Учебное пособие предназначено для студентов младших курсов горных и металлургических специальностей, изучающих дисциплины «Основы горного дела» icon

Учебное пособие предназначено для студентов младших курсов горных и металлургических специальностей, изучающих дисциплины «Основы горного дела»




НазваУчебное пособие предназначено для студентов младших курсов горных и металлургических специальностей, изучающих дисциплины «Основы горного дела»
Сторінка5/13
Дата09.10.2012
Розмір2.1 Mb.
ТипУчебное пособие
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13


Безусловно, техногенные и природные опасности не являются определяющими в глобальных процессах эволюции жизни и деятельности человека. Основную роль играют социальные и производственные факторы, оказывающие существенное влияние на окружающую среду и самого человека и создающие условия, провоцирующие очередной экологический кризис. Однако каждый десятый житель России в течение своей жизни получает физическую травму, а каждый третий оказывается в экстремальной ситуации, последствия которой снижают потенциальные возможности человека. В этой связи безопасность деятельности человека становится одной из проблем глобального масштаба высокой социальной и экономической значимости.






Рис.1.6. Взаимосвязь образа жизни человека со средой обитания


Актуальным является вопрос о состоянии здоровья людей и его динамике в зависимости от условий жизни, образа жизни (рис.1.6), наследственности и прочих факторов. Здоровье определяет не только продолжительность жизни человека, но и уровень риска его травмирования (гибели) при равноценных условиях, а также вероятность заболеваний, которая, в свою очередь, связана с условиями жизни (табл.1.9).

^ Здоровье человека, согласно определению Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), есть состояние полного физического, социального и психического благополучия.

Показатели здоровья населения (общие, отдельных категорий, регионов и анклавов) следующие:

 средняя продолжительность жизни населения и его отдельных категорий (старше i-го возраста), максимальная продолжительность жизни изучаемой категории;

 смертность, в том числе возрастная (по интервалам возраста);

 заболеваемость и трудопотери, в том числе инвалидность и травматизм;

^ Таблица 1.9

Заболеваемость населения в регионах России (на 100000 человек)


Регион

Болезнь

менингококковая инфекция

туберкулез

гепатит

злокачественные новообразования

А

В

Северо-Восточный

6,3

39

60

32



Северный

2,3

54

315

35

221

Северо-Западный

3,8

30

158

29

234

Дальневосточный

7,5

50

135

31



Восточно-Сибирский

3,5

35

150

25



Западно-Сибирский

4,1

46

100

21



Уральский

3,4

35

105

20



Поволжский

3,6

36

125

24



Западный

4,1

36

92

14



Азовско-Прикаспийский

2,5

38

155

21



__________________

Россия в целом

4,0

40

150

25

219


 состояние физического развития, изменение потенциала и относительного периода активности;

 специфические нарушения здоровья и патология.

факторы, определяющие состояние человека, и степень их влияния на него следующие:


Фактор

Образ жизни

Среда обитания

Наследственность

Показатель, %

40-50

20-40

20-25


Средняя продолжительность жизни (в числителе) и смертность детей до одного года (в знаменателе) зависит от образа жизни и среды обитания следующим образом (годы и число случаев на 1000 родившихся соответственно):


Неолит (каменный век)

21/450-500

Средние века (Европа, Египет)

26/350-400

Конец ХХ в. по категориям стран:




с максимально благоприятными внешними условиями




Япония

78/5

Швейцария

77/7

Норвегия

76/8

Дания

75/8

Бельгия

74/10

с благоприятными условиями




Польша

71/16

Венгрия

70/16

Китай

68/–

с неблагоприятными условиями

57

Индия




с весьма неблагоприятными условиями




Нигерия

37

Того

35

Чад

32

Гвинея

27


Среднюю продолжительность жизни в России характеризуют следующие данные:


Год

1897

1927

1959

1965

1985

1995

Показатель, годы

32,3

44,4

68,6

70,4

68,1

64,6


Состояние среды обитания в России сегодня трудно назвать благополучным: 66 % территории находится в зоне многолетней мерзлоты, в зонах экологического бедствия проживает 20 % населения страны, в зонах неблагоприятных условий – 40 %.

На основе данных о мировых достижениях в спорте (плавании), зафиксированных для мужчин и женщин в широком возрастном диапазоне (до 90-94 лет) с интервалом в 5 лет, нами установлены в размерной и безразмерной формах (рис.1.7) зависимости относительного потенциала организма человека Пфmах, т.е. отношения фактического для данной возрастной группы потенциала к максимальному (20-30 лет) от относительного возраста /mах, где  и mах – соответственно возраст и максимальная продолжительность жизни. Это позволяет сопоставить данные конкретного человека с «эталоном», оценить «правильность» хода жизни конкретного человека по отклонению от «эталонной», кривой и даже прогнозировать оставшееся время жизни по графической зависимости (пропорциональность отрезков времени  и разности mах – ф в интервале безразмерных значений от 0 до 1).





