Природно-промышленная система – предмет исследования в экологии горного производства

В процессе любого промышленного производства (включая горнодобывающее) имеет место его взаимодействие с ОПС, вследствие чего возникает искусственная экологическая система, или природно-промышленная система (ППС). Она обладает структурой и специфическими особенностями функционирования. Последние составляют предмет исследования в экологии горного производства.

Элементарной ППС является нообиогеоценоз. Все его свойства и признаки могут переноситься на ППС более высокого ранга: любая ППС более высокого ранга включает в себя компоненты нообиогеоценоза. Структурной единицей более высокого ранга, чем нообиогеоценоз, является природно-промышленный комплекс (ППК) (рис. 6.16.), который возникает и длительное время функционирует в результате строительства и эксплуатации промышленного предприятия. Образуется новая экологическая система, активным компонентом которой становится промышленное предприятие, его технологические линии.

В структуру ППК входят промышленные, природные, коммунально-бытовые и аграрные объекты, образующие звенья и функционирующие как единое целое.

Промышленное звено – главный компонент, определяющий направление и характер функционирования ППК в целом. В пределах его границ могут оказаться предприятия разных отраслей промышленности, которые в той или иной степени используют природные ресурсы района, нарушают или загрязняют ОПС. В составе промышленного звена выделяют: объекты основного производства; предприятия вспомогательного производства; объекты энергетики; организации, обеспечивающие строительство новых и реконструкцию действующих промышленных предприятий.

Промышленное звено производит чистую промышленную продукцию и продукцию в виде отходов. Чистой продукцией промышленного звена считается вся продукция:

· отправляемая за пределы ППК для реализации;

· предназначенная для удовлетворения собственных нужд ППК (коммунально-бытового звена);

· предназначенная для поддержания заданной продуктивности (качества) экологической системы района.

Продукция в виде отходов классифицируется как безвозвратные потери.

Коммунально-бытовое звено обеспечивает жизнедеятельность людей, занятых на промышленных предприятиях и по производству другой продукции ППК (например, сельскохозяйственной). Продукцией этого звена являются продукты потребления, разного рода услуги для населения, а также отходы, образующиеся на коммунально-бытовых предприятиях.

Аграрное звено (агрокомплекс) – это вся экологическая система района (сельскохозяйственные, лесные угодья, водоемы и др.) в зоне действия промышленного предприятия. Она располагает определенными экологическими, технологическими, энергетическими и трудовыми ресурсами. Продукция этого звена включает в себя продукты, получаемые с сельскохозяйственных угодий, животноводства, природных объектов (лесов, водоемов и др.), а также рекультивируемых участков. Она может иметь не меньшую ценность, чем продукция промышленного звена и даже превосходить ее.

Состояние и продуктивность элементов экологической системы района определяется: 1) природными условиями района; 2) характером и интенсивностью воздействия предприятий, звеньев ППК на ОПС; 3) эффективностью восстановления и поддержания продуктивности природных

Рис. 6.16 – Принципиальная блок-схема функциональной структуры (по Б.А. Иванову)

объектов на заданном уровне с помощью специальных агротехнических, лесохозяйственных, мелиоративных и других мер.

Анализ структуры любого ППК должен осуществляться с учетом его тесного взаимодействия с абиотическими, биотическими и ранее возникшими антропогенными факторами. В основе такого взаимодействия лежит постоянно происходящий обмен веществом, энергией и информацией между отдельными компонентами ППК.

Обмен веществом между объектами ППК осуществляется путем вовлечения в материальное производство определенных технологических и природных ресурсов, в процессе которого создается продукция ППК. Ресурсы, не вошедшие в продукт труда, образуют отходы и возвращаются в ОПС. Общее количество веществ, вовлекаемых в производство и выходящих из него в границах ППК, остается примерно постоянным. Это дает возможность: а) составить материальный баланс всего производственного процесса; б) оценить на его основе количественные и качественные превращения веществ и определить места их входа и выхода из технологического процесса производства; в) определить пути дальнейшего распространения твердых отходов, выбросов и сбросов производства в экологической системе района; г) оценить качественные и количественные экологические изменения.

