Формирование геотехнических систем

Анализ экологической обстановки, сложившейся на сегодняшний день, показывает несовместимость современных технологических процессов с природной средой, а не наличие ряда ошибок в технологии добычи и переработки сырья, как это утверждалось до последнего времени. Интенсификация производства уже не может и не должна идти по экстенсивному пути, т.е. за счет укрупнения агрегатов и за счет этого их производительности. Применяемые меры совершенствования очистных установок и другой санитарной техники не решают проблемы улучшения условий жизнедеятельности человека и общества в целом. Что можно объяснить двумя основными факторами: современные методы и способы очистки, практически исчерпали свои резервы; экономически оправданные уровни очистки отходов не предотвращают загрязнения природной среды, а лишь отодвигают его последствия во времени (особенно заметно это при анализе отдаленных последствий истощения и загрязнения сырья, воды, воздуха, в первую очередь, выражаемых в затратах на их кондиционирование).

Таким образом, необходимо в корне изменить принципы использования природных ресурсов, т.е. перейти к третьему этапу взаимоотношений человеческого общества и природы (малоотходные, ресурсо- и энергосберегающие технологии, являющиеся аналогами естественных процессов трансформации вещества и энергии). Этот переход обусловлен не только необходимостью защиты окружающей среды, но и экономической целесообразностью, определяемой снижением затрат на очистку и переработку отходов, подготовку сырья к использованию, оздоровление населения и т.д.

Однако, следует отметить, что копирование природных процессов в ходе технического прогресса для природоохранных целей не возможно, так как, во-первых, уже созданы материалы, которых нет в природе, во-вторых, природные процессы далеко не всегда безотходны, но они всегда снабжены звеном реутилизации и деструкции. Также нужно учесть возможность увеличения количества и ассортимента отходов, и связанную с ней, необходимость потребления значительных количеств энергии и вспомогательных материалов для углубленной переработки сырья (в настоящее время выступающего в основном в виде отходов), содержащего малоконцентрированные компоненты.

Любые преобразования в природе должны производиться с учетом социальных, экономических и экологических последствий, что возможно на основе социально-экономических моделей, в которых конечной целью является оптимизация экономики и окружающей среды (природной, архитектурной и социальной). В качестве ограничений в данном случае выступают экологические лимиты и потенциальные технико-экономические возможности общества. На настоящем этапе развития техники и общества теоретически обосновано использование природных ресурсов обеспечивающее, с одной стороны, наивысший хозяйственный эффект, с другой – отсутствие деградации окружающей среды. Реализация такого ресурсного цикла требует интеграции на региональном уровне всех производственных звеньев различной ведомственной принадлежности, т.е. по сути создания территориально-производственных комплексов (ТПК), при условии приоритета интересов региона над отраслевыми (ведомственными) интересами.

Особенности развития ТПК и их хозяйственная специализация в основном определяются ресурсным потенциалом региона, который в свою очередь зависит не столько от состава компонентов ландшафта, сколько от их состояния и динамики изменений. Организационно-техническая структура комплекса базируется на принципах производственно-технологических циклов. Следовательно, на всех иерархических уровнях взаимодействия промышленности с окружающей средой имеют место взаимообменные материальные, энергетические и информационные потоки, объединяющие техногенную и природную подсистемы в единую геотехническую систему.

Геотехническая система, образованная под влиянием промышленного объекта, может быть представлена схемой (рис.4) [].

Рис. 4. Принципиальная схема геотехнической системы

"Промышленное предприятие – окружающая среда"

ПП – промышленное предприятие

Промышленное предприятие, вовлекая в сферу производства сырье и другие природные ресурсы, направляет в окружающую среду отходы. Природные и техногенные потоки вещества и энергии обеспечивают перераспределение отходов за счет процессов миграции, трансформации, и аккумуляции. Так, например, промышленные выбросы приводят к загрязнению атмосферы. Атмосферные осадки, вымывая загрязняющие вещества из воздуха, переносят их на поверхность земли и водоемов, а также способствуют вымыванию и выщелачиванию мелкодисперсных и растворимых составляющих пород техногенного и природного происхождения и перемещению их в поверхностных и грунтовых водах. Кроме того, наблюдается взаимный количественно-качественный обмен между поверхностными и подземными водами. Подверженная загрязнению среда воздействует на растительный и животный мир, который, в свою очередь, влияет на компоненты биокосной подсистемы, а они влияют на промышленный объект (изменение качества сырья и вспомогательных материалов, воды и т.д.), что может потребовать соответствующих изменений в технологии производства и обработки отходов.

Рассматривая принципиальную структуру геотехнической системы необходимо учитывать, что элементы природных подсистем выступают в этом случае не только как компоненты среды, но и как ресурсы, используемые производством. Интенсивность массоэнергопереноса внутри системы в основном определяется характером технологических процессов.