние паводки характерны для всех рек, но наиболее часты на горных реках. На таких реках паводки обычно начинаются после спада половодья, следуя один за другим с короткими промежутками, когда происходит бурное таяние снегов, наледей, ледников в горах. Зимой такие реки частично или полностью промерзают до дна, летом же пересыхают или сильно мелеют. Ледостав на реках Якутии длится 6-8 месяцев. Продолжительная суровая зима способствует образованию мощного ледяного покрова толщиной от 0,5 метра на юге до 3 метров на Севере. В восточных и в южных районах республики встречаются незамерзающие участки рек, полыньи, связанные с выходами на земную поверхность глубинных, теплых и горячих источников и ключей. Часто рядом с полыньей образуются наледи (по-якутски тарын). Наледи наиболее развиты в бассейнах рек Яны, Индигирки, Колымы, Алдана и их притоках. Крупные наледи в течении лета не успевают растаять и служат источником питания рек. Якутия – один из наиболее озерных районов России. По её территории озера распространены весьма неравномерно. Наибольшее их количество на обширных низменностях и плоскогорьях с затрудненными условиями: стока. Озера разнообразны по происхождению их котловин, очертанию берегов, глубине и составу органического мира. Подавляющее большинство их (98%)  характеризуется небольшой площадью (до 1 кв. км) и малой глубиной. Наиболее широкое распространение в пределах республики получили термокарстовые озера. Котловины термокарствовых озер образовались в результате проседания грунта на местах протаивания подземных льдов или льдистых грунтов. Они не велики по размерам и не глубоки. Ими изобилуют равнины и низменности центральных и северных районов. Берега таких озер, образовавшихся в суглинистых породах высокие и крутые, а образовавшиеся в песчаных породах – низкие и заболоченные. Многие из таких озер со временем высыхают из-за истощения запасов подземного льда и недостатка атмосферных осадков. Полувысохшие и высохшие озерные котловины (аласы) используются местным населением как сенокосные и пастбищные угодья.

   Многолетняя мерзлота. По территории Якутии распространены мощные толщи многолетней мерзлоты, мерзлые сцементированные льдом горные породы и рыхлые грунты, имеющие нулевую и более низкую температуру, образуют криолитозону. Возраст многолетней мерзлоты в Якутии оценивается от 300 тыс. до 1 млн. лет. На большей части территории многолетнемерзлые толщи непрерывны по площади, сквозные толщи встречаются обычно под крупными озерами и реками или возникают вследствие воздействия подземных вод (рис.2).

   На Юго-Западе территории местами отмечается прерывистая и островная криолитозона. Очевидно, здесь мерзлые толщи оттаивали в Эпоху климатического оптимума (8-10 тыс. лет тому назад). Значительная прерывистость криолитозоны дает возможность хозяйственно осваивать данные территории под строительство, размещение объектов без мерзлых толщ. Степень прерывистости криолитозоны определяется условиями развития таликов, их приуроченностью к определенным формам рельефа или к типу горных пород. В южных районах талики занимают до 50 % площади, обычно сосредоточены на плоских сухих водоразделах и под руслами непромерзающих рек. Основной характеристикой многолетнемерзлых грунтов является их термический режим. Он зависит от характера поверхности и влажности почвы, высоты снежного покрова и прочих факторов. Над многолетнемерзлыми грунтами располагается деятельный слой грунта, который оттаивает в теплый сезон и промерзает в холодный. Мощность его колеблется от 0,3 метра в тундровой зоне, до 2 метров в центральных районах. В горных районах глубина сезонного протаивания находится в зависимости от экспозиции склона, от состава горных пород, от высоты над уровнем моря.

   Климат. По действующим нормативным документам (СП 78.13330.2012 Автомобильные дороги), Якутия входит в первую дорожно-климатическую зону, которая в себя включает географические зоны тундры, лесотундры и северо-восточную часть лесной зоны с распространением вечномерзлых грунтов [2]. Климат Якутии весьма суров, на большей части резко континентален и засушлив, что определяется географическим положением и своеобразием атмосферных процессов. Территория, за исключением севера, где она имеет общий уклон с юга на север, защищена горными массивами, препятствующими свободному доступу воздушных масс. Отличительная черта климата – выраженный антициклонный режим погоды зимой и частые вторжения воздушных масс со стороны Северного Ледовитого океана. Зима продолжительная, холодная и малоснежная, а лето короткое, на большей части территории засушливое с относительно высокими температурами. Ресурсы солнечной энергии в Якутии больше по сравнению с районами, лежащими в той же широте в Европейской части и Западной Сибири. Радиационный баланс территории имеет отрицательное значение, начиная с октября, и только в центральных районах Якутии и юго-восточной части территории он положительный. Наибольшие отрицательные величины радиационного баланса отмечаются в декабре. Переход радиационного баланса от отрицательного к положительному происходит в марте-апреле. Наибольшее значение положительного баланса отмечается, в основном, в июне [5, с.92]. Зимой малая высота солнца и короткий день обуславливают очень незначительный приход солнечной радиации. Летом, благодаря сравнительно большой высоте  солнца, длинному дню (до 20 часов на широте Якутска и сплошной день севернее полярного круга), большой прозрачности и сухости воздуха, а также преобладанию ясных дней, Якутия получает значительное количество солнечной радиации. На большей части территории Якутии наиболее низкие температуры наблюдаются в январе, лишь в прибрежных районах температуры января и февраля близки. С ноября по февраль самые низкие температуры отмечаются в районах Оймякона и Верхоянска. Средние январские температуры здесь равны соответственно -50 °С и -48,6 °С. Годовая суммарная солнечная радиация на территории Якутии изменяется от 100 ккал/кв. см в Южной Якутии до 70 ккал/кв. см на арктическом побережье. Кроме солнечной радиации, в формировании климата Якутии участвуют разные воздушные массы с неодинаковыми физическими свойствами. Среди них решающую роль играют воздушные массы умеренных широт. Зимой (октябрь-апрель) над всей территорией Якутии устанавливается высокое атмосферное давление – господствует мощный сибирский антициклон. Вследствие выхолаживания суши, в низких слоях атмосферы создается очень холодный континентальный воздух, который бывает холоднее арктического воздуха. Летом, наоборот, над Якутией формируется область пониженного атмосферного давления с большими колебаниями температур дня и ночи с преобладанием ясной погоды. Для холодного времени года, особенно с декабря по февраль, для большей части территории характерны слабые ветры и штили, которые обуславливают слабое перемещение воздуха, а, следовательно – слабый вертикальный теплообмен. В теплый период года отличительной чертой температурного режима большей части территории Якутии является быстрое нарастание среднесуточных температур весной и быстрое их падение осенью. Самый теплый месяц — июль. В прибрежных районах июль и август имеют близкие температуры. С мая по август наиболее высокие температуры бывают в Центральной Якутии. Средняя температура июля в центральных, юго-западных и южных районах Якутии на сравнительно равнинных низменных местах около 17-19 °С. На большей части территории в низменных местах наивысшие температуры могут достигать +34 °С — +38 °С, на побережьях морей +29 °С — +32 °С. В горных районах максимальные температуры зависят главным образом от высоты над уровнем моря, от форм рельефа и других факторов. Соответственно средней температуре воздуха распределяются по территории и суммы положительных температур, характеризующие термические ресурсы теплового периода. Суммы температур воздуха за период с температурой выше 5° изменяются от 0—300 °С на побережьях морей, до 1600— 1800 в центральных и юго-западных районах. Длительность безморозного периода не одинакова по территории. Наибольшая длительность (95 дней) наблюдается в долине среднего течения реки Лены. В тундре безморозный период едва достигает двух месяцев, в отдельные годы заморозки могут наблюдаться в течение всего лета с перерывами менее 30 дней. В горных районах длительность безморозного периода различна. Влажность воздуха является одним из элементов режима увлажнения, имеющего большое практическое значение для многих отраслей народного хозяйства и в первую очередь – для дорожного хозяйства. С влажностью воздуха теснейшим образом связаны процессы испарения, образования туманов и облаков, выпадения осадков, осаждения росы, инея и т.д. Число дней с относительной влажностью воздуха, равной 30% и ниже, на территории Якутии колеблется в больших пределах: от 1-2 дней в тундровой зоне, до 30-40 дней в центральных районах, в юго-западной части республики – несколько меньше (20-30 дней). Большое число дней с относительной влажностью 30% и ниже наблюдается в районе Верхоянска (23 дня) и особенно в котловинах Оймяконского нагорья и Нерского плоскогорья (около 30 дней). Средняя продолжительность выпадения осадков в день по территории Якутии меняется сравнительно мало. Наибольшая длительность наблюдается в северо-западной части территории, в долине нижнего течения Лены и на Алданском нагорье. В среднем за год на территории республики выпадает осадков в твердом виде от 25% и в жидком виде до 70% на юге; смешанных — от 5-6% в центральных районах. На территории Якутии, где зима длится от 6 до 8 месяцев, в течение года до 30-50% осадков выпадает в твердом виде. Снежный покров является фактором, оказывающим существенное влияние на формирование климата в зимний период, главным образом, вследствие большой отражательной способности поверхности снега [5, c. 93-94]. Таким образом, климатические особенности Якутии определяются её географическим положением на северо-востоке Азии, образованием зимой мощного сибирского антициклона, свободным вторжением арктического воздуха, удаленностью от Атлантического океана, малой доступностью тёплых и влажных воздушных масс с востока и юга, а также сложным рельефом и характером подстилающей поверхности.

   Почвенно-растительный покров. Якутия отличается большим разнообразием почв. Обусловлено это обширностью территории, разнообразием рельефа, суровым климатом. Кроме того, вся территория Якутии лежит в зоне многолетней мерзлоты. Мощные толщи многолетнемерзлых пород, близко залегающие к дневной поверхности, являются дополнительным фактором почвообразования, обуславливающим специфичность строения, режимов, физических и химических свойств почв. Это дает основание назвать все почвы Якутии мерзлотными. Кроме того, природно-климатические условия республики, особенно ее центральной части, сформировали совершенно оригинальные типы почв. Тепловой баланс в Якутии имеет отрицательную величину, вследствие чего происходит ежегодное промерзание почвы до верхней границы многолетней мерзлоты. Смыкание сезоннопротаивающего слоя с вечномерзлыми слоями происходит в конце ноября-декабря. Гидрологическая разобщенность, обусловленная мерзлотой, приводит к формированию очень пестрого почвенного покрова и сильной зависимости химического состава почв отрицательных форм рельефа от химического состава почв водосборной площади. Пестрота почвенного покрова на древней аллювиальной равнине и в долинах крупных рек в пределах центральной части Якутии усиливается повсеместно встречающимися почвами галогенного ряда (солончаки, солонцы), образующими сочетания и комплексы с окружающими их зональными и интразональными почвами. На территории Якутии имеют место равнинные области, где распространение почв подчиняется закону широтной географической зональности, и горные области, где наблюдается высотная поясность. На равнинах выделяются природные зоны: арктических пустынь и тундр (с подзонами арктической и субарктической), тайги (с подзонами северной и средней), которым соответствует свои зональные типы почв [5, c. 97].