Обмен энергией между компонентами ППК происходит путем превращения природных источников энергии в энергетические ресурсы производства, а также путем выделения в окружающую среду неиспользованной в производстве доли энергии. Большое значение имеет накопление и использование солнечной энергии живыми компонентами ППК.

Обмен информацией – одно из определяющих условий функционирования ППК. Он позволяет судить о состоянии отдельных компонентов и вносить коррективы в процессы обмена веществом и энергией. Информация может носить как естественный характер (выражаясь через изменение свойств природных компонентов), так и искусственный (посредством мониторинга, создания автоматизированных систем информации).

Для ППК характерно то, что в нем процессы обмена веществом и энергией, а также информацией могут контролироваться и направляться с помощью определенных инженерных мероприятий. Наличие такой возможности служит основой для повышения эффективности использования и охраны природных ресурсов в рамках ППК. Тем самым поддерживается значимость ППК, как динамически устойчивой и относительно самостоятельной структурной единицы ноосферы. Именно ППК (по оценке Мирзаева Г.Г., Иванова Б. А.) целесообразно брать за основу в качестве структурной единицы ноосферы, при организации рационального взаимодействия общества и природы, учитывая одновременно абиотические, биотические и антропогенные факторы района расположения предприятия.

Рационально функционирующий ППК должен характеризоваться минимальными энергетическими, материальными, трудовыми и другими затратами при условии достижения запланированного уровня производительности труда по выпуску необходимого объема и определенного качества промышленной и сельскохозяйственной продукции при условии соблюдения установленных нормативов качества водного и воздушного бассейнов и обеспечения оптимальной продуктивности всех угодий.

На современном этапе развития экономики все более важное место занимает формирование еще более крупных структурных единиц ноосферы:

· территориально-промышленных комплексов (ТПК);

· горнопромышленных районов (ГПР);

· промышленных узлов (ПУ) и др.

В состав каждой такой структурной единицы (например, ТПК) входят отдельные (но функционально или территориально связанные) ППК, которые действуют на базе крупных промышленных объектов (шахт, заводов, обогатительных фабрик).

Хозяйственная деятельность в пределах ТПК в современных условиях также тесно связана с необходимостью решения проблемы рационального использования природных ресурсов, охраны ОПС и обеспечения экологической безопасности охраны ОПС. Этопредопределяется такими причинами, как:

· неизученность процессов потенциальных экологических изменений природной среды в зоне влияния крупных промышленных объектов и малый опыт по устранению последствий этого влияния;

· организационные трудности, связанные с межведомственным характером использования минеральных, водных, земельных и других ресурсов.

Поиск путей решения проблемы продолжается.

6.7.2 Виды структур природно-промышленных систем

Под структурой ППС понимается состав и взаимное расположение ее компонентов и элементов, определяющих характер и направление функционирования системы. В зависимости от назначения и целей использования выделяют четыре типа структур ППС: компонентную, иерархическую, функциональную и морфологическую. Каждая структура ППС выражается набором соответствующих структурных единиц.

Компонентная структура. Под компонентами ППС понимают ее однородные по составу части, наделенные определенными функциональными признаками. Каждая ППС содержит два типа структурных единиц: сообщества (экотоп, биоценоз, нооценоз); компоненты (литосфера, гидросфера, атмосфера, фитоценоз, зооценоз, микробоценоз, общество, средства труда и продукты труда).

Иерархическая структура. В ней рассматриваются понятия четырех иерархий: пространства, времени, организации, научных исследований.

Пространственная иерархия. Структура отражает взаимное расположение ППС различного уровня на конкретной площади. Высший уровень представляет глобальнаяиерархия, т. е. ноосфера, как совокупность систем регионального уровня, например типа ТПК, а каждый ППК может быть расчленен на несколько элементарных нообиоценозов.

Иерархия времени. Отражает возможность прогнозирования появления новых структурных элементов ППС в результате строительства промышленных объектов или расширения зоны воздействия производства (например, при подвигании фронта очистных работ при подземной разработке угля).

Иерархия организации ППС. Раскрывает уровни структурной организации объектов. Уровни организации выделяют в трех средах: биотической; абиотической; производственной (социальной).