Рис.1.7. Изменение относительного потенциала физических возможностей человека в течение жизни
Так, по известному возрасту человека  и данным о его физических возможностях в период расцвета сил П, т.е. в возрасте ', можно определить положение точки к на графике «эталонной» жизни. На оси абсцисс это соответствует отрезку от 0 до  /mах. Тогда

mах = fф mах, ).

Если при  = 60 лет для мужчины Пф mах = 0,7, то «плановая» продолжительность его жизни будет меньше «эталонной» (60/0,7  86 лет).

Соответствие условий среды обитания и образа жизни человека «эталону», т.е. условиям, способствующим максимальной реализации биологического потенциала без изменения самой среды, является признаком устойчивого развития экосистемы и гармоничного сочетания человека и природы. В графической форме это может быть выражено в виде «точки комфорта» (точки К на рис.1.8), соответствующей нулевому риску (R = 0) жизнедеятельности человека со стороны среды обитания или 100-процентному уровню устойчивого развития экосистемы при нулевых затратах на ее поддержание (рис.1.8). Подобные сочетания экосистем – человеческий «рай» – практически не достижимы в реальных условиях, где «разумная» деятельность человека формирует новую биосферу (ноосферу) и новые экосистемы, устойчивость развития которых снижается, а ущерб от воздействия ее на человека увеличивается.





Рис.1.8. График изменения состояния экосистемы в процессе

жизнедеятельности человека


В формировании экосистем ноосферы можно выделить ряд этапов, связанных с формами жизнедеятельности человека. Первый и самый простой этап – «человек живущий» – характеризуется минимумом взаимодействия, связанным лишь с оборудованием места обитания и его поддержания (дом человека с привозным снабжением ресурсами и вывозом отходов). Он характеризуется минимальным риском для человека со стороны среды и минимумом затрат на восстановление ее устойчивого развития (точка Ж), обеспечиваемом самой природой.

Следующий этап – «человек потребляющий», т.е. живущий частично или полностью за счет ресурсов среды обитания. Воздействие на среду, как и ее ответная реакция, возрастают, затраты на восстановление также (точка П на рис.1.8). Положение точки определяется плотностью населения и его потребительскими способностями.

Третий этап, типичный для современного состояния экосистемы, – «человек производящий», т.е. не только живущий за счет ресурсов окружающей среды, но и эксплуатирующий их для получения прибыли (благ), транспортируя в другие регионы. На этом этапе способность среды к восстановлению зависит от степени истощения ресурсов и воздействия их на нее (лавинные процессы, логарифмические закономерности). Именно на этом этапе (рис.1.8, точки Пр1, Пр2, …, Пpi) исчерпывается способность среды к восстановлению природных экосистем за реальные промежутки времени и формируются новые экосистемы: «лунные», «пустынные», «солонцовые» и т.д. – с весьма ограниченной биотой, исчезновением живых организмов, как на данной территории, так и на планете в целом («красные» книги, эндемики, реликты и т.д.). Соответственно значительно увеличивается риск потери человеком здоровья, о чем свидетельствует статистика, а затраты на восстановление устойчивости природной экосистемы начинают превышать получаемые человеком эффекты стабилизации на промежуточном уровне новой экосистемы (Пэi) с соответствующими затратами на ее создание. Степень приближения новой экосистемы к базовой (идеальной) оценивается в относительных показателях устойчивости затрат в пределах от 0 до 1.

^ После прекращения воздействия на экосистему, в направлении как разрушительном (производство и потребление), так и созидательном (санация), возможны ее самопроизвольная дальнейшая деградация (III вариант), стабилизация (II вариант) или нормализация (I вариант).

Изучением процессов, проходящих в окружающей среде на этапах Прi, занимается наука инженерная экология, или экология ноосферы, в которой выделяют геоэкологию, изучающую взаимодействие горного производства и биосферы и создающую теоретическую основу для инженерных решений, направленных на рациональную и безопасную по отношению к биосфере эксплуатацию минерально-сырьевых ресурсов Земли.


^ 2. ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭКОЛОГИЯ




Растительный мир

Человек








Животный

мир




Рис.2.1. Алгоритм процесса исследования в геодинамической экологии


В литературе достаточно часто встречается понятие об экосистеме, в которой своеобразно протекают физико-химические процессы и круговороты вещества, как большой, так и малый, обусловленные добычей полезных ископаемых. Область экологической науки, предметом которой являются эти процессы, называют горной экологией [13], или геоэкологией [14]. В рамках последней следует выделить геодинамическую экологию (рис.2.1), изучающую процессы и устанавливающую закономерности формирования экосистем в ходе извлечения и использования ресурсов недр Земли с целью минимизации ущерба окружающей среде и человеку, сохранения природной экосистемы или целенаправленного формирования новой с заданными свойствами.