   Растительный покров Республики Саха (Якутия), как и любого обширного района, весьма неоднороден.  На территории республики распространены две группы типов растительности: арктическая, которая занимает четверть общей территории Якутии, и бореальная, занимающая остальную площадь. Арктическая растительность отличается большой неустойчивостью по отношению к антропогенным воздействиям и стихийным природным явлениям (термокарст, солифлюкция, морозобойная трещиноватость и т.п.) и нуждается в особых мерах охраны и эксплуатации.  Бореальная растительность занимает равнины к югу от арктической области и располагается ниже безлесных поясов гор. Климатические условия здесь благоприятны для растений. В состав бореальной растительности входят более 1 500 видов сосудистых растений. Среди них 50 эндемиков и субэндемиков. Появляются и получают широкое развитие древесные породы, определяющие структуру и функционирование господствующих фитоценозов.  Широтная зональность растительности на равнинных территориях Якутии проявляется в виде зон и подзон, простирающихся в общем широтном направлении, несколько отклоняясь от него к юго-востоку. В арктической области границы зон и подзон и входящих в их состав широтных полос более определенные, в бореальной — менее четкие. Арктические тундры подразделяются не две полосы. В северной полосе растительность занимает 50-60% поверхности, мощность живого слоя 5-10 см, в южной полосе покрытие увеличивается до 80-100%, высота до 15 см.  Бореальная растительность на территории Якутии представлена лесами: притундровыми, северотаежными, среднетаежными и горными. Для всех общей особенностью является развитие древесного яруса, большее или меньшее его влияние на остальные ярусы.  Притундровые леса представляют северный форпост и располагаются по границе с субарктической тундрой. Северотаежные леса занимают равнинные территории на огромных пространствах Якутии к северу приблизительно от 64″ северной широты. От притундровых лесов их отделяют не очень четкие отличия; увеличение сомкнутости крон до 0,4-0,6, высоты деревьев до 15-18 м, уменьшение тундровых элементов в нижних ярусах. Степи, занимавшие в плейстоцене обширные территории, ныне занятые тайгой, сохранились в долинах рек Лены, Яны, Индигирки, Колымы и в прилегающих горах. На надпойменных террасах преобладают степи. На Лено-Амгинском водоразделе располагается лесостепь с разнотравно-злаковыми травостоями в сочетании с березовыми колками (чараны) [5, c. 101-102].

Заключение

   Автомобильный транспорт для Якутии, при отсутствии на большей территории железных дорог, жизненно важен. Он выполняет важные функции: экономические, хозяйственно-освоенческие, размещенческие, интеграционные, доставки всех видов сырья, топлива и продукции из мест производства в пункты потребления. Автомобильные дороги играют пионерную роль при освоении новых районов и природных богатств территории, способствуют формированию и развитию территориально-производственных систем, сети городского и сельского расселения, формированию и развитию туристического рынка республики.

   Автомобильная дорога это сложная динамическая техногенная система, взаимодействующая с окружающей средой. Природно-географические условия во многом определяют эксплуатационную надежность автомобильных дорог и транспортных сооружений; уровень затрат на их поддержание, реконструкцию, проектирование и строительство.

   Природно-географические условия, сложившиеся на столь обширной территории Якутии, характеризуются многообразием, сложностью и создают трудности в развитии дорожного хозяйства. Так, в сильно пересеченной и горной местности, наличие глубоких впадин и крутых склонов определяют положение дороги в плане и в продольном профиле: извилистость, наличие подъёмов и спусков, иногда весьма затяжных, весьма неблагоприятно сказываются на безопасности движения.

   Расчлененность территории речными долинами (рис.1) и значительная густота речной сети требует дополнительных сооружений: переправ, строительства мостов, путепроводов, водоотводных лотков, водопропускных и дренажных труб, водосборных емкостей. Так, например, федеральная автомобильная дорога  М-56 «Лена» имеет 166 мостов и путепроводов, проложено 930 труб, длиной около 6 тыс. метров. Большинство мостовых сооружений — деревянные и не рассчитаны на интенсивное движение большегрузных автомобилей. Переправа летом осуществляется при помощи парома, а зимой по льду реки. Автомобильное движение прекращается в период ледохода и ледостава. Наличие многолетнемерзлых грунтов (рис. 2) в местах прокладки автомобильных дорог вызывают просадки в дорожном полотне, которые приводят к подтоплению и заболачиванию территорий, примыкающих к трассе, наличие которых увеличивает темп протаивания мерзлых пород. Резкие перепады температур вызывают повышенный износ автодороги, что значительно увеличивает расходы на их содержание и эксплуатацию.

   Отмеченные особенности позволяют сделать вывод, что существует необходимость проведения региональных исследований с целью глубокой оценки влияния природно-климатических условий на прочность и устойчивость полотна автомобильных дорог Якутии для уточнения границ дорожно-климатического районирования. Республика в плане стратегического развития имеет масштабные программы развития. Ее ресурсный потенциал и геополитическое положение могут стать привлекательными для инвесторов. Такая перспектива несет в себе и проблему создания региональной опорной сети автомобильных дорог надежного круглогодичного действия. Решение данной проблемы требует организационного учета региональных природно-климатических условий и создание дорожно-климатического районирования территории Якутии, учитывающее особенности водно-теплового режима грунтов земляного полотна автомобильных дорог и пересмотра нормативных затрат на их содержание.

Библиографический список

1. ГЭСН 81-02-27-2017. Автомобильные дороги. Государственные элементные сметные нормы на строительные и специальные строительные работы (дата введения в действие: 28.04.2017).
2. СП 78.13330.2012 Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85 (дата введения в действие: 01.07.2013 г.).
3. СП 243.1326000.2015 Проектирование и строительство автомобильных дорог с низкой интенсивностью движения (дата введения в действие: 01.12.2015).
4. Постановление Правительства Республики Саха (Якутия) №455 от 26 декабря 2016 года «О проекте стратегии социально-экономического развития Республики Саха (Якутия) на период до 2030 года с определением целевого видения до 2050 года».
5. Атлас сельского хозяйства Якутской АССР, Москва 1989.
6. Климат Якутской АССР (атлас). Гидрометеорологическое издательство, Ленинград, 1968.
7. Республика Саха (Якутия): географический атлас. Роскартография, Якутск — Москва, 2000.
8. Республика Саха (Якутия): комплексный атлас. ФГУП «Якутское аэрогеодезическое предприятие», 2009.
9. Транспорт в Республике Саха (Якутия) в 2000, 2005, 2010, 2014-2017 годы: Статистический сборник №26/540. Территориальный орган Федеральной службы государственной статистики по Республике Саха (Якутия). — Якутск, 2018. — 88 с.  

DOI 10.24411/2413-046Х-2018-15090

Ахтырский Сергей Петрович, кандидат педагогических наук, Южный федеральный университет, Академия психологии и педагогики, доцент, Rom-Argent@yandex.ru

Топчий Мария Владимировна, кандидат биологических наук, доцент, Ставропольский государственный медицинский университет, кафедра биотехнологии, доцент, arytop@bk.ru

Чурилова Татьяна Михайловна, кандидат биологических наук, доцент, Ставропольский государственный медицинский университет, кафедра биотехнологии, доцент, tachurilova@bk.ru

Изучение влияния параметров условий культивирования на развитие зоокультуры ulomoides dermestoides

Аннотация. Одной из важных задач современной фармацевтической науки является исследование биотехнологического потенциала сырья природного происхождения. Интерес к препаратам на основе лекарственного сырья природного происхождения повышается с каждым годом. Такую тенденцию возрождения интереса к биопрепаратам объясняют недостатки синтетических лекарственных средств: токсичность, побочные действия и аллергии. По данным ВОЗ, аллергические явления, возникающие в результате применения синтетических лекарственных средств, возникают у 12-18% населения.

Ключевые слова: экология, геоэкология, структура, экосистема, развитие.

   Одной из важных задач современной фармацевтической науки является исследование биотехнологического потенциала сырья природного происхождения. Интерес к препаратам на основе лекарственного сырья природного происхождения повышается с каждым годом. Такую тенденцию возрождения интереса к биопрепаратам объясняют недостатки синтетических лекарственных средств: токсичность, побочные действия и аллергии. По данным ВОЗ, аллергические явления, возникающие в результате применения синтетических лекарственных средств, возникают у 12-18% населения.

   Перспективным объектом для исследований являются жуки Ulomoides dermestoides. Это связанно с тем, что с 90-х годов ХХ века жуков Ulomoides dermestoides начали применять в народной медицине. Так, в Юго-Восточной Азии жуков едят живыми как афродизиак, в Центральной и Южной Америке он используется для лечения различных заболеваний, таких как бронхиальная астма, дерматит, ревматоидный артрит, геморрой, воспаления и боли в печени и почках, болезнь Паркинсона, сахарный диабет и различные типы рака [1,2].

   Основные научные исследования рассматривают этого жука, как вредителя сельскохозяйственных культур, но широкое использование жуков в народной медицине способствовало началу научного изучения эффективности применения жуков Ulomoides dermestoides в медицинских целях. На сегодняшний день исследования биотехнологического потенциала данных насекомых в основном проводят ученые стран Центральной и Южной Америки. Так, описаны цитотоксические и генотоксичные свойства U. dermestoides  на линии эпителиальных клеток карциномы человека A549 [3], противовоспалительные свойства цельного экстракта U. dermestoides [4].

