Введение
В соответствии с разворотом экономики страны на восток дальнейшее развитие экономики Республики Саха (Якутия) ориентируется в сторону азиатских стран. На долю Якутии приходится более 47% промышленных запасов угля всего Дальнего Востока, причем свыше трети объема добываемого на востоке страны угля составляет якутское сырье. Южная Якутия с ее громадными топливно-энергетическими ресурсами рассматривается в качестве локомотива дальнейшего развития региона. Во многом это обусловлено реализацией крупных инвестиционных проектов, прогнозируется успешный рост угольной промышленности Якутии. Если регион будет по-прежнему держать планку, то к 2024 году Якутия сможет поставить рекорд по добыче угля – 80 млн т ежегодно. Отмечается, что часть добытого угля идет на удовлетворение нужд региона, что способствует локальному развитию экономики региона.
Среди проектов особое место занимает крупнейший в России Эльгинский угольный комплекс, запасы насчитывают свыше 2,2 млрд т угля, а объем добычи в 2023 году составил 21 млн т. При этом эльгинский уголь относится к премиальной категории благодаря небольшому содержанию фосфора и серы. Также на р. Эльге в настоящее время реализуется один из стратегически значимых транспортных проектов для Дальнего Востока – создание Тихоокеанской железной дороги [1].
Выгодное экономико-географическое и геостратегическое положение, значительные минерально-сырьевые и гидроэнергетические ресурсы придают особенную привлекательность этому региону для полномасштабного индустриального освоения. Возможность участия в формировании мирового энергетического рынка в странах Азиатско-Тихоокеанского региона предопределяет формирование в этом регионе ряда крупных энергетических проектов.
Но сложные климатические условия, труднодоступность и удаленность территории, пионерный характер проведения широкомасштабных работ в зоне распространения многолетнемерзлых пород могут привести к экологическим ситуациям, представляющим угрозу природной среде.
Современные экономические реалии обусловливают актуальность проведения разносторонних научных исследований по экологическим проблемам воздействия крупных энергетических объектов. Между тем, содержание многих проектов и научных разработок, как и подавляющее большинство методик, до сих пор является покомпонентным, связанным с изучением техногенного воздействия на отдельные природные компоненты – воду, воздух, почвы, грунты, биотические составляющие. Основу научных разработок должно составлять комплексное выявление противоречий во взаимодействии энергетических сооружений и окружающей среды, которые должны содержать анализ взаимодействия энергетических станций с природной средой в составе геотехнической системы.
Для решения возникающих экологических проблем необходимо изучение различных экологических аспектов энергетики, в том числе путем применения геосистемного подхода, предполагающего системное изучение и анализ связей между природными и техногенными объектами, элементами и процессами, необходимыми для наиболее полного изучения возможных изменений природы и их последствий. При этом решается ряд следующих вопросов: изучение технологических особенностей взаимодействия различных геотехнических систем «энергетический объект – природная среда» с природной средой и их структуры для выявления механизма их функционирования и связей между блоками и подсистемами; оценка степени устойчивости геосистем к антропогенному воздействию; оценка антропогенного изменения геосистем в природной среде; разработка природоохранной карты-схемы и рекомендаций геоэкологических направлений снижения негативного экологического воздействия при реализации крупных энергетических проектов Эльгинского угольного комплекса.
Целью исследования является разработка с использованием методики геосистемного подхода геоэкологических направлений снижения негативного воздействия на природную среду воздействия крупных энергетических проектов в Республике Саха (Якутия) на примере Эльгинского угольного комплекса.
Материалы и методы исследования
Основной теоретической базой геоэкологических исследований техногенного воздействия реализуемых энергопроектов в Южной Якутии явились методика геосистемного (ландшафтного) подхода, эколого-географический (геоэкологический) анализ и концепция геотехнических систем.
Геосистемный подход располагает совокупностью методов изучения ландшафтов путем выявления взаимосвязей между компонентами – геолого-геоморфологической основы, водных и воздушных масс, климатической составляющей, многолетнемерзлых грунтов, а также связей с другими ландшафтами [2].
