Напрaвления деятельности; результаты
Основными направлениями научной деятельности Института определены:
- разработка и обоснование методологии выбора стратегии устойчивого развития техногенно нагруженных регионов Украины;
- разработка научных основ региональной системы экологического мониторинга;
- оценка и прогноз экологических последствий применения технологий и схем размещения горнопромышленного производства.
Признанными научными результатами Института являются:
- Методология выбора стратегии и критериев устойчивого развития техногенно нагруженных регионов (рисунки 1, 2, 3 - блок-схемы модели устойчивого развития и ее составляющих);
- Региональная система экологического мониторинга, которая в своё время Министерством экологии и природных ресурсов Украины была определена базовой в системе Национального экомониторинга; на ее основе созданы и функционируют в Днепропетровской области: региональная система экомониторинга (СЭМ "Приднепровье"), городская в г.Днепропетровск. Институтом в 2004 году разработан проект системы экологического мониторинга для г. Жёлтые Воды, который принят к внедрению.
- Научные основы создания высокоэффективных экологоориентированных технологий добычи полезных ископаемых на карьерах Украины. Авторский коллектив удостоен Государственной премии Украины 1999 года в области науки и техники.
Стратегия устойчивого развития. Впервые в Украине обоснована и разработана методология выбора стратегии устойчивого развития техногенно нагруженных регионов, которая в значительной степени отвечает основным принципам мировой идеи устойчивого развития.
Установлены закономерности функционирования сложного социально-природно-техногенного комплекса промышленного региона с определением приоритетов в региональной экологической политике. Разработаны научные основы выбора рациональной стратегии природопользования и устойчивого развития, обоснованы программы социально-экономического развития промышленных регионов Украины, создания концепции и прогнозных моделей, которые учитывают особенности и разнообразие ландшафтных характеристик.
Эта методология, а также математические модели функционирования сложного социально-природно-техногенного комплекса при определении всех необходимых параметров дадут возможность найти наиболее приемлемый сценарий устойчивого развития любого региона. В определенной степени эта методология используется в Днепропетровской области и приносит положительные результаты. На ее основе разработаны: проект государственной программы устойчивого развития региона добычи и первичной переработки уранового сырья (Днепропетровская и Кировоградская области), предложения по применению принципов устойчивого развития в Восточных и Юго-Восточных регионах Украины (по заказу представительства ООН в Украине).
Определены принципы перехода к устойчивому развитию регионов, где преобладает горнодобывающая промышленность, обоснованы его этапы, показатели, учитывающие также социальные и экологические факторы. Доказано, что проблемы исчерпаемости минерально-сырьевых ресурсов не существует; необходимо только иметь научно обоснованные прогнозы, на базе которых общество своевременно должно выделять необходимые средства на опережающее развитие разведки полезных ископаемых, технологий их добычи и обогащения с учетом постоянно ухудшающегося качества природного сырья.
Обоснованы основные направления стратегии и тактики развития минерально-сырьевого комплекса, с учетом которых развиваются исследования по созданию технологий добычи сырьевых ресурсов, минимизирующих отрицательное воздействие на окружающую среду, ее геосферы, здоровье населения.
- Установлены общие закономерности реакций со стороны экосистем на техногенные нагрузки, разработаны методические подходы к определению предельно допустимых техногенных нагрузок на природные системы с учетом их способности к самовосстановлению.
- Решена задача оптимизации обобщающего критерия качества развития региона, объединяющего индексы социального развития и качества окружающей среды, что позволяет более эффективно вкладывать ресурсы в приоритетные направления перехода к устойчивому развитию.
- Для оценки экологического состояния территорий, подверженных трансграничному переносу загрязнителей, разработано информационно-математическое обеспечение задачи переноса загрязнителей на большие расстояния, предложены методы ее решения.
- Сформулирована концепция техногенного парка в качестве элемента экологической сети, создаваемого для сохранения биоразнообразия, восстановления деградированных почв. Обоснована возможность использования территорий техногенного парка в рекреационной, образовательной, научной деятельности. Разработаны принципы создания эдафической системы техногенного парка, зонирования территории. Разрабатывается пилотный проект на месте гранитного карьера в Днепропетровской области.
На основе международной практики, с учетом нынешнего этапа развития Украины, разработан интегральный показатель социального развития населения региона, который адекватно отражает степень продвижения общества в направлении экологической устойчивости - индекс социального развития. В его состав входят 4 макропоказателя качества территориальной жизнедеятельности: жизненного уровня населения, обеспечения человеческими и интеллектуальными ресурсами, защищенности жизнедеятельности населения.
Указанные методические подходы могут применяться как при исследовании длительных социоэкономических проектов, так и конкретных задач жизнедеятельности.
Особенность предложенной оценки:раскрыть взаимосвязи управляющих характеристик жизненного уровня населения, а также определить защищенность его жизнедеятельности для данного социально-политического устройства общества, наличия в нем интеллектуальных ресурсов как потенциала для реализации стратегии устойчивого развития.
Разработаны основные принципы формирования и критерии оценки эффективности экологической сети. Обосновано использование гидрографической сети и ландшафтных элементов для ее построения. При построении экологической сети техногенно нагруженных регионов предлагается использовать объекты ландшафтов, измененных в результате горнопромышленной деятельности.