   При разработке технологии приготовления биопрепарата, на основе сырья полученного из жуков Ulomoides dermestoides одной из задач является определение оптимальных условий культивирования изучаемой зоокультуры. В странах Центральной и Южной Америки в качестве субстрата используется арахис. Так как, использование арахиса в российских условиях экономически не выгодно, нами было проведено исследование по подбору оптимального субстрата и режима культивирования жуков Ulomoides dermestoides.

   Эксперимент по разработке культивирования жуков Ulomoides Dermestoides проводился поэтапно. Особи, используемые в эксперименте, изначально были удалены из первоначальной культуры (арахиса), содержащиеся в условиях естественного колебания температур и влажности воздуха. Личинки были отобраны с целью формирования для дальнейшего культивирования, затем помещались в стеклянные колбы и хранились на 3 контролируемых температурах. Была выявлена прямая зависимость между длительностью стадии куколки и температурой содержания. Так, при температуре с пониженной температурой и относительной влажностью, вылупление из куколок жуков начиналось в среднем через 16-17 дней, при повышенной температуре и влажности воздуха через 12-14 дней (рис. 1), и достигало максимального значения при оптимальной температуре и относительной влажности воздуха 8-10 дней (рис. 2).

   Исследования по культивации жуков показали, что разведение насекомых в теплой и влажной среде более продуктивно. Проанализировав влияние температуры на рост и развитие личинок, была использована оптимальные термические показатели для культивирования жуков. В качестве начальной культуры было отобрано 5 групп по 100 взрослых личинок. Для окукливания они были помещены в индивидуальные пластиковые контейнеры объемом 500 мл. С момента помещения в индивидуальный контейнер до начала окукливания проходило от 7 до 11 дней. Далее группа из 100 жуков помещалась в пластиковый контейнер. При подборе питательной среды были учтены критерии стоимости и доступности субстрата. Согласно исследованиям, у жуков жизненный цикл при употреблении кожицы фруктов, арахиса возрастает на 15-20%. Использование зерна в качестве корма может сократить репродуктивный цикл насекомых. Воспользовавшись данными исследований, было подобрано 5 питательных сред для культивирования жуков. Первая питательная среда включала потребление жуками кожуры банана, во второй кочерыга капусты, в третьей шрот из семян подсолнуха, в четвертой яблочный жом, и в пятой овсяные хлопья. Этапы развития особей на питательных средах отображены в таблице 1.

   Таким образом, оптимальными субстратами для культивирования зоокультуры Ulomoides Dermestoides являются, банановая кожура и яблочный жом, так как сроки развития особи меньше в отличие от других субстратов.

   Статический анализ проводили на основе х²-теста для оценки различий жизнеспособности между питательными средами и F-теста для оценки различий в развитии и продуктивного цикла жуков с учетом подобранных питательных сред и оптимально подобранной температуры. Результаты тестов показали отрицательную корреляцию между количеством особей и времени развития независимо от выбранного субстрата. С учетом поддержания оптимальной температуры от 21 до 24^oС цикл развития существенно был короче, в отличие от прочих температурных условий.

   Раз в 3 дня жукам давали незначительную подкормку. Контейнеры с жуками были накрыты марлевой тканью с целью создания вентиляции — подобные условия позволяли избежать появления плесени и других нежелательных грибков. Раз в две недели с целью отделения жуков субстрат просеивался через металлическую ячеистую сетку с диаметром ячеек 1 мм. Отобранный субстрат из-под жуков с отложенными яйцами смешивали в пропорции 1:1 с первоначальной культурой и помещали в сухой проветриваемый бокс для развития личинок из яиц. По мере потребления питательного субстрата личинкам дают новые порции, в среднем раз в пять дней. Так же периодически производится подкормка животным белком. Средняя продолжительность жизни взрослого жука три месяца. Продолжительность стадии личинки до окукливания составляет около недели. Исходя, из наблюдений был, оценен рост популяций жуков на протяжении 3 и 6 месяцев (табл. 2)

   Проанализировав полученные данные, мы пришли к выводу, что лучшими субстратами для культивирования жуков, по нашему мнению, являются банановая кожура и яблочный жом. Так как, через 3 месяца культивирования на банановой кожуре количество взрослых особей в исследуемой популяции было на 56,7% больше, чем в контрольной группе. В то же время количество особей, выращенных на субстрате из яблочного жома, через 3 месяца достигло 456 шт, что больше на 50,5%, чем в контрольной популяции, и на 53,3% больше чем субстрате из овсяных хлопьев.

   Через 6 месяцев динамика роста популяций изменялась следующим образом: количество жуков, выращиваемых на субстрате из банановой кожуры, было втрое выше, чем в контрольной группе, на 83,6% больше, чем на субстрате из кочерыги капусты, на 123% выше, чем в третьей, и на 190,5%, чем в пятой группе.

   В то же время количество особей, выращенных на субстрате из яблочного жома через 6 месяцев достигло 1098 шт, чем в контрольной популяции, на 292%.

   Таким образом, можно сделать вывод, что наиболее оптимальными субстратами являются банановая кожура и яблочный жом, так как динамика роста линейно возрастает на данных субстратах.

Список литературы

1. Flores GE, Padín SB, Stetson RE. First records of the Oriental species Ulomoides dermestoides (Coleoptera: Tenebrionidae) in Argentina. Rev Soc Entomol Argent. 2002; 61 (3/4): 48-50.
2. Crespo R, Villaverde ML, Girotti JR, Güerci A, Juárez MP, de Bravo MG. Cytotoxic and genotoxic effects of defence secretion of Ulomoides dermestoides on A549 cells. J Ethnopharmacol. 2011 Jun 14; 136 (1): 204-209.
3. Santos RC, Lunardelli A, Caberlon E, Bastos CM, Nunes FB, Pires MG, et al. Anti-inflammatory and immunomodulatory effects of Ulomoides dermestoides on induced pleurisy in rats and lymphoproliferation in vitro. Inflammation. 2010 Jun; 33 (3): 173-179.
4. Wahrendorf MS, Wink M. Pharmacologically active natural products in the defence secretion of Palembus ocularis (Tenebrionidae, Coleoptera). J Ethnopharmacol. 2006 Jun; 106 (1): 51-56.

УДК 504.3.054

DOI 10.24411/2413-046Х-2018-15087

Владимир Сергеевич Кузнецов, к.т.н., доцент,

Игорь Константинович Супрун, к.т.н., доцент,

Денис Сергеевич Петров, к.т.н, доцент,

кафедра Геоэкологии, Санкт-Петербургский горный университет

Vladimir Sergeyevich Kuznetsov, PhD, associate professor,

Igor Konstantinovich Suprun, PhD, associate professor,

Denis Sergeyevich Petrov, PhD, associate professor,

department of Geoecology, St. Petersburg Mining University

ОЦЕНКА УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИРОДНЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ РАСПОЛОЖЕННЫХ В РАЙОНЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГЛИНОЗЕМНОГО ПРОИЗВОДСТВА 

ASSESSMENT LEVEL POLLUTION OF THE NATURAL WATER OBJECTS LOCATED AROUND FUNCTIONING OF ALUMINOUS PRODUCTION

Аннотация

Работа посвящена вопросу оценки воздействия отходов производства глинозема (красного шлама) на природные воды.  С ростом числа промышленных предприятий по производству алюминия увеличивается площадь отчуждаемых земель под хранилища отходов производства – шламохранилища. Значительная часть исследований по утилизации красного шлама направлена на использование их в черной металлургии. Кроме того, существенное значение приобретают технологии использования красных шламов в строительной отрасли, для рекультивации почв, нейтрализации загрязненных промышленных и сельскохозяйственных территорий, а также в процессах очистки сточных вод и промышленных выбросов.

Ключевые слова: алюминий, красный шлам, загрязнение, природные воды.

Annotatiom

The work is dedicated to the issue of assessment of alumina (red mud) production waste on natural water.  1  The growth of the number of production facilities producing aluminium leads to the expansion of exclusion areas to store production waste – sludge dumps. A considerable part of research on red mud utilisation is focused on its use in the iron-and-steel industry. Furthermore, the technologies of red mud usage in the construction industry acquire substantial significance for land reclamation, isolation of polluted industrial and agricultural lands as well as in the course of effluent and industrial emissions treatment.

Key-words: alumina, red mud, utilisation, sludge dump.

ВВЕДЕНИЕ

   В внимание безотходных технологий, в том числе и при переработке красных шламов. Создание такой технологии для шламов основано на использовании всех полезных компонентов шлама. При этом особое внимание уделяется повышению эффективности извлечения редкоземельных металлов, особенно скандий [1]. Помимо скандия красные шламы содержат и другой ценный элемент —  иттрий, извлечение которого также имеет весомое значение. По содержанию скандия в своем составе красный шлам схож с бедным скандиевым сырьем. Однако  в настоящее время на территории России отсутствуют предприятия, способные перерабатывать бедное сырье.

   В виду роста числа промышленных предприятий, огромного количества накопленных отходов, безусловно, существует необходимость перехода от складирования шламов к их переработке.

   Мировая глиноземная промышленность в основном перерабатывает бокситы высокого качества гидрохимическим способом Байера [2]. Этот Однако, способ наиболее экономичен. низкокачественные бокситы перерабатываются более дорогим, но более универсальным способом – способом спекания [3]. Основное глиноземное производство не способно нанести существенный ущерб окружающей среде. Исключение составляют шламохранилища для складирования отхода глиноземного производства – красного шлама.

   Красный шлам — это смесь твердой и жидкой фаз. Жидкая фаза красного шлама является агрессивной, поскольку содержит 4-15 г/дм   3 натриевой каустической щелочи и pH до 12,9. Твердая фаза красного шлама не токсична и состоит из большого количества оксидов железа, алюминия, кальция, кремния, титана и др.

   Шламохранилища занимают сотни гектаров земли. Высота их достигает 30-35 метров для бокситового красного шлама и 100 метров для нефелинового. В данной работе представлена оценка негативного воздействия отходов красного шлама на природные воды.

   Шламохранилища являются источником негативного воздействия на окружающую среду. Наиболее вредное воздействие на окружающую среду шламохранилища оказывают в качестве действующих или потенциальных источников утечек насыщенных щелочных шламовых вод в поверхностные и подземные природные воды. Рассмотрим воздействие шламохранилища, расположенного в Ленинградской области РФ, рядом с предприятием, осуществляющим переработку глинозёма. При строительстве шламохранилищ на предприятии специального экранирования основания не осуществлялось. Так как покровные суглинки залегают не по всей площади основания, не исключена вертикальная фильтрация шламовых вод в песчаные грунты и далее в бассейны подземных вод. На предприятии отмечалось загрязнение грунтовых вод под шламохранилищем и около него [4].

