Фундаментальные основы оценки современного состояния техногенной системы для создания новых технологий ликвидации накопленного экологического ущерба прошлой хозяйственной деятельности оловорудной промышленности в ДФО

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 15-17-10016

НазваниеФундаментальные основы оценки современного состояния техногенной системы для создания новых технологий ликвидации накопленного экологического ущерба прошлой хозяйственной деятельности оловорудной промышленности в ДФО

Руководитель Крупская Людмила Тимофеевна, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" , Хабаровский край

Конкурс №7 - Конкурс 2015 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований с привлечением молодых исследователей»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-711 - Геоэкология и природопользование

Ключевые слова ТЕХНОГЕННЫЕ ГОРНОПРОМЫШЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ, ТОКСИЧНЫЕ ОТХОДЫ, ОЦЕНКА И ПРОГНОЗ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ УГРОЗЫ, РЕКУЛЬТИВАЦИЯ, ТЕХНОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ, ХВОСТОХРАНИЛИЩЕ, БИОТА

Код ГРНТИ87.00.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
По образному выражению академика В.И. Вернадского, человечество превратилось в мощную геологическую силу, трансформирующую окружающую среду и преобразующую лик Планеты. Одним из главных негативных факторов влияния горных работ на компоненты биосферы является складирование отходов обогащения в хвостохранилища. Природные системы подвергаются их воздействию посредством физико-механического нарушения почвенно-растительного покрова и химического загрязнения экосистем. Кроме того, такие объекты зачастую находятся в непосредственной близости от населенных пунктов, что еще более усугубляет экологическую ситуацию. Особую опасность представляют пылегазовые выбросы горных предприятий и горнопромышленные отходы обогащения ("хвосты"), способствующие деградации природных систем, а также возникновению экологически обусловленных заболеваний населения горняцких поселков. Усиление техногенного воздействия на окружающую среду обусловило напряженную экологическую обстановку в окрестностях горнодобывающих предприятий ДФО. Решение данной задачи предусматривает использование различных механизмов, в том числе, реализацию программ, направленных на минимизацию негативного воздействия на окружающую среду и ликвидацию экологического ущерба, связанного с прошлой экономической и иной деятельностью, а также организацию работ по оценке и поэтапной ликвидации экологических последствий прошлой экономической и иной деятельности. Актуальность изложенного выше вопроса обусловлена: а) необходимостью сохранения и восстановления экологически чистой среды обитания, рекультивации поверхности хвостохранилищ, содержащих токсичные отходы, а также очистки загрязненных площадей в зонах влияния отходов переработки минерального сырья; б) необходимостью утилизации и переработки техногенных образований, накопленных в больших объемах в ДФО; в) отсутствием комплексных научных и научно-прикладных исследований, связанных с изучением вопросов разработки научных основ предупреждения кризисных экологических ситуаций. К сожалению, эта экологическая проблема не решена не только для Дальнего Востока, но и России в целом. Поскольку развитие современной цивилизации основано на минеральном сырье, получаемом из литосферы, уже сегодня мировое сообщество вынуждено решать глобальную проблему освоения полезных ископаемых таким образом, чтобы с одной стороны можно было бы развивать горнопромышленное производство, а с другой – не нарушать экологического равновесия в природе. В связи с этим цель исследования состоит в обосновании необходимости оценки современного состояния техногенной системы для разработки новой технологии ликвидации накопленного экологического ущерба прошлой хозяйственной деятельности оловорудной промышленности. Исходя из цели исследования, определена следующая фундаментальная научная задача, состоящая не только в создании научных основ комплексной оценки экологической опасности техногенного загрязнения экосферы в зоне влияния прошлой деятельности горнодобывающей промышленности, но и прогноза неблагоприятного изменения экологической ситуации для создания новой технологии снижения экологического ущерба прошлой хозяйственной деятельности горнодобывающих предприятий и предупреждения техногенных катастроф. Предполагается оценить поведение в окружающей среде широкого спектра загрязняющих веществ, опасных для экосистем и человека, разработать прогноз потенциальной экологической угрозы хвостохранилищ обанкроченных бывших горных предприятий и создать новую технологию ликвидации экологического ущерба бывших оловорудных горных предприятий. Решение данной задачи является одним из условий достижения цели Концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации до 2020 года по улучшению качества окружающей среды и экологических условий жизни человека. Научная значимость предлагаемого проекта, направленного на снижение и уменьшение последствий прошлой хозяйственной деятельности горнопромышленного производства и прогноза потенциальной опасности накопленных отходов, техногенного загрязнения объектов