В области создания систем комплексного экологического мониторинга:
- обоснована и разработана структура регионального и локального мониторинга; на их основе созданы региональная система экологического мониторинга (СЭМ "Приднепровье") в г.Днепропетровске и проект системы экомониторинга для г.Жёлтые Воды.
- обосновано определение количества и мест размещения постов наблюдения за состоянием окружающей среды;
- совместно с госпредприятием "Днепрокосмос", Центром дистанционного зондирования Земли НАН Украины и другими космическими организациями выполнен комплекс исследований по контролю со спутников за экологической ситуацией, перемещением радиоактивных грузов и объектов, др.;
- разработан ряд прогнозных моделей оценки уровней загрязнения атмосферы, водоемов, а также поглощения растительностью пыли и загрязняющих веществ;
Экологические карты. Комплексные экологические исследования в рамках стратегии устойчивого развития, оценки воздействия горнодобывающего комплекса на окружающую среду и другие позволили разработать методологию и создать специальные экологические карты Днепропетровской области и г.Днепропетровска (рисунки 5, 6). В обобщенном виде карты характеризуют экологическую ситуацию на этих территориях с учетом как уровней загрязнения и нарушения компонентов природной среды (воздух, воды, почвы, отходы), так и уровня заболеваемости населения, вызванного этими нарушениями. Они наглядно демонстрируют, что кризисные экологические ситуации уже не являются локальными, а охватывают целые промышленные агломерации, бассейны добычи полезных ископаемых: Криворожский железорудный, Западно-Донбасский угольный, Никополь-Марганец-Орджоникидзевский по марганцу, Желтоводский урановый и др.
Экологические карты создали основу для дальнейших системных исследований территорий, решения многочисленных научных и практических задач, принятия управленческих решений при планировании ресурсодобывающей и природоохранной деятельности, развития городов и поселений, рекреационного строительства, производства экологически чистой продукции и т.п.
Добыча полезных ископаемых. На основе разработанной в институте теории техногенной геодинамики и управления напряженно-деформированным состоянием горного массива созданы высокоэффективные экологоориентированные технологии добычи полезных ископаемых. Технологии успешно применяются на карьерах Украины, России, Узбекистана (рисунки 6, 7, 8. Работы выполнялись в содружестве с Национальным горным университетом, Криворожским государственным техническим университетом, другими научными учреждениями Украины. Работа отмечена Государственной премией Украины в области науки и техники 1999 года.
Обоснованы новые технологические схемы ресурсосберегающих процессов при разработке глубоких рудных карьеров на основе циклично-поточной технологии, в т.ч. разработаны рациональные схемы вскрыши глубоких горизонтов карьеров, оригинальные конструктивные и технологические схемы горного оборудования и механизмов нового технического уровня.
Разработана оригинальная численно-аналитическая методика оценки устойчивости бортов карьеров и природных склонов, базирующаяся на комплексном учете структурных особенностей массива, пористости, обводненности пород и физико-механических особенностей состояния массива.
Эффективные работы выполнены в области формирования техногенных месторождений из некондиционных руд и отходов обогащения, оценки экологического состояния и мониторинга окружающей среды при добыче минерального сырья, разработки концепции рационального природопользования и устойчивого развития горнодобывающих регионов. В основу теоретических подходов этого направления положены предложенные интегральные показатели ресурсоемкости, которые учитывают не только затраты ресурсов на технологические процессы и добычу руды в целом, но и вред для окружающей среды на всех этапах преобразования руды в конечный продукт. На этой основе разработана технология формирования, депонирования и отработки техногенных месторождений.
Разработаны технологические схемы и оборудование для обогащения лежалых железорудных шламов горнообогатительных комбинатов (получены патенты России и Украины на изобретения). Обоснована экологическая, экономическая и социальная эффективность использования предложенной технологической схемы.
Разработаны технологические схемы разработки осушенных и обводненных марганцевых шламохранилищ горнообогатительных комбинатов, обоснован парк оборудования и его продуктивность, производственная мощность комбината по выпуску марганцевосодержащего концентрата на базе таких шламохранилищ. Выполнены исследования геоэкологических последствий освоения техногенных месторождений марганцеворудного сырья, разработаны варианты ликвидации последствий утилизации отходов переработки шламов на обогатительных фабриках с учетом опыта рекультивации шламо- и хвостохранилищ аналогичных предприятий стран СНГ.
Для практического внедрения научных разработок институт имеет лицензию Госстроя Украины на проектирование инженерных сооружений открытых горных работ, разработку специальных проектов - оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС).
Приказом Минпромполитики Украины от 27 мая 2004 года институт определен головной организацией Министерства в научно-техническом направлении по расчету и обоснованию устойчивости бортов на открытых горнорудных разработках (по согласованию с НАН Украины).
Приказом Минпромполитики Украины от 17 августа 2004 года № 412 утверждено "Положение о проектировании внутреннего отвалообразования и складирования отходов производства в железорудных и флюсовых карьерах", проект которого разработан учеными института под руководством чл.-корр. НАН Украины Шапаря А.Г.
По поручению Днепропетровской и Кировоградской облгосадминистраций институтом разработан проект "Программы устойчивого развития региона добычи и первичной переработки уранового сырья", который Кабинетом Министров Украины в 2004 году утверждён как Государственная программа.
© Институт проблем природопользования и экологии НАН Украины