   Для оценки воздействия шламохранилища на природные воды района был произведен отбор проб отходов [5].

   Отобранные пробы были подвергнуты качественному, количественному и гранулометрическому анализам.

   Качественный и количественный анализы проводились методом рентгенофлуоресцентной спектрометрии, гранулометрический анализ – ситовым методом [6].

   Рентгенофлуоресцентный анализ позволил выявить полный компонентный состав изучаемого отхода производства. 

   Гранулометрический состав отхода был определен ситовым методом. Для анализа использовался набор из 7 сит с диаметром ячеек 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм [6].

   Для получения данных об уровне загрязнения поверхностных водотоков в районе нахождения объекта размещения отходов был произведен отбор проб воды [10], из водных объектов представленных на рисунке 1.

   Одним из путей поступления загрязняющих веществ в природные воды является их инфильтрация через «тело» шламохранилища. Атмосферные осадки, проходя через толщу отходов, вступают с ними в химические 4  реакции, в результате чего происходит растворение (выщелачивание) компонентов отхода и вынос загрязняющих веществ. В результате инфильтрации происходит загрязнение грунтовых вод. Кроме того, грунтовые воды могут быть загрязнены в результате непосредственного контакта с отходом в случае поднятия их уровня до отметки дна шламохранилища.

   Результаты анализа проб красного шлама представлены в таблицах 1 и 2 [7].

   Для установления характера взаимодействия красного шламов с водой был проведен химический анализ водных вытяжек.

   Для моделирования различных условий выщелачивания были различной средой: кислой – приготовлены водные вытяжки с рН 4 (моделирование атмосферных осадков), щелочной – рН 8 (моделирование было рассмотрено взаимодействие отхода грунтовых вод), а также с дистиллированной водой (рН 5,8).

   Количественный анализ проб на содержание катионов вымываемых в раствор из отхода проводился на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной атомно- плазмой ICPE 9000 и абсорбционном спектрофотометре Shimadzu АА-7000 [8].

   Так как основными компонентами, содержащимися в отходе, являются железо, алюминий, кальций, а также присутствуют калий, магний, натрий, марганец и хром, то полученные водные вытяжки были проанализированные на наличие этих компонентов.

   В таблицах 3 и 4 представлены результаты анализа (примечание: пробы №№ 1, 2 – кислая среда, №№3,4 – дистиллированная вода, №№ 5,6 – щелочная среда).

   Исходя из полученных данных, можно сказать о том, что значения фактора рН оказывает влияние на количество вымываемых элементов только в отношении кальция, железа, натрия и марганца. В отношении остальных определяемых компонентов колебания концентраций в различных средах минимальны.

   На настоящий момент количество содержащихся в шламохранилище отходов оценивается приблизительно в 30 млн. тонн. С учётом миграции веществ из шламохранилища примерное количество загрязняющих компонентов со временем может попасть в близлежащие водные объекты, а также в грунтовые воды представлено в таблице 5.

Исходя из полученных данных, можно судить о том, что при инфильтрации атмосферных осадков через тело шламохранилища в окружающую среду может попасть значительное количество загрязняющих веществ и существует опасность возникновения гидрохимических ореолов загрязнения.

   Следующим этапом работы является оценка существующего состояния водных объектов, располагающихся вблизи шламохранилища.

   Исходя из полученных ранее результатов, был составлен перечень определяемых компонентов: железо, алюминий и марганец. 

   Результаты анализа проб воды представлены в таблице 6 [9].

   Исходя из полученных результатов, можно сказать, что в районе расположения шламохранилища предприятия имеет место процесс инфильтрации осадков, вымывание загрязняющих веществ в грунтовые воды, что способствует загрязнению близлежащих водотоков.

ВЫВОДЫ

   По результатам проведенных исследований можно сказать, что в проверенном составе шламов глиноземного производства преобладают оксиды кальция, железа, кремния и алюминия, титана, натрия, магния, калия, марганца и хрома. По гранулометрическому составу можно сделать вывод о преобладании гравелистой и крупнопесчаной фракции.

   При устройстве шламохранилища не было предусмотрено устройство противофильтрационного экрана. Кроме того, естественное основание шламохранилища сложено покровными суглинками, которые не обладают достаточной степенью водонепроницаемости, а также расположены не по всей площади основания, местами сменяясь супесями. В виду этого происходит инфильтрация атмосферных осадков через толщу шламов, что приводит к выщелачиванию компонентов отхода и их миграции в грунтовые воды. Разгрузка грунтовых вод происходит в близлежащие водотоки, что способствует увеличению зоны негативного воздействия шламохранилища. 

   В результате исследования проб воды, отобранных из этих водотоков, можно сказать, что при инфильтрации атмосферных осадков в поверхностные водные объекты попадают такие компоненты как железо и марганец. В природных водах района нахождения глиноземного производства отмечаются повышенные концентрации алюминия, однако шламохранилище не является источником данного загрязнения, так как в исследуемых притоках повышенных концентраций обнаружено не было. Кроме того, алюминий обладает низкой миграционной способностью, что еще раз доказывает непричастность шламохранилища к загрязнению водотока алюминием.

   Рассмотрев и проанализировав существующее положение в области накопления и переработки красных шламов можно сказать следующее: красный шлам – это минеральное сырье техногенного происхождения, которое может использоваться в различных видах хозяйственной деятельности: окускование руд и концентратов; комплексная переработка на чугун, глинозем и цемент, смешанные цементы, гидравлические добавки в портландцемент; использование в качестве  заполнителей асфальтобетонов, дорожных покрытий; производство стекла, обожженного и силикатного кирпича, стеклошлаковых материалов и заполнителей, канализационных труб; получение красок; закладочные и литейные формовочные смеси; производство сорбентов, коагулянтов и катализаторов; выпуск удобрений.

   На сегодняшний день массовое потребление красного шлама может обеспечить черная металлургия и производство строительных материалов.

Список литературных источников.

1. Алексеев А.И. Научные основы переработки алюминийсодержащих отходов // Записки Горного института. 2016. Т.219. С.428-434. DOI 10.18454/PMI.2016.3.428.
2. ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения зернового (гранулометрического) и микроагрегатного состава. 
3. ГОСТ 31861-2012 Вода. Общие требования к отбору проб.
4. Ивлев Атомно- анализ: С.И., Соболев В.И. эмисионный методологические инструкции для выполнения исследовательской работы. Томский Политехнический Университет. — Томск: 2014. — 26 с.
5. Пасечник Л.А., Яценко А.С., Яценко  С.П., Скрябнева Л.М. Селективное извлечение иттрия из шламов глиноземного производства. Журнал «Цветные металлы», 2013, №12 с.39-43. 9 
6. ПНД Ф 12.4.2.1-99 «Отходы минерального происхождения. Рекомендации по отбору и подготовке проб. Общие положения».
7. Ширкина Л.А. Рентгенофлуоресцентный анализ объектов окружающей среды: учеб.пособие.  – Владимир: изд-во Владим. гос. ун-та, 2009, 65 с. 
8. Стойкова Е.Е., Медянцева Э.П., Евтюгин Г.А.. Гидрохимический анализ — Казань, Казанский (Приволжский) федеральный университет, 2010. — 49 с.
9. Технология URL : производства глинозема. http://media.ls.urfu.ru/201/584/1331/ (31.10.2017)
10. Юшина Т.И, Петров И.М., Гришаев С.И., Черный С.А. Анализ современных технологий переработки и обогащения редкоземельного сырья. Журнал Цветная металлургия №5, 2014, с.61-63.

УДК 551.521.5:577.4.621.03

DOI 10.24411/2413-046Х-2018-15018

Маркелов Данила Андреевич, доктор технических наук, доцент, Государственный университет по землеустройству, г. Москва,

Маркелов А.В., Государственный университет по землеустройству, г. Москва,

Минеева Надежда Яковлевна, доктор географических наук, профессор,  Московское научно-производственное объединение «Радон» (г. Москва)

А.П. Акользин, ООО «КАРТЭК» (г. Москва),

М.А. Григорьева,  ФГБОУ ВО Бурятский государственный университет, г. Улан-Удэ

Е.А. Чукмасова,  ФГБОУ ВО Бурятский государственный университет, г. Улан-Удэ

Б.И. Кочуров, ФГБУН Институт географии Российской академии наук, г. Москва

ПРИРОДНАЯ РЕНТА – ПРАВО НА ЖИЗНЬ

NATURAL RENT, THE RIGHT TO LIFE

Аннотация

В настоящей работе впервые разработан алгоритм и создана база данных природного биосферного потенциала территорий как арены жизни для оценки ущербов и регулирования природопользования.  Предложен сертификат качества жизни – геоэкологический стандарт территории ландшафтно-зональный эталон жизни. 

Summary

In this paper, for the first time an algorithm was developed and a database of natural biosphere potential of territories as an arena of life for damage assessment and environmental management was created.  The certificate of quality of life-the geoecological standard of the territory landscape-zonal standard of life is offered.

Ключевые слова: природная рента, «лицензия жизни», природопользование, биосферные функции территорий, диапазон толерантности, сертификат качества

Keywords: the natural rent, «license life», nature, biospheric functions of the territories, the range of tolerant relations, a certificate of quality

   По определению Л.М. Корытного [1]: «Основа богатства России – природный капитал. По природно-ресурсному потенциалу наша страна вдвое превосходит США, в 5 – 6 раз – Германию и в 18 – 20 раз – Японию. На долю доходов с природных ресурсов приходится не менее 75 % народнохозяйственной прибыли страны, а в Азиатской России – более 90 %. Причем, хотя уже два десятилетия, как страна официально меняет свой «курс» на капиталистический, экспортно-сырьевая ориентация экономики только усилилась. По-прежнему, как во времена «застоя» 1970-1980 гг., страна «сидит на нефтяной игле» и полностью зависит от мировой конъюнктуры в энергетических отраслях. Скажем откровенно: страна существует в основном за счет «проедания» природных богатств своих граждан – как ныне живущих, так и их потомков».

   Концепция признания ресурсами   все компоненты и свойства природных ландшафтов, как основы жизнедеятельности человека, лежит в основе   экологической экономики.