Всего в каждой среде различают четыре уровня организации ППС: элемент, подсистема, система и надсистема. При этом каждый уровень организации содержит специфические структурные единицы. Так, элементы включают гены, клетки, органы, организмы, популяции; подсистемы – компоненты и сообщества; системы – биогеоценоз, антропоценоз, нообиогеоценоз; надсистемы – ППК, ТПК.

Иерархия научных исследований. В инженерной экологии имеет четыре уровня детализации:

1 - объектами исследования являются системы;

2 - объектами исследования являются сообщества;

3 - объектами исследования являются компоненты;

4 - объектами исследования являются элементы.

Функциональная структура. В данной структуре раскрывается взаимодействие структурных единиц, выявляются структурные единицы, которые оказывают влияние, и воздействие на реципиентов (население, другие предприятия) с указанием «адреса» последних инаконец, выделяются те структурные единицы (реципиенты), вкоторых проявляются последствия воздействия.

Под взаимодействием промышленного (горного) производства с ОПС понимается процесс обмена веществом, энергией иинформацией, врезультате которого, с одной стороны, обеспечивается получение полезной промышленной продукции, а с другой имеют место качественные и количественные изменения в компонентах окружающей среды, вследствие поступления в нее также веществ и энергии, но уже в виде выбросов, сбросов, твердых отходов. Взаимодействие производства с ОПС обусловливает образование природно-технологического процесса (рис. 6.17). Он сопровождается изъятием из природной среды природных ресурсов, которые используются для обеспечения регламента процесса.

Эффективность функционирования природно-технологического процесса определяется качественными и количественными показателями использования ресурсов и их состояния, к которым относятся:

· интенсивность использования ( И, м³/с; г/с; т/год);

· степень использования ( Н, усл. ед., % доли);

· эффективность использования (Э, усл. ед).

Показатели интенсивности использования природных ресурсов характеризуют величину их поступления в технологический процесс в единицу времени или выхода из технологического процесса.

Показатели степени использования природных ресурсов определяются вотносительных единицах ихарактеризуют количество ресурса, оказавшегося всоставе продукции, от общего его количества, поступившего впроцесс.

Показатели эффективности использования природных ресурсов определяются путем сравнительной оценки интенсивности и степени использования с нормативными значениями или лучшими достижениями в отрасли, отечественной и зарубежной практики.

Под влиянием (effekt) промышленного (горного) производства на природную среду понимается процесс обмена веществом, энергией или информацией с природными компонентами, врезультате которого в окружающей среде происходят количественные изменения, но не превышающие предельно допустимых значений.

Под воздействием (impact) промышленного (горного) производства на природную среду понимается процесс обмена веществом, энергией или информацией с природными компонентами, в результате, которого в них происходят качественные и количественные изменения (нарушения или загрязнения), превышающие предельно допустимые нормативы. В этом случае для поддержания определенного качества природного компонента требуется проведение соответствующих природоохранных мероприятий.

Воздействие характеризуется следующими показателями (индикаторами в объекте воздействия):

· интенсивность воздействия (I, г/ с, кг/ч, Т/год, га/год, м²/ с);

· степень воздействия (N,%);

· опасность воздействия (j).

Структурные и функциональные изменения в ОПС проявляются в виде нарушений (изменении числа, формы и расположения элементов и компонентов природной среды) и загрязнений (выделении в результате техпроцессов газообразных, жидких, твердых отходов и их проникновение в природные компоненты с последующим накоплением, рассеиванием или миграцией).

Условно нарушение представляет собой количественную характеристику, а загрязнение качественную. Нарушениям и загрязнениям присущи различные формы. Форма нарушения или загрязнения - это оконтуренная границей (в виде контура или ареала) структурная единица ППС, возникшая в результате воздействия производства в каком-либо природном компоненте. Для обозначения границ нарушений и загрязнений используют элементы: контур, ареал, слой, зона. Первые два из них (контур и ареал) применяют для обозначения нарушений и загрязнений в ППС как бы в одной плоскости - «поверхности земли».

Контур обычно характеризует нарушение и представляет собой границу, отделяющую компоненты или элементы системы друг от друга (условно показывается на карте-схеме) и соответствующую конфигурации в натуре.