окружающей среды токсичными химическими элементами, а также обеспечение их экологической безопасности, состоит: 1) в создании научных основ и методологии оценки современного экологического состояния техногенной системы для разработки новых технологий и рекомендаций по нейтрализации ее негативного влияния на среду обитания человека (новизна подтверждена Патентами РФ, 2008, 2013, 2014 гг.); 2) в выявлении закономерностей образования техногенных систем, их роли в загрязнении экосферы и в формировании эколого-обусловленных заболеваний, 3) в интегральной оценке воздействия техногенных объектов на среду обитания и здоровье населения горняцкого поселка, 4) в разработке принципов обеспечения экологической безопасности отходов хвостохранилищ, 5) в разработке системы химических и биологических показателей интегральной оценки техногенного загрязнения почвенно-растительного покрова зоны влияния хвостохранилища (суммарный показатель загрязнения (Zc), коэффициент биологического накопления для растений, «Ростовой тест», микробиологические показатели), необходимые для создания системы природоохранных мероприятий, нормирования природопользования и прогнозной оценки распространения тяжелых металлов по трофическим цепям. Известно, что формирующиеся при освоении минерального сырья техногенные образования (карьеры, отходы и др.) оказывают негативное воздействие на окружающую среду. При этом формируются техногенные системы, в пределах которых в результате гипергенных процессов происходит преобразование первичных минеральных веществ и высвобождение токсичных элементов и их соединений. Образованные в результате гипергенеза поровые растворы, представлены фактически серной кислотой, насыщенной металлами. Они в виде рудничных и дренажных вод попадают в почвы, грунтовые и поверхностные воды, а также растения, что приводит к загрязнению атмо-, лито-, био- и гидросферы. Возникает необходимость оценки и прогноза потенциальной экологической опасности техногенных систем и загрязнения компонентов биосферы. Предусматривается разработка новых методов оценки влияния техногенных систем на окружающую среду. Они основаны на цитогенетическом мониторинге территорий, методах биоиндикации и биотестирования по общему токсико-мутагенному фону. Предполагается создание методологии обеспечения экологической безопасности техногенных систем для окружающей среды в исследуемом районе. Адаптированный авторами для оценки экологического риска на горных предприятиях метод математического моделирования, в частности программный (компьютерный) продукт «Селектор-Windows» позволяет определить количество токсичных элементов, поступающих в природную среду и оценить масштабы и степень экологической угрозы. Следовательно, проблема комплексной оценки современного состояния техногенных систем и их влияния на экосферу в целом и здоровье населения, создания методологии и новых методов предупреждения кризисных ситуаций на территории бывших горных предприятий весьма актуальна. Предлагаемый комплекс минералого-геохимических исследований в сочетании с моделированием поведения рудных минералов в зоне гипергенеза направлен на разработку методики оценки и прогноза потенциальной экологической угрозы горнодобывающих предприятий. По совокупности данных изучения вторичных минералов в техногенных системах ряда месторождений, а также геохимических исследований рудничных, дренажных и шламовых вод предполагается выяснить основные закономерности физико-химического преобразования гипогенных (первичных) рудных минералов и процессов современного (гипергенного) минералообразования (стадийность развития, минеральный состав, формы вхождения в них токсичных элементов и др.). Использование компьютерного моделирования природных процессов минералообразования позволит рассчитать ионные формы элементов, выносимых из горнопромышленных техногенных систем, провести количественную оценку выносимых элементов из хвостохранилищ и сделать прогноз экологических последствий в регионе на современном уровне с целью ликвидации экологического ущерба, связанного с прошлой хозяйственной деятельностью. Предлагаемый проект является перспективным, не имеющим аналогов в отечественной и мировой практике как в области оценки и прогноза потенциальной экологической угрозы загрязнения окружающей среды токсичными элементами методом моделирования, так и в разработанных новых методах ликвидации накопленного экологического ущерба прошлой хозяйственной деятельностью обанкроченных бывших горных предприятий. Своей работой авторы надеются внести некоторый полезный вклад как в решение фундаментальных вопросов геохимии современных горнопромышленных техногенных процессов, так и в практическое решение назревших в настоящее время проблем, связанных с экологическим ущербом, нанесенным экосистемам прошлой деятельностью горных предприятий. Такие исследования в Дальневосточном федеральном округе авторами проекта проводятся впервые.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Zvereva V.P. and Krupskaya L.T. Rare Earth Elements in Mine, Slime, and River Waters in the Kavalerovskii and Dalnegorsk Districts of the Russian Far East Russian Journal of General Chemistry, 2015, vol. 85, no. 13 Р. (год публикации - 2015)
10.1134/S1070363215130010