   Главным природным ресурсом является территория [1]:

• «территория – огра­ниченная часть земной поверхности с присущими ей природными и антропогенными свойствами и ресурсами, характеризующаяся протяженностью (площадью) как особым видом «пространственного» ресурса, географичес­ким положением и другими качествами, являющаяся объектом конкретной деятельности или исследования (Э. Алаев);  
• территория (акватория) вы­ступает как конкретное географическое пространство, место для человече­ской деятельности и, следовательно, должно рассматриваться как особый вид элементарных ресурсов (А.А.Минц)
• территория как осо­бый вид пространственной группировки ресурсов становится важнее ресур­сов натурально-вещественных. Эти последние могут иметь заменители – естественные или искусственные, а территория – ресурс почерпаемый и невозобновимый, ее ничем заменить нельзя» (В.М.Котляков)».

   Фундаментальное обоснование территории, как арены жизни, приводит С.М. Разумовский [2], который на примере расселения ценофобов констатирует факт создания ими условий местообитания: «ценофобы, предоставляют возникающим ценозам «лицензию жизни», они создают и обеспечивают жизненные условия местообитания».

   Территория, как природный ресурс, как природная рента, предоставляет жителям «лицензию жизни» — право на жизнь. По В.А. Дергачеву[3]: территория – это стратегический ресурс государства.

   Сущность предлагаемой «стратегии геополитики коршуна» состоит в организации тотального контроля над территорией как стратегического ресурса государства. За норму или эталон должен быть принят геоэкологический стандарт территории [4].

   Пример расчета присвоенной ренты [1]: «Выручка от реализуемых столичными финансово-промышленными группами леса, угля, электроэнергии, алюминия, нефтепродуктов, химической и целлюлозно-бумажной продукции составляет около 3 миллиардов долларов в год, из них около 2 миллиардов образуют доходы от экспорта (в ценах середины 2000гг.). Из названной суммы как минимум миллиард долларов в год составляет абсолютная природная рента, если исходить из того, что ее содержание в цене вывозимых из области полупродуктов будет составлять 1/3. Однако из данной суммы в пользу бюджета Иркутской области и Российской Федерации перераспределяется лишь около 500 миллионов. Остающиеся 500 миллионов долларов полностью контролируются рассмотренными структурами КБ. Это, не считая присваиваемой в виде сверхприбыли гидроэнергетической ренты ангарских ГЭС – около 200 миллионов долларов в год; вместе получается сумма в 700 миллионов долларов минимум. Это и есть присвоенная рента, которая могла бы стать основанием финансирования устойчивого развития не только Иркутской области, но и в значительной мере всего Восточно-Сибирского региона. Ее перераспределение, кстати, возможно различными путями, в том числе и на основе уже существующей нормативно-правовой базы, в частности, через земельный налог – была бы на то политическая воля…»

   Вывод [1]: «Никто не должен быть собственником природных богатств нации. Эти богатства являются общим достоянием, и они должны служить общему благу, т.е. рентный доход принадлежит гражданам страны. За его счет должны финансироваться государственные программы, а часть дохода распределяться между гражданами, на территориях находятся природные ресурсы».

   Кислородопроизводительность ландшафтов и дыхание почв составляют тот биосферный потенциал территории, который регламентирует ее эксплуатацию, загрязнение и использование производстве [4-6].  Районирование территории СССР по биосферному потенциалу на основе безразмерных коэффициентов, показано на рисунках 1-2.

   В основу положен   постулат: чем выше биосферный потенциал территории, тем больше его вклад в жизнеобеспечение биосферы, тем выше цена его как ресурса в системе платежей за использование или загрязнение территории; чем ниже биосферный потенциал территории, тем менее устойчив природный комплекс, тем быстрее он изменяется и разрушается, тем более выше плата за восстановление утраченных свойств.

   В первом случае – в системе платежей за использование биосферного потенциала как ресурса – за единицу взят минимальный показатель кислородопроизводительности, и относительного него рассчитаны нормированные показатели в каждом ландшафте и каждом субъекте административного деления. Таким образом, создана система или реестр коэффициентов экологического ущерба за счет использования биопотенциала в природопользовании.

   Во втором случае – при оценке затрат на восстановление биосферного потенциала за единицу принято максимальное значение функции, и относительного него рассчитаны все остальные показатели, создан реестр коэффициентов экологического ущерба по восстановлению утраченного биосферного потенциала. 

   Рассчитанный нами биосферный потенциал земель геохимических ландшафтов в пределах субъектов РФ и стран СНГ определяется кислородопроизводительностью в шкалах от 1 до 10 Гт , что эквивалентно следующим оценкам: 

1 человек потребляет в сутки 0,5 кг О2 или 0, 182 т в год,

50 т «обеспечивают жизнь» 274 чел.,

100 т –549 чел.,

 200 т –1099 чел., 

300 т – 1648 чел.,

400 т – 2192 чел., 

500 т – 2747 чел.,

1 Гт – 5480 млн. чел. 

   Для оценки ущерба по биосферному потенциалу предложена эквивалентная шкала ценности, рассчитанная на основе кислородопроизводительности земель и обеспечения жизни человека, в потерях жизней людей.

   В основу положены следующие данные: цена жизни человека составляет 120 тыс. долл, а создание биосферы на 8-х человек обходилось по 20 млн.долл. за место в этой биосфере. 

   Чтобы создать биосферу к началу 21 в., нужно вложить 18 млн долл. в каждый гектар поверхности суши. Показаны примеры оценки экологического состояния земель на основе биосферных функций.

Пример 1. Красноярский край. Пункт: название – Норильский промышленный регион (НПР), 69-70 с.ш. 87-90 в.д., Таймырский округ. Природная зона — Тундра, лесотундра, ландшафт- лесотундровые, 102,104,105,106. Показатель – площадь нарушенных земель – 4000 га — доля 30%. Сравнение с эталоном – По кислородопроизводительности территория входит во 5 тип – 5 Гт – (25000 млн. чел.), (200 т/га). 

Определение ущерба — Ущерб составляет 30% или 8000 млн чел.

Составление сертификата качества -биосферный потенциал нарушен, экологическое состояние – катастрофическое, цена ущерба – потери кислорода для 8 млрд чел, потери биосферы с утратой 30% площади земель составляют 4000 га х 30% х 18 млн. долл. =21 600 млн. долл. 

Пример 2. Московская область. Пункт, название – заказник «Копнинский лес», 56 с.ш. 38 в.д., Сергиево-Посадский район Московской области. Природная зона -Хвойно-широколиственные леса, ландшафт- Смоленский, 6. Показатель – кислородопроизводительность от первичной продукции – 5-10 т/га — первичная продукция составляет 1/40 общей биомассы. 

Сравнение с эталоном- 400 т/га. Определение ущерба – нет ущерба. 
Составление сертификата качества – биосферный потенциал в пределах ландшафтно-зонального эталона, экологическое состояние земель – нормальное.

   Разработанные технологии, базы данных и модули — это реальный механизм управления природопользованием с выдачей «лицензии жизни» — природной ренты на основе сохранения и использования биопотенциала территории.

Литература

1. «Эхо эколого-экономических скандалов». Глава 2 // Корытный Л.М. – 2011/ https://my-buryatia.ru/bajkal/eho-ekologo-ekonomicheskih-skandalov-glava-2-korytnyj-l-m-2011/
2. Разумовский С.М. О ценотипах высших растений и степени связи вида с растительным сообществом. -1997/ http://www.ecosystema.ru/ voop/works/v03_01.htm
3. Дергачев В. А. Геополитика: учеб. для вузов. — М.: Юнити-Дана, 2004. — 526 с.
4. Минеева Н.Я.^, Маркелов А.В., Маркелов Д.А., Дмитриев С.А., Соболев А.И., Григорьева М.А., Полынова О.Е. ГИС природного биосферного потенциала ландшафтов Российской Федерации как основа для оценки ущербов и регулирования природопользования / Материалы VII Международного симпозиума «Проблемы экоинформатики» (5 — 7 декабря 2006г. Москва, Россия) – М., 2006. – С 87 -91.
5. Григорьева М.А. Маркелов Д.А. Экономика природопользования с учетом биосферного потенциала земель. Вестник Бурятского университета. Сер 3. География, геология. Вып.7. — Улан-Удэ: Изд-во Бурятского госуниверситета, 2006. С. 162-171.
6. Маркелов Д.А., Кочуров Б.И., Голубчиков Ю.Н., Маркелов А.В., Минеева Н.Я., Григорьева М.А., Акользин А.П., Шаповалов Д.А., Хуторова А.О. Геоэкологический стандарт территории и стратегия «Геополитики коршуна» //Проблемы региональной экологии. № 2. С. 32-44.

УДК 551.521.5:577.4.621.03

DOI 10.24411/2413-046Х-2018-15017

Маркелов Данила Андреевич, доктор технических наук, доцент Государственный университет по землеустройству, г. Москва,

Маркелов А.В., Государственный университет по землеустройству, г. Москва,

Минеева Надежда Яковлевна, доктор географических наук, профессор,  Московское научно-производственное объединение «Радон» (г. Москва)

А.П. Акользин, ООО «КАРТЭК» (г. Москва),

М.А. Григорьева,  ФГБОУ ВО Бурятский государственный университет, г. Улан-Удэ

Е.А. Чукмасова,  ФГБОУ ВО Бурятский государственный университет, г. Улан-Удэ

Б.И. Кочуров, ФГБУН Институт географии Российской академии наук, г. Москва

ГЕОТОПОЛОГИЯ И ТРАНЗИТ КАК ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ «ИНДИКАТОР-ИНДИКАТ» В ТЕХНОЛОГИЯХ «С ОДНОГО ВЗГЛЯДА»

GEOMOPHOLOGY AND TRANSIT AS A DETERMINANT THE «»INDICATOR-DISPLAY» TECHNOLOGY «AT A GLANCE»

Аннотация

В статье представлены примеры распознавания транзита вещества по геотопологической    структуре территории. Разработан алгоритм и создана база данных сукцессионных систем в связи с местообитаниями – определитель экодинамической структуры территории. Предложен сертификат качества жизни – геоэкологический стандарт территории ландшафтно-зональный эталон жизни.

Summary

The article presents examples of recognition of the transit of matter on the geotopological structure of the territory. An algorithm and a database of succession systems in connection with habitats – a determinant of the ecodynamic structure of the territory. The certificate of quality of life-the geoecological standard of the territory landscape-zonal standard of life is offered.