Ареал – это оконтуренное пространство, в котором элементы ППС находятся в рассеянной (неоднородной) форме, что характерно для процесса загрязнения природной среды. Границей ареала служит некая условная линия, являющаяся геометрическим местом точек с одинаковой концентрацией вредных веществ в той или иной среде (почва, атмосфера, вода). Границы форм загрязнений очень подвижны, изменчивы в пространстве и времени, связаны с технологией и зависят также от природных условий. Поэтому их фиксирование является сложным методологическим и практическим процессом.

Классификация типов и групп нарушений и загрязнений в зоне действия горнодобывающих предприятий, предложенная Ивановым Б.Д. и Мирзаевым Г.Г., а также их форм предоставлена в табл. 6.8 и 6.9. Видно, что различают геомеханические; гидродинамические, аэродинамические и биоморфологические типы нарушений, а также геохимические, гидросферные, атмосферные и биоценотические типы загрязнений.

Таблица 6.8 – Основные формы и характеристики нарушения природных компонентов в зоне действия горного производства (по данным Б.А. Иванова и Г.Г. Мирзаева)

Тип	Группа	Форма	Параметр	Обозна-чение
Г е о м е х а н и ч е с к и е	Деформация массива пород и земной поверхности	Изменение напряженно-деформированного состояния, появление зон повышенных (ударо - и выбросоопасных) и пониженных напряжений.	Глубина, м Ширина (длина), м Объем, м^3 Коэффициент: повышение (понижение) напряжений	Нн Вн Vн Кн
Развитие зон трещиноватости (или уплотнения) массива вмещающих пород в зоне ведения горных работ.	Глубина, м Ширина (длина), м Объем, м^3 Коэффициент: трещиноватости (уплотнения)	Нт Вт Vт Кт
Уплотнение поверхностного слоя	Глубина, м Ширина, м Площадь, м^2 (га) Коэффициент: уплотнения	Нуп nуп Sуп Куп
Разрыхление поверхностного слоя	Глубина, м Ширина, м Площадь, м^2(га) Коэффициент: разрыхления	Нр nр Sр Кр
Прогиб поверхности без разрывов сплошности	Глубина, м Ширина (длина), м Площадь, м^2(га) Угол наклона, град Глубина уровня грунтовых вод, м	Нпр nпр Sпр hпр
Г е о м е х а н и ч е с к и е	Деформация массива пород и земной поверхности	Прогиб поверхности с разрывами и появлением трещин	Глубина, м Раскрытие, м Длина, м Ширина зоны, м Площадь, м^2(га)	Нт т lт nт Sт
Провалы	Конусообразные (кольцевые)	Глубина, м Диаметр, м Угол откоса, град Площадь, м^2(га)	Нкол Dкол Sкол
Каньонообразные	Глубина (max, min), м Ширина (длина), м Угол откоса, град Площадь, м^2(га)	Нкан   nкан Sкан
Котловинные	Глубина (max, min), м Ширина (длина), м Угол откоса, град Площадь, м^2(га)	Нкотл   nкотл Sкотл
Террасированные	Высота (глубина), м Ширина (длина), м Угол откоса, град Площадь, м^2(га)	Нтер   nтер Sтер
Выемки	Карьерные	Глубина, м Ширина (длина), м Угол откоса, град Площадь, м^2(га) Объем, м^3	Нкар nкар Sкар Vкар
Г е о м е х а н и ч е с к и е	Выемки	Котлованные	Глубина, м Ширина (длина), м Площадь, м^2(га) Объем, м^3	Нкот nкот Sкот Vкот
Траншейные	Глубина, м Ширина (длина), м Угол откоса, град Площадь, м^2(га)	Нтр nтр Sтр
Резервные (придорожные)	Глубина, м Ширина (длина), м Площадь, м^2(га)	Нрез nрез Sрез
Придонные	Глубина, м Ширина (длина), м Площадь, м^2(га)	Нп nп Sп
Насыпи	Отвальные	Высота, м Ширина (длина), м Угол откоса, град Площадь основания поверхности, м^2(га) Объем, м^3	Нотв nотв Sотв   Sтов   Vотв
Гидротехнические	Высота, м Ширина дамбы, м Ширина (длина) ложа, м Площадь, м^2(га) Объем, м^3	Нг nд nл   Sг Vг
Дорожные и кавальерные	Ширина, м дороги кавальера Высота, м Площадь, м^2(га)	nд nк Нд Sд
Застройки	Отдельные здания и сооружения, промплощадки; транспортные, энергетические и другие коммуникации; жилой массив.	Высота, м Длина, м Ширина, м Площадь, м^2(га)	Нз lз nз Sз
Г и д р о д и н а м и ч е с к и е	Поверхностные (гидрологические)	Зарегулирование водохранилища, канала	Длина, м Скорость, м/с Длина береговой линии, км Глубина, м Площадь, м^2(га) Объем, тыс. м^3	lзар зар lбер   Нзар Sзар Vзар
Затопление рельефа, водоема, водопотока	Подъем уровня воды, м Площадь затопления, м^2(га) Объем, тыс. м^3	hур   Sзат   Vзат
Истощение водотоков и водоемов	Забор воды, м^3/с Зеркало воды, м^2 Изменение объема, тыс. км	Qист Sист Vист
Подземные (гидрогеологические)	Затопление и подтопление	Глубина, м Ширина (длина), м Площадь, м^2(га) Изменение уровня грунтовых вод, м	Нз, Нп nз, nп Sз, Sп hур
Осушение (образование депрессионных воронок)	Радиус (диаметр) воронки депрессии, м Площадь, м^2(га) Изменение уровня грунтовых вод, м	Rдеп     Sос hур
Заводнение	Расход, м^3/с Объем, м^3 Радиус (диаметр) распространения, м Площадь, м^2(га)	Qзав Vзав Rзав     Sзав
Подпор	Изменение уровня грунтовых вод, м Ширина затопления, м Площадь затопления, м^2	hур   nпод   Sпод

