Статья: ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ С ПОМОЩЬЮ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА (2024)

Рассмотрены текущие и модельные будущие изменения климата на территориях Ленинградской области и Санкт-Петербурга в средне-срочной и долгосрочной перспективе. Оценены социально-экономические и экологические последствия изменений климата. Предложены направления адаптации к изменениям климата для различных отраслей хозяйства для обеспечения устойчивого развития регионов и безопасности жизнедеятельности населения.

Осуществлен анализ основных антропогенных источников поступления в атмосферу парниковых газов, определены изменения объемов выбросов за последние 30 лет как для Российской Федерации в целом, так и для крупного мегаполиса – Москвы. Рассмотрены меры, принимаемые на государственном и местном уровнях для выполнения указа Президента России от 4 ноября 2020 г. № 666 “О сокращении выбросов парниковых газов”. Обоснованы причины, из-за которых перспективы достижения углеродной нейтральности могут перейти из среднесрочных в долгосрочные задачи, а также изучена возможность масштабирования опыта Москвы по реализации направлений для достижения углеродной нейтральности при сохранении экономического роста на другие населенные пункты страны.

Представлено обоснование создания центра дистанционного зондирования Земли из космоса с целью мониторинга экологического состояния предприятий по добыче твердых полезных ископаемых в федеральном масштабе. Показано использование элементов искусственного интеллекта в поиске экологически приемлемых геометрических параметров породных отвалов. Раскрыта конструкция алгоритма по обоснованию технологий формирования и рекультивации породных отвалов с учетом природно-климатических характеристик территорий, на которых производится разработка месторождений полезных ископаемых. Детализировано взаимодействие информационных потоков с субъектами в экологии горной промышленности.

Представлено обоснование создания центра дистанционного зондирования Земли из космоса с целью мониторинга экологического состояния предприятий по добыче твердых полезных ископаемых в федеральном масштабе. Показано использование элементов искусственного интеллекта в поиске экологически приемлемых геометрических параметров породных отвалов. Раскрыта конструкция алгоритма по обоснованию технологий формирования и рекультивации породных отвалов с учетом природно-климатических характеристик территорий, на которых производится разработка месторождений полезных ископаемых. Детализировано взаимодействие информационных потоков с субъектами в экологии горной промышленности.

По результатам дистанционного мониторинга исследовано современное состояние горных работ в карьерах по добыче хризотил-асбеста и металлургических флюсов, используемых в различных отраслях народного хозяйства России. Определены производственная мощность каждого карьера по горной массе на исследуемых месторождениях и совокупный производственный потенциал карьеров по добыче полезного ископаемого, оцениваемый величиной не менее 95 млн т в год. Приведены экологические показатели нарушенных земель в ходе разработки месторождений хризотил-асбеста и металлургических флюсов.

По результатам дистанционного мониторинга исследовано состояние горных работ в карьерах по добыче минерального сырья, потребляемого цементными заводами на территории России. Изучен парк работающих горных и транспортных машин в цементных карьерах. Определены производственная мощность каждого карьера по горной массе и совокупный производственный потенциал карьеров на территории России, оцениваемый на уровне 210 млн т в год. Приведены экологические показатели нарушенных земель в ходе разработки месторождений минерального сырья для использования в цементной отрасли в целом.

На основе данных дистанционного зондирования приведена укрупненная информация о горнопромышленных ландшафтах на месторождениях минерального сырья для производства цемента, щебня, металлургических флюсов, изделий из асбеста, находящихся в открытой разработке в горнодобывающих регионах России. С использованием космических снимков высокого разрешения определено количество горнотранспортного оборудования в карьерах на месторождениях нерудных полезных ископаемых. Рассчитан объем потребляемого дизельного топлива автосамосвалами на вывозке горных пород из карьеров. Установлен объем токсичных веществ, выделяемых в атмосферу при работе карьерного автотранспорта на разрабатываемых месторождениях нерудных полезных ископаемых.

Изучено влияние загрязнения чернозема обыкновенного оксидом платины (PtO2) на биологические свойства: длину корней и всхожесть редиса, общую численность бактерий, обилие бактерий рода Azotobacter, активность каталазы и дегидрогеназ. Исследованы концентрации – 0,01; 0,1; 1; 10 и 100 мг/кг через 10, 30 и 90 сут после загрязнения. Зафиксировано стимулирующее действие (гормезис) оксида платины в концентрации 0,01 мг/кг на биологические свойства чернозема обыкновенного. Установлено, что в остальных случаях оксид платины оказывает отрицательное влияние на исследуемые показатели, а наибольшую токсичность проявляет через 30 сут после загрязнения, с последующим восстановлением свойств почвы на 90-е сут. Сделан вывод о том, что наиболее чувствительными (наибольшая степень снижения) к загрязнению оксидом платины показателями были общая численность бактерий, всхожесть и длина корней редиса. Рекомендована ранняя диагностика степени загрязнения почв соединениями платины с целью получения оперативной оценки их воздействия и предотвращения возможных негативных последствий.

Представлены результаты исследований по использованию редкоземельных металлов для развития низкоуглеродной экономики. Определены направления применения редкоземельных металлов для развития солнечной и ветровой энергетики. Дана характеристика и приведены сведения по объемам мировой добычи редкоземельных металлов в разрезе основных стран. Выявлены возможности, связанные с использованием редкоземельных металлов для развития возобновляемой энергетики в контексте низкоуглеродного развития. Показаны экологические и социальные риски, возникающие при добыче и транспортировке руды на перерабатывающие предприятия (на примере освоения месторождения редкоземельных металлов Томтор в Арктической зоне Республики Саха (Якутия)).

Представлены результаты исследований механических и химико-токсикологических свойств бурового шлама на углеводородной основе в процессе обжига при различных температурных режимах. Исследованы изменения минералогического состава, валового содержания тяжёлых металлов, содержания хлорид-, фосфат-, сульфат-ионов и нефтепродуктов, а также уровня токсичности. Определены показатели продукта обезвреживания: водопоглощающая способность, прочность, потеря прочности в водонасыщенном состоянии. Описана технологическая схема процесса обезвреживания бурового шлама с получением экологически безопасного строительного материала, способного заменить часть привозимых природных материалов.