Ключевые слова: геотопология, транзит, сукцессионные системы, технологии «с одного взгляда»

Key words: geomophology, transit, successional systems technology «with one look»

   Геотопология. Проявление «беспрерывного давления» и распространения живых организмов приводит к определенным, динамически равновесным соотношениям «различных масс живого вещества» в пространстве-времени. Это реализуется в организованности биосферы Земли, «совершенно особой геометрии» занятого жизнью пространства – наиболее общем свойстве живого. Пространство биосферы реализуется в ее топологических структурах [1-4, 12-15, 20-22].

   Транзит – перемещение вещества.

   Сукцессионные системы – «растительность района представляет сукцессионную систему, которая включает климакс и все стадии формирования и восстановления этого климакса [С.М. Разумовский, 13].

   Технологии «с одного взгляда» — распознавание структуры территории по физиономичному портрету территории [5-11].

   Впервые термин «фитотопологические», по отношению к картам типов местопроизрастания, употребил Г.Н. Высоцкий [3,4]. Обосновал концепцию экотопологии Л.Г. Раменский [14-15] под экотопологией он предложил понимать учение о внешней обусловленности различных местообитаний и жизненных сред, что послужило основанием для построения стройной экотопологической концепции и одновременно сближения экологии с географией, что обогатило последнюю идеями топологического порядка. Главным объектом геотопологии являются региональные топологические системы.  Фитоценоз как энергетический блок экосистемы является надежным индикатором исходного абиотического комплекса условий среды.

   Экосистемы климакса обычно занимают среднюю часть топографического профиля; вверх от него располагаются стадии ксеросерий (от самых зрелых до самых ранних, занимающих наиболее высокие и крутые места рельефа; ниже по профилю (от климакса) – стадии гидросерий: наиболее ранние связаны с наиболее низкими местами. ЭК указывает на степень дренированностии минеральный состав почвенных вод территории. Демутационная фаза соответствует традиционному пониманию «ассоциации». Фитоландшафт, территория, где сообщества образуют топографический комплекс, здесь решающими факторами являются дифференциация территории по степени и типу увлажнения местообитания.

   Учитывая, что данное состояние определяется известными факторами (см. выше), геотопологическая структура «фазового пространства» может служить индикатором конкретных местообитаний (экотопов) и их «частных» характеристик – рельефа, почвогрунтов, режима увлажнения и пр.

   Таким образом, изучение геотопологии местности, реализованной в структуре СС, является важным этапом биоиндикационных исследований. «Расшифровка» же «фазового пространства» и «активных зон» обеспечивает решение конкретных прикладных практических задач биоиндикации.

   Основной «операционной единицей» является ботанико-географический район – ареал элементарной флоры [С. М. Разумовский, 13].   Жесткость работы механизмов реакции биоты обусловлена конечным числом ее структурных единиц. При этом каждый из структурных компонентов характеризуется определенным набором видов-индикаторов, в совокупности составляющих региональную «элементарную флору».    

   Разработанный нами определитель впервые содержит количественные характеристики видов индикаторов и их соотношение [5-11, 16-19].

   Первый этап включает пошаговую диагностику экогенетических комплексов (ЭК). Второй этап включает пошаговую диагностику демутационных комплексов (ДК). Третий этап включает пошаговую диагностику парцелл.

   Последовательность процедур определения экогенетических фаз экосистем по растительности показана на блок-схеме, представленной рисунке 1.

   На основе определителя разработан алгоритм создания технологии распознавания геоэкологической структуры территории как модуль интегрированной ГИС.

   Представлены модули ГИС природного комплекса г. Москвы: а) распознавания геоэкологической структуры территории по определительным признакам Московского ботанико-географического района, б) по типам режимов факторов, в) радиоэкологический стандарт. Результаты исследования и формы представления информации радиоэкологического стандарта показаны на рисунке 2.

   Природный комплекс г. Москвы по определительным признакам Московского ботанико-географического района – геотопология и транзит

   Природный комплекс Лесной опытной дачи МСХА им. Тимирязева в пределах комплексного заказника «Петровско-Разумовское» определительным признакам Московского ботанико-географического района – геотопология и транзит

   По природным условиям, ЛОД входит в подзону смешанных хвойно-широколиственных лесов.   Большая часть дубовых насаждений ЛОД образовалась за счет второго яруса дуба и дубового подроста под сосной. По мере изреживания соснового полога дуб ускоряет рост и, в конце концов, полностью сменяет ее. Наиболее обилен в ЛОД самосев и подрост дуба. Его можно встретить по всей возвышенной части в сосновых и дубовых насаждениях, в меньшем количестве – в березовых и лиственничных. Липа в подросте встречается в одиннадцати кварталах из четырнадцати, причем с каждым годом площадь насаждений с участием и вторым ярусом из липы увеличивается. Подроста хвойных в Даче почти нет.

   В результате проведенных исследований впервые получены количественные данные, отражающие топологическую структуру территории и насаждений ЛОД МСХА как участка фитоландшафта Клинско-Дмитровской гряды Московского ботанико-географического района.

   Как показано в таблице 1, на изучаемой территории в целом преобладают экотопы аккумулятивного типа (59 % площади); доля транзитных экотопов несколько меньше (41 %).

   Оценка топологической структуры насаждений ЛОД МСХА показала следующее (табл. 2).

   Леса ЛОД в подавляющем большинстве имеют искусственное происхождение, откуда проистекает их топологическая неоднородность. Так, если преимущественно естественные экосистемы ивняков, кленарников, черноольшаников и некоторых других (которые занимают в целом незначительные площади) практически однозначно индицируют свойственные им экотопы, преимущественно аккумулятивного типа, то широко распространенные лесные культуры не столь однозначны в биоиндикации местообитаний.

   Система диагностики как модуль ГИС позволяет распознавать топологическую структуру территории и на основе однозначной биоиндикации осуществлять ординацию биогеоценозов в многомерном экологическом пространстве, распознавать территорию как арену протекания биогеохимических процессов поступления и перераспределения радиоактивных веществ и других загрязнителей.

   Природный комплекс Санитарно-защитной зоны СП ПХРО Московская область, Клинско-Дмитровская гряда по определительным признакам Московского ботанико-географического района —  геотопология и транзит

   Топологическая структура территории СЗЗ СП ПХРО (исследованная площадь 1481 га; средний запас ¹³⁷Cs в веществе экосистемы 367 МБк/га) характеризуется резким преобладанием аккумулятивных местообитаний (табл. 3).

   При этом, в зависимости от конкретного соотношения транзитных и аккумулятивных местообитаний, наблюдаются значительные колебания в запасе ¹³⁷Cs в веществе экосистем с диапазоном от 50 МБк/га в условиях «транзитно-аккумулятивных» местообитаний до 446 МБк/га в «аккумулятивных» местообитаниях (табл. 4).

   Еще более показательные градиенты отмечены при детальном исследовании топологической структуры территории СЗЗ с учетом преобладающей (главной) породы фитоценозов.

   Так, если для еловых насаждений в условиях транзитно-аккумулятивных местообитаний средний запас ¹³⁷Cs в веществе экосистемы составляет лишь 26 МБк/га, то, например, для осиновых насаждений в условиях аккумулятивных местообитаниях это значение резко возрастает и составляет величину 826 МБк/га (табл. 5).

   При анализе данных, приведенных в таблице 5, установлено, что практически для всех типов насаждений (произрастающих в условиях присущих им местообитаний) характерно уменьшение среднего запаса ¹³⁷Cs в веществе экосистемы в ряду от аккумулятивных к транзитно-аккумулятивным местообитаниям. Однако, для ольховых насаждений такая зависимость носит обратный характер. Это связано с тем, что данные экосистемы, развиваясь в свойственных им аккумулятивных местообитаниях, имеют в целом меньшую биомассу, чем ольшаники субклимакса, занимающие не свойственные им транзитные местообитания. Соответственно и средний запас ¹³⁷Cs в веществе экосистем ольшаников увеличивается в ряду от аккумулятивных к транзитным местообитаниям: соответственно 264 МБк/га и 452 МБк/га.В целом, топологическая структура территории СЗЗ СП ПЗРО (исследованная площадь 1481 га) характеризуется резким преобладанием аккумулятивных местообитаний.

   Впервые разработаны и созданы базы данных по оценке барьерной функции лесных сообществ с учетом вертикальной структуры, пород эдификаторов и экогенетической фазы насаждения. Основу моделирования составляют концепции и модели, разработанные авторами [5-11, 16-19]. Для экогенетических комплексов с учетом фаз развития насаждений разных пород эдификаторов установлены соотношения, приведенные в таблице 6.

   Для санитарно-защитной зоны Сергиево-Посадского ПХРО (Московская область, Клинско-Дмитровская гряда, подзона хвойно-широколиственных лесов) на основе созданной базы данных и реального содержания ¹³⁷Cs в почве рассчитаны прогнозные содержания элемента в биогеогоризонтах экосистем, проведена оценка накопительной или барьерной функции барьеров фитофильтров (табл.7).

   Анализ распределения потенциального запаса ¹³⁷Cs в барьерах фитофильтрах показал, что в сообществах климакса наибольший запас сосредоточен в подстилке и общем веществе экосистем и почвы, а в развивающихся сообществах евтрофной гидросерии максимальный запас сосредоточен в биоте, древостое, травостое, мхах и грибах. Породы эдификаторы вносят свою специфику в формирование запаса радионуклидов: в климаксе максимальный запас сосредоточен в березняках, в гидросерии – в ольшаниках.

   Созданные базы данных составили фундаментальную основу для генерирования серии карт и представления пространственных портретов распределения потенциальных запасов ¹³⁷Cs в барьерах фитофильтрах. Выявлены некоторые особенности пространственной структуры формирования потенциальных запасов в барьерах фитофильтрах (рис. 3):

— установлена взаимозаменяемость контурной мозаики содержания радионуклида в почве и его потенциального запаса в биоте и ее компонентах, если в почве-максимум, то в верхних фитофильтрах – минимум, и наоборот;

— пространственный портрет максимального потенциального запаса в подстилке имеет форму кольца, опоясывающего промплощадку со всех сторон;

— пространственный портрет максимального потенциального запаса в биоте и компонентах имеет разные формы и тяготеет к северной части СЗЗ,

— пространственный портрет максимального потенциального запаса в экосистеме и почве имеет форму кольца и опоясывает промплощадку со всех сторон на расстоянии около 1 км.