А э р о д и н а м и ч е с к и е	Приземные	Разряжение (зона аэродинамической ветровой тени)	Высота препятствия, м Ширина препятствия, м Высота зоны, м Ширина зоны, м Изменение скорости, м/с	h   b   h0 x0
Возмущение по направлению	Высота препятствия, м Угол отклонения направления, град Длина (ширина) зоны возмущения, м	h     lв
Температурные инверсии	Площадь "острова тепла", м^2(га) Высота "острова тепла", м Повышение температуры, ^0С	Sт   Нт   t
Б и о м о р ф о л о г и ч е с к и е	Фитоценотичекие	Повреждение (угнетение доминаций, уменьшение продуктивности и ареала распространения)	Площадь, м^2(га) Ширина (длина), м Число видов, шт. Объем, м^3 Снижение продуктивности, ц/м^2	Sповр nповр Nповр Vповр Р
Уничтожение (подмена доминанты в фитоценозе)	Площадь, м^2(га) Ширина (длина), м Число видов, шт. Объем, м^3	Sун nун Nун Vун
Зооценотические	Распугивание, уничтожение	Количество животных Ареал места обитания, м^2(га)	N   S^'

Б и о м о р ф о л о г и ч е с к и е	Зооценотические	Интродукция (изменение видового состава зооценоза)	Число видов, шт Снижение (увеличение) продуктивности, ц/м^2	N П
Микробоценотические	Повреждение (угнетение), уничтожение, интродукция (изменение видового состава микробоценоза)	Число видов, шт Ареал места обитания, м^2(га) Число микроорганизмов одного вида на 1м	N S   Nв

Таблица 6.9 – Основные формы и характеристики загрязнения природных компонентов в зоне действия горного производства (по данным Б.А. Иванова и Г.Г. Мирзаева)

Тип	Группа	Форма	Параметр	Обозначение
Геохимические (литосферные)	Поверхностные	Засорение земной поверхности твердыми, нерастворимыми веществами. Запыление тонкодисперсными пылеватыми веществами. Замазучивание, загрязнение нефтепродуктами. Закисление (растворимыми соединениями) рН<6,5. Раскисление (засоление) рН<8,5. Минерализация (заряжение) тяжелых металлов (мышьяка, ртути, радиоактивных веществ и т.д.).	Площадь, м^2 (га) Толщина слоя, м Интенсивность распространения, м\год Глубина, м Площадь, м^2 (га) Интенсивность распространения, м\год Концентрация веществ в почвах, мг/кг	S^3поов Н^3пов I^3пов     S^3ф Н^3ф I^3ф     Сі