2. K. E. Gula, N. I. Korneeva, L. T. Krupskaya, V. P. Zvereva, A. V. Pavlichenko e, and D. A. Golubev Mathematical Models of Additional Cleaning of Sewage (as a Pulp) from Heavy Metals Using Hydrophytes Russian Journal of General Chemistry (год публикации - 2015)

3. Крупская Л.Т., Морин В.А., Растанина Н.К., Волобуева Н.Г. К вопросу изучения влияния техногенных факторов на состояние лесных экосистем в Дальневосточном таежном районе Актуальные вопросы в научной работе и образовательной деятельности: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции 30 мая 2015 г.: в 10 томах., Том 8. Тамбов: ООО «Консалтинговая компания Юком», 2015. С. 81-83. (год публикации - 2015)
10.17117/2015.05.30.08

4. V. P. Zvereva, A. D. Pyatakov, A. M. Kostina, A. I. Lysenko, and K. R. Frolov Physico-Chemical Parameters of the Formation of Hypergene and Technogene Minerals in the Mining-Industrial Technogenic Systems of The Far East Russian Journal of General Chemistry (год публикации - 2015)

5. Крупская Л.Т., Голубев Д.А., Гула К.Е., Панфилов О.О. Принципы проектирования рекультивации поверхности хвостохранилища, содержащие токсичные отходы, в ДФО Актуальные вопросы в научной работе и образовательной деятельности: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции 30 мая 2015 г.: в 10 томах., Том 8. Тамбов: ООО «Консалтинговая компания Юком», 2015. С. 80-81. (год публикации - 2015)
10.17117/2015.05.30.08

Публикации

1. Крупская Л.Т., Растанина Н.К., Зверева В.П., Гуль Л.П., Волобуева Н.Г. Heavy Metal Content in Biomaterial as an Integrating Indicator of Technogenic Pollution Assessment of the Environment and Human Health Impact Internaitional Conference on Frontiers of Manufacturing, Design Science and Information Engineering (ICEMD, 2015), P. 1138-1144 (год публикации - 2015)

2. Зверева В.П., Фролов К.Р., Лысенко А.И., Пятаков А.Д. Эколого-химическая оценка воздействия гипергенных процессов, протекающих в сульфидсодержащих отходах горнопромышленных техногенных систем, на гидросферу методом физико-химического моделирования (Дальний Восток) Владивосток : Дальневовосточный федеральный университет, 287 с., © ДВФУ, ДВГИ ДВО РАН, ТОГУ (год публикации - 2016)

3. Крупская Л.Т., Черенцова А.А., Майорова Л.П., Голубев Д.А. Determination By Volume Accumulated Dirt of Environmental Liability Sites For Dangerous Russian Journal of General Chemisty, vol. 86, no. 13,, Pleiades Publishing, Ltd. (Плеадес Паблишинг, Лтд) (Род-Таун) (год публикации - 2016)
10.1134/S1070363215130010

4. Зверева В.П., Лысенко А.И., Костина А.М. Modeling of the Slime Water Composition of the CCM and KCM Tailing Dumps of Dal’negorsk District within the Positive Temperature Interval Russian Journal of General Chemisty, vol. 86, no. 13,, Pleiades Publishing, Ltd. (Плеадес Паблишинг, Лтд) (Род-Таун) (год публикации - 2017)
10.1134/S1070363215130010

5. Крупская Л.Т., Растанина Н.К., Зверева В.П., Голубев Д.А., Волобуева Н.Г., Орлов А.М. Geoecological estimation of the environment state and population health in zone of the tailing dump influence (on the Example of Fabrichnyi Settlement) Internaitional Conference on Frontiers of Manufacturing, Design Science and Information Engineering (ICEMD, 2015), P. 1133-1137 (год публикации - 2015)