   Таким образом, разработанная технология и созданные пилотные проекты составили основу и реальный механизм рационального природопользования.     Пилотные проекты представляют модели: оздоровления окружающей среды, основанные на средообразующей функции растительности, и рассчитываются по кислородопроизводительности; локализации загрязнений и реабилитации территории, основанные на активизации барьерной функции экосистем.

   Природный и природно-техногенный комплекс Нижегородской области и Нижегородского СК «Радон» по определительным признакам Московского и Ветлужского ботанико-географических районов – геотопология и транзит

   Территория области расположена в пределах двух ботанико-географических районов – Московского (левобережье р. Волги) и Ветлужского (правобережье).

   Выделены топологические системы:

• климакса, ксеросерии и элювиальной мезосерий (С, Х, Е) в местообитаниях без заметных изменений водного режима;
• гидросерий в местообитаниях с переувлажненным субстратом (Но,Нм,Не,Д,А).

   Оценка барьерной функции экосистем по геотопологической структуре показана в таблицах 8-10.

   Особенности накопления радионуклидов в биобарьерах определяются геотопологической структурой территории.

   Природный и природно-техногенный комплекса Волгоградской области и Волгоградского СК «Радон» по определительным признакам Волгоградского ботанико-географических районов – геотопология и транзит

    Область расположена в Нижнем Поволжье. Рекой Волгой территория области разделяется на две части: восточную – низменное Заволжье, и западную – правобережную, более возвышенную.   Естественная растительность составляет 30 % территории области, остальные 70 % заняты сельскохозяйственными землями. С северо-запада на юго-восток наблюдается постепенный переход от черноземно-степной зоны к зоне полупустынной. В черноземно-степной зоне распространены разнотравно-злаковые и злаковые ассоциации травянистой растительности. На территории сухих каштановых степей растительный покров беднее и представлен более сухолюбивыми растениями. Здесь господствует типчаково-белополынная ассоциация; на ее фоне встречается растительность солонцов: черная полынь, камфоросма, прутняк. На юго-востоке в полупустынной зоне резко выражена комплексность растительного покрова, в которую входят следующие ассоциации: типчаково-белополынная, типчаково-прутняково-белополынная, житняково-белополынная, чернополынная, чернополынно-камфоросмовая и др.

   Лесная растительность области представлена байрачными и долинными дубравами. Среди последних выделяются осокорево-дубовые леса Волго-Ахтубинской поймы.   На правобережье преобладают степные ландшафты – равнинные и овражно-балочные с байрачными дубравами, а также холмистые водоразделы, почти целиком занятые сельскохозяйственными угодьями. В Заволжье и Сарпинской низменности господствуют однообразные ландшафты комплексной полупустыни. Почти повсеместно на территории области каждый тип ландшафта характеризуется закономерным повторением в границах зон и подзон.

   Степные экосистемы в силу давней освоенности региона (прежде всего пастбищное животноводство) представляют собой субклимаксовые стадии.

   Геотопологическая структура реализована сочетанием ксеросериальных (СК_{ксеросерии}) и дигрессионных (СК_{дигрессионные}) субклимаксов.

   Оценка барьерной способности экосистем территории с учетом геотопологической структуры приведена в таблице 11.

   Показан прием распознавания транзита вещества по территории на основе разработанного определителя геотопологической структуры по принципу «индикатор-индикат».  Приведены примеры распознавания транзита природных и промышленных территорий     по определительным признакам Московского, Ветлужского, Волгоградского ботанико-географических районов.  Разработана БД моделей биобарьеров с учетом геотопологической структуры территории для целей щадящего природопользования приоритет сохранения биопотенциала территории.

Литература

1. Вернадский В.И. Живое вещество. (1930) / Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера. – М.: Наука, 1994. С. 19-261.
2. Вернадский В.И. Проблемы биогеохимии. — М.: Наука, 1980. — 320 с.
3. Высоцкий Г.Н. О фито-топологических картах, способах их составления и их практическом значении // «Почвоведение», 1909, т.11, № 2. С. 97-124.
4. Высоцкий Г.Н. Растительность Велико-Анадольского участка // Тр. Эксп., снаряжен. Лесн. департ.под руков. В.В.Докучаева, 2, № 2. – Спб, 1898
5. Григорьева М. А., Маркелов Д. А., Маркелов А. В., Минеева Н. Я., Полынова О. Е., Акользин А. П. Технологии распознавания территории по образу на карте, космо-, аэрофотоснимке, фотографии (ГИС-технологии «с одного взгляда») //Вестник Бурятского государственного университета. 2015. — Выпуск 4(1) – Биология. География – С. 169-176.
6. Маркелов А.В., Минеева Н.Я., Крючкова Г.А. и др. Моделирование лесных экосистем и их компонентов аппаратно-программными средствами ГИС-технологий в целях обеспечения радиоэкологической безопасности / Экология таежных лесов. Тез. докл. международн. конф. 14-18 сентября 1998, г. Сыктывкар. – Сыктывкар, 1998. С. 192-193.
7. Маркелов А.В., Минеева Н.Я., Петров А.С. и др. Распознавание экосистем и их состояний в среде ГИС / Проблемы экоинформатики. М-лы международн. симпоз. Москва, 8-9 декабря 1998 г. – М., 1998b. С. 99-101.
8. Маркелов Д.А., Маркелов А.В., Минеева Н.Я., Григорьева М.А., Полынова О.Е., Акользин А.П.  Пространственные портреты территорий -информационный ресурс геоэкологического стандарта / Проблемы и перспективы современного эффективного землепользования, Сборник научных трудов, М., ГУЗ, 2013 г.- С.93-101.
9. Маркелов Д.А., Маркелов А.В., Минеева Н.Я.,.Голубчиков Ю.Н, Григорьева М.А., Полынова О.Е.,  Акользин А.П. Принцип геоиндикации  в гештальтгеографии /Геоэкологические проблемы современности. – Доклады V Международной научной конференции. – Владимир, 8 ноября 2013 г. – Владимир ВлГУ, 2013. – С. 62-72.
10. Маркелов Д.А., Голубчиков Ю.Н., Маркелов А.В., Минеева Н.Я., Григорьева М.А., Полынова О.Е., Акользин А.П. Гештальтгеография как познание территории через образ / Нео-география и Метакартосемиотика: знаковый мир Приазовья. Материалы семинара. /Под редакцией Володченко А.С. и Ерёмченко Е.Н. Донецк, изд-во ДИТБ, 2013. – С.12-13.
11. Минеева Н.Я., Маркелов А.В., Прокуронов И.Б. и др. Разработка технологии создания биогеоценотических барьеров на геотехнических объектах (СК, ПЗРО и др.) // Охрана окружающей среды и обращение с радиоактивными отходами научно-промышленных центров: Итоги научной деятельности МосНПО «Радон» за 1999 г. Т. 2. – М.: Ин-т эколого-технологических проблем, 2000. С.36-44.
12. Природные режимы и топогеосистемы Приангарской тайги. – Новосибирск: 1975. — 278 с.
13. Разумовский С.М. Закономерности динамики биоценозов. – М.: Наука, 1981. – с.
14. Раменский Л.Г. Введение в комплексное почвенно-геоботаническое исследование земель. – М.: 1938. – 620 с.
15. Раменский Л.Г. О некоторых принципиальных положениях современной геоботаники // Ботан. Журн., 1952, т. 37, вып. 2, с.181-201.
16. Соболев И.А. Маркелов А.В., Минеева Н.Я. и др. Применение ГИС/GPS технологий для оценки радиоэкологического состояния территорий в разных режимах природопользования // Охрана окружающей среды и обращение с радиоактивными отходами научно-промышленных центров: Итоги научной деятельности МосНПО «Радон» за 2000 г. Т. 2. – М.: Ин-т эколого-технологических проблем, 2001. С. 9-21.
17. Соболев И.А., Маркелов А.В., Минеева Н.Я. и др. Верификация и опробование методик ГИС/GPS в режиме реального времени // Охрана окружающей среды и обращение с радиоактивными отходами научно-промышленных центров: Итоги научной деятельности МосНПО «Радон» за 1998 г. Т. 2. – М.: Ин-т эколого-технологических проблем, 1999. С. 12-17.
18. Соболев И.А., Минеева Н.Я., Маркелов А.В. и др. Разработка и моделирование систем биодоочистки и реабилитации территорий // Охрана окружающей среды и обращение с радиоактивными отходами научно-промышленных центров: Итоги научной деятельности МосНПО «Радон» за 2000 г. Т. 2. – М.: Ин-т эколого-технологических проблем, 2001. С. 40-48.
19. Соболев И.А., Минеева Н.Я., Маркелов А.В. и др. Разработка технологии сертификации качества среды и ее апробация на опытных полигонах // Охрана окружающей среды и обращение с радиоактивными отходами научно-промышленных центров: Итоги научной деятельности МосНПО «Радон» за 1998 г. Т. 2. – М.: Ин-т эколого-технологических проблем. 1999. С. 30-36.
20. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. – Новосибирск: Наука: 1978. – 319 с.
21. Топологические аспекты учения о геосистемах. — Новосибирск: 1974. — 291 с.
22. Neef E. Topologische und chorologische Arbeitsweisen in der Landschaftsforschung // Peterm. Geogr. Mitt., 1963, 107 Jg., H.4, S.249-259.