Основные системообразующие процессы, знание которых необходимо для оценки состояния системы, можно разделить на гелиофизические (внешние) и геофизические (внутренние) по отношению к изучаемому материальному объекту, который является источником ресурсов (недра) (табл.2.1).

^ Таблица 2.1

Системоформирующие процессы 13, 14


Среда

Процессы

Элементы среды, способные претерпевать изменения

гелиофизические

геофизические

Атмосфера

термодинамические, радиационные, магнитные, электрические, гравитационные

термодинамические, массообменные, акустические, газодинамические

физические свойства, химический состав, механические примеси, энергетика, климат (облачность, туманообразование, осадковыпадение, влагосодержание, температура, да-вление, скорость воздуха)

Гидросфера

термодинамические, гидродинамические, термохимические, фотосинтез

термодинамические, гидродинамические, газодинамические, акустические, массообменные, термохимические, фотосинтез

физические свойства, химический состав, энергетика, фитология, зоология, рельеф

геометрия

Почва

термодинамические, массообменные, фотосинтез, термохимические

термодинамические, гидродинамические, газодинамические, акустические, массообменные, термохимические, фотосинтез

физические свойства, химический состав, рельеф, геометрия, фитология, зоология

Литосфера

термодинамические, радиационные, магнито-электрические, гравитационные

термодинамические, гравитационные, газодинамические, гидродинамические, акустические, термохимические, массообменные, термохимические, фотосинтез

напряженное состояние, температурное поле, газовый режим, гидрологический режим, стратиграфия, тектоника, физико-химические свойства, микробиология

Для растительных форм и экосистем качественные изменения, или сукцессии, начинаются с нарушения баланса потребления и продуцирования энергии и массы вещества (автотрофная и гетеротрофная сукцессии).

Нарушение баланса потребления и расхода энергии и массы человеком также ведет к перестройке его организма, проявляющейся как во внешних формах (дистрофия, тучность), так и во внутренних признаках опасности (генетические изменения, усталость, утомление, стресс, заболевание, травма, смерть).

^ Системоформирующие (базовые) характеристики (параметры) среды могут быть определены как параметры процессов, протекающих в элементах биосферы и ноосферы (табл.2.1): термодинамические (р – давление, Т – температура, υ – удельный объем), массообменные (рп – парциальное давление и др.), акустические, электрические, магнитные и т.д. Интенсивность развития процессов и возможность реализации состояния сукцессии также зависит от свойств среды (физических, химических и др.).

В сфере интересов геодинамической экологии лежат изменения состояния геологической среды, в которой осуществляется технологический процесс (доступ к объекту практического использования, вовлечение его в хозяйственную деятельность, консервация его после завершения деятельности). Интенсивность воздействия определяется способом и технологией производства, его масштабами и геометрией и почти всегда усиливается дополнительным нарушением и загрязнением окружающей среды размещаемыми на поверхности Земли вспомогательными технологическими объектами. Круговороты массы и энергии в биосфере и ноосфере с вовлечением в процесс всех ее элементов (литосфера, почва, гидросфера, атмосфера) ведет к существенным изменениям гидрологического, газового, теплового режима литосферы, напряженного состояния массива, его силовых характеристик (гравитационное, электрическое, магнитное поля) и т.д. [13, 15, 16].

^ Классификационными характеристиками природной среды по основополагающему климатическому признаку являются биомы, или макросистемы, определяемые климатом, энергетическими потоками, круговоротом вещества, жизнедеятельностью организмов, типом растительности и т.д. Наземные биомы, в пределах которых преимущественно осуществляется жизнедеятельность человека, имеют в качестве основного признака растительность, которая, в свою очередь, зависит от двух основных абиотических характеристик среды: температуры Т и влагосодержания d [17]. Последний параметр часто заменяется количеством осадков (рис.2.2) 18. Температура является главным климатообразующим фактором, характеризующим условия протекания биотических процессов в природной среде. Различают среднегодовую температуру воздуха в приземном слое атмосферы и амплитуду изменения температуры Ат. Среднее значение текущей температуры (в градусах Цельсия)

Т =  + Атsin2τ/8760,





Рис.2.2. Климаграммы шести основных биомов по среднегодовым температурам

и среднегодовому количеству осадков


где τ – время от начала периода колебаний, ч. Текущее время изменяется от нуля (в июле) до 8760 ч (годовой цикл), с переходом к минимуму температуры Т =  – Ат в январе (τ = 4380 ч).

Для различных регионов Земли и горно-промышленных регионов России, в частности, значения , Тmax и Тmin зависят от географического положения (широты), близости крупных акваторий и горных систем, высоты местности над уровнем моря и т.д. (табл.2.2).