6. Крупская Л.Т., Голубев Д.А., Волобуева Н.Г. Оценка экологической ситуации территории в зоне влияния хвостохранилища с токсичными отходами Периодический научный сборник Современные тенденции развития науки и технологий, по материалам X Международной научно-практической конференции г. Белгород, 31 января 2016 г., № 1-2, С. 97-100 (год публикации - 2016)

7. Гула К.Е., Панфилов О.О., Крупская Л.Т. Очистка сточных промышленных вод при освоении оловянной руды с использованием гидрофитов в ДФО современные проблемы экологии Тезисы докладов XIV Международной научно-технической конференции. 2016 Издательство: Издательство "Инновационные технологии" (Тула), С. 67-69, © Издательство «Инновационные технологии», 2016 (год публикации - 2016)

8. Крупская Л.Т., Голубев Д.А., Филатова М.Ю. Использование биотехнологии в решении природоохранных проблем в ДФО Вестник защиты растений, 3(89), С. 87-89 © Всероссийский НИИ защиты растений (ВИЗР) (год публикации - 2016)

9. Крупская Л.Т., Голубев Д.А., Растанина Н.К. Основные приоритеты обеспечения экологической безопасности горнопромышленных систем для устойчивого их развития в Дальневосточном федеральном округе (ДФО) Периодический научный сборник Современные тенденции развития науки и технологий, по материалам X Международной научно-практической конференции г. Белгород, 31 января 2016 г., № 1-2, С. 93-96 (год публикации - 2016)

10. Крупская Л.Т., Зверева В.П., Морин В.А., Гуль Л.П., Голубев Д.А. Разработка новых методов восстановления лесной растительности и использование рекультивированных земель Владивосток : Дальневовосточный федеральный университет, 280 с., © ДВФУ, ДВГИ ДВО РАН, ТОГУ Месяц и год публикации 2016 (год публикации - 2016)

11. Крупская Л.Т., Зверева В.П., Леоненко А.В., Волобуева Н.Г. Territory of mining-industrial development as an object of recreation in the Far East federal region Advanced Materials, Structures and Mechanical Engineering – Kaloop (Ed.) Республика Корея, город Incheon, Pages 307–310, © 2016 Taylor & Francis Group, London (год публикации - 2016)
10.1201/b19693-67

12. Крупская Л.Т., Кириенко О.А., Имранова Е.Л., Зверева В.П., Волобуева Н.Г. Use an Integrated Method for Assessing the State of the Environment Zone of Influence Tailing Russian Journal of General Chemisty, vol. 86, no. 13,, Pleiades Publishing, Ltd. (Плеадес Паблишинг, Лтд) (Род-Таун) (год публикации - 2016)
10.1134/S1070363215130010

Публикации

1. Крупская, Л.Т., Гула К.Е., Зверева В.П., Голубев Д.А., Филатова М.Ю. Влияние отходов переработки золоторудного сырья на объекты окружающей среды и разработка способа их доочистки. Издательство ТОГУ, Хабаровск, 184 с. (год публикации - 2017)

2. Крупская Л.Т., Зверева В.П., Гула К.Е., Гуль Л.П., Голубев Д.А., Филатова М.Ю. Industrial wastewater treatment using higher aquatic vegetation in the former mining company of the Far Eastern Federal district Materials Science and Engineering, 1-6 (год публикации - 2017)
10.1088/1757-899X/244/1/012027

3. Крупская Л.Т., Гула К.Е., Голубев Д.А., Филатова М.Ю. Использование гидрофитов в процессе очистки сточных промышленных вод при освоении оловорудного сырья в ДФО Наука нового времени: от идеи к результату, г. Санкт-Петербург. СПб.: Изд-во «КультИнформПресс», Сборник научных статей по итогам международной научно-практической конференции, С. 10-12 (год публикации - 2017)

4. Крупская Л.Т., Зверева В.П., Голубев Д.А., Бубнова М.В., Тагирова В.Т. Technological Possibilities of Decrease of Ecological Damage to the Ecosphere Impaired by the Activity of the Closed Mining Enterprises in the Far East Federal Region (FEFR) 2017 2nd International Conference on Applied Mathematics, Simulation and Modelling (AMSM 2017), P. 426-430 (год публикации - 2017)
10.12783/dtetr/amsm2017/14883