УДК 630*1

DOI 10.24411/2413-046Х-2018-15012

Груздев Владимир Станиславович, д.г.н., доц., зав. кафедрой Строительства, Государственный университет по землеустройству, Россия

Суслов Сергей Владимирович, к.т.н., доц. каф. Земледелия и растениеводства, Государственный университет по землеустройству, Россия

Гостищев Дмитрий Петрович, д.т.н., проф. каф. Почвоведения, экологии и природопользования, Государственный университет по землеустройству, Россия

Gruzdev Vladimir Stanislavovich, Doctor of Geographical Sciences, Professor, State University of land planning, Russia

Suslov Sergey Vladimirovich, Candidate of Geographical Sciences,, State University of land planning, Russia

Gostiishev Dmitry Petrovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, State University of land planning, Russia

ВЛИЯНИЕ СОСТОЯНИЯ ВОДООХРАННЫХ ЗОН ВОДОХРАНИЛИЩ КАНАЛА ИМЕНИ МОСКВЫ НА КАЧЕСТВО ВОД

THE INFLUENCE OF THE STATUS OF WATER PROTECTION ZONES OF WATER RESERVOIRS OF THE MOSCOW CANAL ON WATER QUALITY

Аннотация

Исследования водоохранных зон водохранилищ проводили в Истринско-Звенигородском физико-географическом районе. На качество природных вод оказывают влияние загрязнения, поступающие из местных источников, а также с глобальным переносом воздушных масс, ландшафты водоохранных зон, степень их антропогенной нарушенности и режим использования. Для определения поступающих в водоохранную зону загрязнений использован метод комплексных ландшафтно-геохимических исследований, выявлены источники загрязнения атмосферного воздуха, пути миграции и аккумуляции загрязнений. Изучено современное состояние водоохранных зон водохранилищ и их влияние на формирование качества воды. Выявлена зависимость качества воды водохранилищ от степени нарушенности ландшафтов водоохранных зон.  Эффективность функционирования водооохранных зон зависит от ландшафтов водосборного бассейна. Установлено, что антропогенно нарушенные ландшафты водооохранных зон недостаточно очищают поверхностный сток, поэтому необходимы мероприятия по оптимизации функционирования ландшафтов.

Summary

Studies of water protection zones of reservoirs were carried out in the Istra-Zvenigorod physical and geographical area. The quality of natural waters is influenced by pollution from local sources, as well as with the global transfer of air masses, landscapes of water protection zones, the degree of their anthropogenic disturbance and mode of use. To determine the pollution entering the water protection zone, the method of complex landscape-geochemical studies was used, the sources of air pollution, the ways of migration and accumulation of pollution were identified. The current state of water protection zones of reservoirs and their impact on the formation of water quality is studied. The dependence of water quality of reservoirs on the degree of disturbance of landscapes of water protection zones is revealed.  The effectiveness of water protection zones depends on the landscape of the catchment area. It is established that the anthropogenically disturbed landscapes of water protection zones do not sufficiently clean the surface runoff, so measures are needed to optimize the functioning of landscapes.

Ключевые слова: водохранилища, водоохранные зоны, водосбор, донные отложения, качество воды, ландшафты

Key words: reservoirs, water protection zones, catchment, bottom sediments, water quality, landscapes

   Территория, примыкающая к акватории водного объекта, на которой установлен специальный режим использования и охраны природных ресурсов, называется водоохранной зоной (ВЗ) является [1].  Наши ландшафтно-геохимичеcкие исследования ВЗ водохранилищ канала имени Москвы включали отбор проб воды, донных осадков, почвы и растительности.

   Состояние территории водосбора, в том числе ВЗ водохранилища, существенно влияет на формирование качества воды, используемой в дальнейшем для водоснабжения московского региона. На территории водосбора водохранилищ присутствуют местные загрязнители поверхностного стока, такие как сельскохозяйственные предприятия, промышленные предприятия, а также зоны жилой застройки и транспортной инфраструктуры [2,3,4]. Кроме того, постоянно возрастает вклад в общее загрязнение территории атмосферных осадков, имеющих как местное, так и глобальное происхождение, связанное с переносом воздушных масс[9,10]. Одним из эффективных методов выявления атмосферных загрязнений является снегомерная съёмка. Нами для определения количества и качества загрязнений, выпадающих на территории водосбора Пестовского и Учинского водохранилищ проведена снегомерная съёмка с отбором кернов снега Весовым снегомером ВС-43.   С целью определения вклада в общий уровень загрязнения местных источников, снег отбирали вблизи объектов инфраструктуры, потенциально способных быть источниками загрязнения.  Точки отбора проб указаны в таблице 1.

   Данные химического анализа вод из снега приведены в таблице 2.

   Анализ данных таблиц 1 и 2 на основании химического состава талых вод позволяет сделать вывод о том, что четко прослеживается антропогенное загрязнение, связанное с местными объектами инфраструктуры. Так, в пробе снега №1, взятого рядом с Пушкинским электромеханическим заводом, отмечается более высокая мутность снеговой воды, повышение электропроводности и содержания ионов аммония и хлора. Особенно загрязнен снег, собранный рядом с грунтовой дорогой, мутность снеговой воды здесь достигает 72 мг/дм³, а содержание марганца выше, чем в других точках в 2-20 раз. Реакция среды — рН — 8, 1 — щелочная, в отличие от проб (2) взятых в лесу, где рН — 5,5 -6,0 (слабокислая).  Наибольшее загрязнение выявлено (проба 5,9) вблизи автомобильных дорог местного значения: повышена мутность и содержание ионов аммония, хлора и железа. Во всех пробах снега, взятых на водосборном бассейне водохранилищ, повышена мутность, рН варьирует от нейтральной до слабощелочной (7,0 -7,6), увеличено содержание ионов хлора, железа и щелочность.

   Кроме антропогенных источников загрязнения, существенное влияние на формирование качества воды в водохранилищах оказывают ландшафты водосборной территории. В частности, наличие в водосборном бассейне водохранилищ большого количества торфяников, заболоченных территорий, приводит к увеличению показателя цветности воды, проявлению специфического запаха. Устранение влияния природных и антропогенных загрязнителей достигается отстаиванием воды в Учинском водохранилище за счёт процессов биологической очистки, седиментации.

   Поскольку наибольший вынос загрязняющих веществ веществ осуществляется поверхностным стоком, особый интерес, представляет изучение влияние компонентов ландшафтов ВЗ, их барьерной функции при транзите поверхностного стока [5,6,7]. Различные типы ландшафтов формируют биоценозы, по-разному реагирующие на поступление загрязняющих веществ с поверхностным стоком. Так, наличие пашни в водосборных бассейнах малых рек, впадающих Учинское водохранилище, приводит к существенно большему загрязнению стока, по сравнению с вчастками водосборов, покрытыми лесом [7] (табл.3).

   Из данных таблицы 3 можно видеть, что характер ландшафтов ВЗ Учинского водохранилища, преимущественно окружённого лесом, с незначительными вкраплениями селитебных территорий, позволяет обеспечить качество воды в районе водозабора существенно лучшее, чем вода впадающих малых рек за счёт отсутствие в его ВЗ существенных источников антропогенного загрязнения, барьерной функции леса, отстаивания вод и внутриводоемных процессов. Таким образом леса, произрастающие по берегам водохранилищ, выполняют барьерные водозащитные функции. Полоса леса шириной 9 метров задерживает 90% твёрдых продуктов смыва, 14метров до 100%. Полоса леса шириной 20 метров задерживает весь твердый сток и 60% растворимых веществ. На барьерную функцию ландшафтов влияет не только тип растительности, но и вид хозяйственного использования земель, а также гранулометрический состав почв, влияющий на коэффициент поверхностного стока (табл. 4).

   В наибольшей степени лесные ландшафты проявляют барьерную функцию в период залпового поступления поверхностных вод при ливнях, паводках.

   Степень влияния ландшафтов ВЗ на очистку поверхностного стока таким образом определяется типом ландшафта, его антропогенной нарушенностью [8]. Антропогенно нарушенные ландшафты, в частности участки селитебных территорий, постоянно увеличивающиеся по берегам Учинского и Пестовского   водохранилищ, объекты сельскохозяйственной и промышленной инфраструктуры, находящиеся на водосборе, приводят к увеличению поступления местных загрязнений и одновременно снижают степень очистки поверхностного стока, характерную для лесов, поэтому требуются меры по совершенствованию функционирования водоохранных зон [9,10]. При прогнозе качества воды в водохранилище необходимо учитывать точечные источники загрязнения и рассредоточенный сток с селитебных ландшафтов, с сельхозугодий и естественных ландшафтов.

Литература

1. Водный кодекс Российской Федерации» от 03. 06. 2006 № 74-ФЗ (ред. от 20.07. 2017).
2. Авакян А.Б., Салтанкин В.П., Шарапов В.А. Водохранилища.- М.: Мысль, 1987.-325 с.
3. Груздева Л.П., Суслов С.В., Груздев В.С. Водоохранные зоны водохранилищ Нечерноземья // ГУЗ. 2005. 152 с.
4. Груздева Л.П. Мониторинг качества воды водохранилищ юга лесной зоны // «Землеустройство, кадастр и мониторинг земель», 2006, № 4, с. 105-112.
5. Груздев В.С., Груздева Л.П. Оценка влияния предприятий черной металлургии на качество природных вод // Землеустройство, кадастр и мониторинг земель. 2007. № 11. С. 52-54.
6. Груздева Л.П., С.В. Суслов, Груздев В.С., Хрусталёва М.А. Проблемы зарастания водохранилищ в бассейне Волжской и Москворецкой водохозяйственных систем // Вестник Международной Академии Наук (Русская секция) № 1, 2017, С. 97-100.
7. Побединский А.В. Водоохранная и почвозащитная роль лесов: изд. 2-е /А.В. Побединский — Пушкино: ВНИИЛМ, 2013.- 208 с.
8. Фомин А.А. Тенденции и проблемы развития земельного законодательства. Материалы к Парламентским слушаниям Совета Федерации Федерального Собрания Российской Федерации и к Столыпинским чтениям в Государственном университете по землеустройству 19 апреля 2018 года / Под общ. ред. С.Н. Волкова, А.А Фомина. Москва, 2018.
9. Фомин А.А. Экономические преобразования в земельно-имущественном комплексе России: анализ и пути решения. Сборник научных статей и тезисов Международной научной-практической конференции / 2017.
10. Хрусталёва М.А. Функционирование и влияние водных экосистем на окружающую среду в условиях антропогенного воздействия// Экология родного края: проблемы и пути решения. Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. ООО «Радуга –ПРЕСС». С. 106-109.
11. Steinnes Eiliv. A critical evaluation of the use of naturelly moss to monitor the deposition of atmospheric metalls: [Pap] Int. Symp Ecl. Eff. Arrt. Airborne Contain. Rejkjavik, 48. Oct. 1993 // Soi. Total. Environ. – 1995, 160-161, № 1-3. p. 243-249.
12. Sverdrup H. Effect of soil acidification on growth of trees and plants as expressed by the (Ca + Mg + K) / Al ratio/ Sverdrup H., Warfvinger P. // Reports in Ecology and Environmental Engeneering, N 2. Lund, 1993.