Объектами геоэкологических исследований являются современные ландшафты – природно-антропогенные системы, представляющие собой территориальные системы, характеризующиеся пространственным единством, тесным взаимодействием составляющих их компонентов, закономерностей формирования степени их устойчивости и антропогенного изменения и целостностью выполняемых функций. Методические основы эколого-географического анализа, предполагающие рассмотрение геосистемной структуры территории, эколого-ресурсного потенциала и характера антропогенизации природы, могут быть основой для прогнозирования [3].
Положения концепции геотехнических систем были заложены в работах В.С. Преображенского, Т.Л. Александровой, Л.И. Мухиной [4] и других авторов Института географии АН СССР. В геотехнической системе природные и технические части тесно взаимосвязаны и функционируют в составе единого целого, при их формировании и эксплуатации происходит антропогенная трансформация природной среды, «рассмотрение природно-технических систем как одного из главных источников данного вида трансформации природной среды обеспечивает дальнейшее изучение процессов, определяющих ПТС, а также управление ими» [5, с. 106].
Результаты исследования и их обсуждение
Эльгинский угольный комплекс представлен в виде геотехнической системы «угледобывающий комплекс – природная среда», которая состоит из соподчиненных друг другу подсистем – технического, природного и управленческого блоков [6]. Это позволило выявить структуру геосистемы и определить направления и интенсивность факторов воздействия угольного комплекса на природную среду, а также характер и оценку изменения ландшафтов.
Наиболее сложный технический блок содержит добывающую, обогатительную, отвальную, транспортную и гидротехническую подсистемы, сформированные соответствующим производством и выполняющие определенную функцию. Каждая подсистема связана с другими технологическими связями [6]. Технический блок, воздействуя на окружающую природную среду, вызывает изменения компонентов составляющих ее ландшафтов.
Для определения возможной степени техногенной нагрузки необходима оценка степени природной устойчивости мерзлотных ландшафтов к этим нагрузкам, устойчивость которых в основном зависит от льдистости поверхностных отложений – основной причины ранимости и уязвимости северных ландшафтов – и от теплозащитной роли растительного покрова.
Оценка устойчивости ландшафтов зоны воздействия Эльгинского угольного комплекса получена с использованием методики оценки устойчивости ландшафтов криолитозоны [7], в которой рассматриваются литогенетическая и фитоценотическая устойчивости. Оценка получена путем присвоения эмпирических оценочных баллов и ранжирования мерзлотных и биогидроклиматических факторов каждого ландшафта [8]. Мерзлотные и биогидроклиматические характеристики ландшафтов территории Эльгинского комплекса получены из работы [9].
Определено, что природные комплексы исследуемой зоны освоения Эльгинского угольного месторождения в целом характеризуются относительно низкой степенью устойчивости к техногенным воздействиям и являются относительно устойчивыми, относительно неустойчивыми и не устойчивыми к техногенному воздействию. В результате оценки устойчивости составлена карта-схема устойчивости ландшафтов зоны Эльгинского угольного комплекса [8].
Существенное значение для исследования изменения природной среды имеет раскрытие механизмов антропогенной трансформации геосистем (ландшафтов) [10]. Оценена степень антропогенной нагрузки и изменения ландшафтов, для чего проведено районирование территории по типу хозяйственного использования земель. В результате получена оценка степени антропогенной измененности ландшафтов зоны освоения Эльгинского угольного месторождения с выделением территорий с различными степенями нарушения ландшафтов видами хозяйственного использования. В целом для территории характерно очаговое развитие зоны промышленного освоения. Наибольшую степень антропогенной измененности имеет локально расположенная территория горных разработок, приуроченная к горно-привершинным подгольцовым и горно-склоновым горно-редколесным ландшафтам [11].
Методическая схема геосистемного подхода к изучению взаимодействия крупных объектов ТЭК РС(Я) с природной средой
На основе карты ландшафтов, оценки степени устойчивости ландшафтов и антропогенных нагрузок разработана рекомендательная карта природоохранных мероприятий, на которой они дифференцированы по ландшафтам и конкретизированы в наборе их уровней и направлений – предотвращающих деградацию почвенно-растительного покрова и сохранение пород в твердом состоянии, ограничивающих движение тяжелого транспорта, предусматривающих рекультивацию отчужденных под добычу угля территорий, а также соблюдение противопожарных, водоохранных мероприятий, оптимальных нагрузок на выпас оленей, норм и правил охоты и рыболовства и т.д. [12].