5. Л.П. Майорова, Л.Т. Крупская, А.А. Черенцова Горное дело и окружающая среда Издательство ТОГУ, Учебное пособие 179 страниц (год публикации - 2017)

6. Крупская Л.Т., Растанина Н.К., Голубев Д.А., Филатова М.Ю. Биоиндикация техногенного загрязнения объектов окружающей среды в границах влияния оловодобычи в Дальневосточном федеральном округе Наука нового времени: от идеи к результату, г. Санкт-Петербург. СПб.: Изд-во «КультИнформПресс», Сборник научных статей по итогам международной научно-практической конференции, С. 8-10 (год публикации - 2017)

7. Крупская Л.Т., Мелконян Р.Г., Гуль Л.П., Голубев Д.А., Бубнова М.Б., Кириенко О.А. Оценка влияния хвостохранилищ закрытого горного предприятия «Хрустальненский ГОК» Приморского края на экосферу и рекультивация их поверхности Издательство ТОГУ, Хабаровск, Учебное пособие, 144 с. (год публикации - 2017)

8. В. П. Зверева, К. Р. Фролов Оценка влияния техногенных процессов, протекающих на хвостохранилище ЦОФ Комсомольского оловорудного района, на гидросферу в широком интервале температур Russian Journal of General Chemistry (год публикации - 2018)

9. Зверева В.П., Фролов К.Р., Костина А.М. Гипергенные и техногенные системы и их экологические последствия Издательский дом Дальневосточного федерального университета, Учебно-методическое пособие, 112 с. (год публикации - 2017)

10. Л. Т. Крупская, В. А. Зверева, Д. А. Голубев, М. Б. Бубнова, В. Т. Тагирова Проблемы снижения экологического ущерба экосистемам, нанесенного в прошлом веке добычей минерального сырья, и пути их решения в ДФО Russian Journal of General Chemistry, (год публикации - 2018)

11. Крупская Л.Т., Растанина Н.К., Зверева В.П., Голубев Д.А., Костина А.М., Тагирова В.Т. Arsenic in Landscape Components of Tin-ore Area in the Far Eastern Federal District (FEFD) 2nd International Conference on Sustainable Energy and Environmental Engineering (SEEE 2016), P. 192-196 (год публикации - 2016)
10.12783/dteees/seee2016/6565

12. Крупская Л.Т., Мелконян Р.Г., Майорова Л.П., Голубев Д.А. Обоснование экологической реабилитации территорий, подвергшихся воздействию объектов накопленного экологического ущерба (хвостохранилищ) в результате прошлой хозяйственной деятельности бывших горных предприятий в Дальневосточном федеральном округе (ДФО) Горный информационно-аналитический бюллетень, № 4. С. 5-15 (год публикации - 2017)

13. Крупская Л.Т., Зверева В.П., Кириенко О.А., Голубев Д.А., Костина А.М., Филатова М.Ю. Method of Reclamation of the Tailing Dump Sur face Containing Toxic Wastes Using Phototrophic Bacteria 2nd International Conference on Sustainable Energy and Environmental Engineering (SEEE 2016), P. 115-120 (год публикации - 2016)
10.12783/dteees/seee2016/6549

14. Гордиенко П.С., Шабалин И.А., Ярусова С.Б., Азарова Ю.А., Сомова С.Н., Перфильев А.В. Состав, структура и сорбционные свойства наноструктурированных алюмосиликатов Химическая технология, том 18, № 1, С. 2-8 (год публикации - 2017)

15. В. П. Зверева, А. Д. Пятаков Физико-химическое моделирование процессов окисления сульфидов на хвостохранилищах Кавалеровского района и их влияние на гидросферу (Приморский край) Russian Journal of General Chemistry (год публикации - 2018)

16. Крупская Л.Т., Зверева В.П., Растанина Н.К., Голубев Д.А., Волобуева Н.Г., Филатова М.Ю. Use of Bioinformation Technologies in Carbon Cycle Assessment in Managed Technogenic Forests in Primorskiy Krai Applied Mechanics and Materials, Vol. 865, P. 657-661 (год публикации - 2017)
10.4028/www.scientific.net/AMM.865.657

17. В. П. Зверева, А. М. Костина Процессы гипергенного и техногенного минералообразования в зависимости от количества серы в хвостах обогащения (на примере хвостохранилища КОФ Дальнегорского района, Приморье) Russian Journal of General Chemistry (год публикации - 2018)