Тип	Группа	Форма	Параметр	Обозначение
Геохимические (литосферные)	Подземные	Заиливание (глинистыми частицами и другими металлами). Загрязнение растворами металлов органических и других соединений. Захоронение.	Площадь, м^2 (га) Мощность слоя, м Концентрация веществ в почвах, мг/кг	S^3поод m^3под Сі
Гидросферные	Сапрбные (органические)	Евтрофия. Гипертрофия.	Распространенный кислород, %, мг/л. Прозрачность воды по диску Секки, м БПК5, мг/л О2/л БПК20, мг/л О2/л Перманганатная окисляемость по Кубелю, мг О2/л Аммоний солевой, мг/л Нитраты, мг/л Нитриты, мг/л Фосфаты, мг/л Сероводород, мг/л Площадь, м^2 (га) Объем, м^3 Численность микроорганизмов, экз/м^2 Продуктивность водоема, т/га/год
Голобные (соленые)	Засоление (полиголобные, бетамезоголобные, альфамезоголобные), соленость 1-15 г/кг. Засоление (полиголобные, шиперголобные); соленость 15-30 г/кг и более.	Соленость, г/кг Катионы, мг/л кальций натрий калий магний Анионы, мг/л
Тип	Группа	Форма	Параметр	Обозна-чение
Гидросферные	Голобные (соленые)		хлориды сульфаты Площадь, м^2 (га) Продуктивность водоема, т/га/год	S^3поод П^3поод
Загрязнения растворимыми химическими твердыми, жидкими и газообразными веществами	Закисление: нормальные 6,5-8,5 кисловатые 6,4-5,0 кислые <5,0 подщелочные 8,6-9,5 щелочные >9,5.	рН Площадь, м^2 (га) Объем, м^3 Продуктивность водоема, т/га/год	S^3зак Vзак Пзак
Минерализация: очень мягкие 1,5 мягкие 1,51-3,0 умеренно жесткие 3,01-6,0 жесткие 6,01-9,0 очень жесткие 9,0	Жесткость, мг/л Площадь, м^2 (га) Объем, м^3 Продуктивность водоема, т/га/год	S^3мин Vмин Пмин
Замутнение (взвешенными веществами).	Концентрация веществ, мг/кг Площадь, м^2 (га) Объем, м^3 Продуктивность водоема, т/га/год	Сі   S^3зам Vзам Пзам
Загазованность (растворение газов SO2, CO2 и др.).	Концентрация, см^3/л Площадь, м^2 (га)	Сі   S^3заг
Атмосферные	Газообразными и парообразными веществами	Загазованность (серистый ангедрид, оксид углерода, оксиды азота, соединение фтора, сероуглерод, хлор).	Концентрация в приземном слое атмосферы, мг^3/л Расстояние от источника загрязнения, м	Сі     хі
Тип	Группа	Форма	Параметр	Обозна-чение
Атмосферные	Газообразными и парообразными веществами	Заражение кислотами, цианидами, ртутью, углеводородами, фенолами, органическими соединениями.	Площадь загрязненной территории, м^2 (га) Вид территории	S^3а
Жидкими	Супертонким туманом (0,5* 10^-6 мкм). Тонкодисперсным. Грубодисперсным. Брызгами (10*10^-6 мкм).	Размеры частиц, мкм Концентрация, мг^3/л Расстояние, м Площадь, м^2 (га) Вид территории	dч   Сі   хі S
Твердыми	Запыление: пыль органическая и неорганическая (1-10)^* 10^-6 мкм сажа (10-50))^*10^-6 мкм смолистые вещества 50*10^-6 мкм Заражение канцерогенными веществами (свинец, соединения свинца и др.) до 10^-6 мкм. Задымление.	Концентрация, мг^3/л Площадь загрязненной территории, м^2 (га) Вид территории Расстояние от источника загрязнения, м     см. пункт "Запыление"	Сі   S^та   хі
Биоценотические	Фитоценоза	Самозаростание. Некроз.	Количество видов, шт/м^2 Ареал распространения, м^2(га) Интенсивность распространения, м	N3   S3     l3
Зоо- и микробо-ценоз	Увеличение численности определенного вида животных и микроорганизмов (размножение).
Тип	Группа	Форма	Параметр	Обозна-чение
Биоценотические	Зоо- и микробо-ценоз		Количество видов, шт/м^2 Ареал распространения, м^2(га) Интенсивность распространения, м	N3   S3     l3

Элемент «слой» применяется для дифференциации нарушений и загрязнений в ППС «по вертикали».