По результатам исследования разработана методическая схема исследования взаимодействия энергетических объектов с природными системами для определения направлений снижения негативного воздействия энергообъектов Южной Якутии на примере Эльгинского угольного комплекса (рисунок).
Представленная методическая схема предусматривает поэтапное изучение взаимодействия объектов ТЭК Якутии с природной средой, начиная с рассмотрения взаимодействия энергетического объекта с окружающей природной средой в виде геотехнической системы и заканчивая разработкой природоохранных мероприятий. Так, содержание блока технологических особенностей раскрывается при изучении обеспеченности энергетического объекта ресурсами; блока природных факторов – при изучении устойчивости ландшафтов, самоочищения, сейсмичности и т.д. При этом блоки одного ряда не связаны с блоками другого. Необходимо отметить, что предложенная схема представляет собой открытую систему, предусматривающую дальнейшее изучение по следующим направлениям: анализ технологических особенностей взаимодействия имеющихся энергетических объектов с природной средой, ресурсных и природно-географических условий (обеспеченность топливно-энергетическими ресурсами, землей и водой); анализ природно-географических особенностей: криогенных и опасных природных процессов (заторов, сейсмичности, карстообразования); определение потенциальной возможности поглощения и рассеивания загрязняющих веществ в выбросах и стоках; определение степени антропогенной нагрузки (экологической плотности населения, степени антропогенного воздействия, уровней экологической ситуации); выявление природно-хозяйственных факторов (транспортных условий, занятости природного фона, ценности земель, плотности населения) – и является предметом дальнейших исследований.
Заключение
Одним из путей решения экологических проблем при освоении Севера представляется применение геосистемного подхода, обеспечивающего системность и комплексность исследования в соответствии с закономерностями техногенных изменений ландшафтов. В общем виде этот подход основывается на изучении процессов воздействия хозяйственной деятельности на природную среду, изменений в природной среде и последствий, отражающихся на природных и социальных условиях.
Разработана методическая схема геосистемного анализа взаимодействия крупных объектов угледобывающей промышленности с природными системами в составе угледобывающей геотехнической системы для выбора направлений природосберегающих мероприятий на территории энергообъектов при освоении топливно-энергетических ресурсов Якутии.
Использование методической схемы позволяет определить структуру угледобывающей геотехнической системы и производственное воздействие на водную, воздушную среды путем сбросов сточных вод в речную сеть и выбросов в воздушную среду; на почвенно-растительный покров и их изменение, а также произвести оценку степени негативных изменений в природной среде, включая оценку устойчивости ландшафтов и антропогенного изменения территории на ландшафтном уровне. При этом одними из основных факторов риска являются низкая степень устойчивости ландшафтов Якутии к техногенной нагрузке и низкая скорость самовосстановления.
Кроме того, схема дает возможность изучить негативные последствия в хозяйственно-социальной сфере, в том числе загрязнение и истощение природных ресурсов, в том числе оленьих пастбищ; учесть условия жизни коренного населения и произвести оценку степени негативных последствий в социальной жизни коренных народов.
Предметом дальнейших исследований может стать изучение угледобывающей геотехнической системы по следующим направлениям: анализ технологических особенностей взаимодействия энергообъектов с природной средой; определение потенциальной возможности поглощения и рассеивания загрязняющих веществ в выбросах и стоках; изучение природно-географических особенностей с учетом криогенных и опасных природных процессов; определение степени антропогенной нагрузки, природно-хозяйственных факторов (транспортных условий, занятости природного фона, ценности земель, плотности населения).
Библиографическая ссылка
Николаева Н.А. ГЕОСИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ИЗУЧЕНИЮ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЬГИНСКОГО УГОЛЬНОГО КОМПЛЕКСА НА ИЗМЕНЕНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ // Успехи современного естествознания. – 2024. – № 7. – С. 34-39;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=38287 (дата обращения: 28.10.2024).