Наконец, наиболее крупным объемно-пространственным элементом морфологической структуры является зона. Рекомендуется для отражения морфологической структуры ППС выделение трех зон: структурной, функциональной и информационной перестройки.

Зону структурной перестройки формирует совокупность контуров выделенных форм нарушений. Границей этой зоны является непрерывная ломаная линия, проходящая по внешним сторонам форм нарушений. При этом в пределах зоны могут оказаться отдельные ненарушенные части компонентов природной среды.

В зону функциональной перестройки входят площади ППС, оказавшиеся внутри ареалов, рассмотренных выше форм загрязнения природных сред (атмосфера, гидросфера и др.). Такую зону можно выделять как по каждому компоненту природной среды, так и по их совокупности. Вследствие наличия процессов массопереноса загрязняющих веществ в атмосфере и гидросфере зона функциональной перестройки имеет большую протяженность, определяя тем самым границы ППС в целом.

Границы зон структурной и функциональной перестройки устанавливаются с помощью аналитических, лабораторных, натурных, дистанционных исследований, а также путем изучения характера технологического процесса производства, определения параметров воздействия, а затем моделирования природно-промышленного процесса. Они могут быть определены по состоянию растительных компонентов, распространению животных и микроорганизмов, свойствам и составу косных компонентов (почв, грунтов и поверхностных вод, воздуха), которые выступают в роли индикаторов качества природной среды. Следует иметь в виду, что граница зоны функциональной перестройки представляет собой условную грань – между влиянием производства на природную среду и отсутствием этого влияния. Поэтому между границей зоны функциональной перестройки и местом достижения фонового значения концентраций веществ во всех природных компонентах целесообразно выделить еще одну зону – зону информационной перестройки, в пределах которой концентрации выбрасываемых вредных веществ меньше предельно допустимых, но выше кларковых. Изменения в ней не вызывают перестройки структуры или характера функционирования природных систем, но могут влиять на информационные признаки (наследственность), приводить к накоплению вредных веществ, стать причиной мутагенеза и т. д. Кроме этого, в данной зоне продуктивность природных биогеоценозов, агроценозов, водных объектов и др., практически сохраняется на уровне, соответствующем отсутствию влияния производства.

6.7.3 Функциональная схема природно-промышленной системы

Схема функционирования ППС представлена на рис. 6.18. Она включает зоны структурной, функциональной и информационной перестройки, образование которых является следствием взаимодействия, влияния и воздействия структурных единиц и ОПС.

Рисунок 6.18 – Функциональная схема природно-промышленной системы (по Б.А. Иванову)

Видно, что производственный технологический процесс связан с природной средой, вовлекает в себя в качестве предметов труда природные ресурсы (энергию, вещество, информацию) и образует новые вещества, энергию и информацию, несвойственные природной среде, т.е. отходы. Формируется природно-технологический процесс, и образуются зоны структурной, функциональной и информационной перестройки ППС. В зоне структурной перестройки имеют место самые опасные формы нарушений и загрязнений. Зона функциональной перестройки характеризируется переходом от природно-промышленного процесса к чисто природному. В ней компоненты природной среды способны самопроизвольно восстанавливаться и очищаться. В зоне информационной перестройки встречаются незначительные «следы» функционирования ППС, информация о которых хранится в определенных природных элементах, но на общее развитие экологических систем эти «следы» влияния не оказывают. С учетом последнего замечания границей ППС следует считать не границу зоны информационной перестройки (границу взаимодействия), а границу зоны функциональной перестройки, т.е. границу влияния.

Как отмечено выше, в реальных условиях граница ППС представляет собой условную линию. В самых малых (элементарных) ППС - нообиогеоценозах – граница зоны влияния (граница ППС) может совпадать с границами отдельных природных подсистем - биоценозов или нооценозов. В крупных надсистемах (ППК, ТПК) границы зоны влияния, как правило, совпадают с границами водоразделов, крупных лесных или горных систем, больших водных объектов.

Дата добавления: 2015-07-14