Влагосодержание характеризует массу влаги, отнесенную к единице сухой части среды, в которой оно определяется. Так, влагосодержание воздуха связано с барометрическим давлением р, относительной влажностью воздуха φ и парциальным давлением насыщенного пара в воздухе Рн.п, зависящем от его температуры Т:

d = 622φ Рн.п /(р – φ Рн.п).

Изменение влагосодержания атмосферного воздуха в приземном слое аналогично средней температуре подчиняется гармоническому закону.


^ Таблица 2.2

Температурные условия регионов


Город, район

Средняя температура воздуха,0С

Относительная влажность воздуха за год, %

Температура пород на глубине нейтрального слоя, С

за год

в январе

в июле

Баку

14,6

3,8

25,9

72

17

Ташкент

13,2

–6,3

26,8

60

15

Тбилиси

12,6

0,6

24,1

64

13

Ставрополь

10,7

–4,6

20,6

76

11

Белозерск

9

–4,7

22,3

72

12,5

Кривой Рог

8,7

–5

22,5

61

8

Владикавказ

8,4

–4,4

20,4

80

9

Алма–Ата

7,3

–8,6

22,1

69

8,5

Садон

(Северная Осетия)

7,1

–4,2

20,2

69

8




Окончание табл.2.2

Город, район

Средняя температура воздуха,0С

Относительная влажность воздуха за год, %

Температура пород на глубине нейтрального слоя, С

за год

в январе

в июле

Владивосток

4,6

–13,7

20,6

74

6

Усть–Каменогорск

2,7

–15,4

20,5

75

4

Петрозаводск

2,4

–9,9

16,5

77

5

Екатеринбург

1

–15,6

17,3

74

3

Улан–Удэ

–2,2

–26,7

19,2

64

–1

Чита

–3

–27,4

18,7



–1

Хибины

–3

–17,1

10,9

76

–1

Алдан

–6,2

–27

16,8



–5

Анадырь

–7,7

–22,7

10,5

82

–5

Норильск

–8,4

–32

22

75

–5

Якутск

–10,4

–43,5

19

74

–8


Температура воздуха ^ Т определяет распределение температуры в почвенном слое и верхней части литосферы, изменяясь в течение года по сложной гармонической зависимости от Т на поверхности до  + 2(3) на глубине нейтрального слоя (15-30 м от поверхности). При   0 С территория, как правило, имеет слой многолетнемерзлых пород, глубина которого может достигать нескольких сотен метров (например, в Якутии), а температуру на глубине нейтрального слоя до –10 С и ниже. Более 60 % территории России относятся к зоне распространения многолетней мерзлоты.

Влагосодержание почвенного слоя dп определяет, наряду с температурой, тип наземной биомы и даже вид ее группы (наземная или пресноводная). Так, при одинаковой температуре воздуха в регионе (рис.2.2) там может сформироваться пустыня, оазис с вечнозеленой растительностью, заболоченная территория, пресноводная или засоленная акватория (табл.2.3). В связи с наличием субпоясов и геологических вариаций земной поверхности эта таблица не исчерпывает всех возможных вариаций экологических условий, но демонл.2.3 –

Таблица 2.3


Периодическая система экологических условий суши (по Ю.Н. Куражковскому, 1976)





Удельный тепловой поток, ккал/ (см2 год)


Тепловые пояса

Природные зоны и ландшафты при степени увлажнения (отношение количества осадков к испарению)

0,2

0,4

0,75

1,0

1,3

1,8

3,0

7

Полярный

Полярные

каменные пустыни

Накипно-лишайниковые

Сухие мохово-лишайниковые

Мохово-

травяные

Влажные мохово- водорослевые

Снежно-водорослевые

Ледяные

пустыни

15-44

Субпо-

лярный

Холодные пустыни

Холодные полупустыни

Сухие

тундры

Кустарниковые тундры

Влажные тундры

Мокрые

тундры

Тундровые

болота

44-55

Умерен-

ный

Пустыни

Полупустыни

Степи

Лесостепь

Сухие светло-хвойно-лиственные леса

Влажные темно-лиственные леса

Переувлажненные луга и пустыни

55-70

Субтро-пический

Пустыни

Полупустыни

Степи с кустарниками

Жестколиственные леса и кустарники

Светлые

леса

Влажные

леса

Субтропические болота

70-75

Тропи-ческий

Пустыни

Полупустыни

Степные саванны

Лесные саванны

Светлые экваториально-тропические леса

Влажные экваториально-тропические леса

Экваториально-тропические болота



стрирует общую закономерность их изменений. Примером может служить территория нынешней пустыни Сахара, имевшая в своей истории период тропического климата с высокой обводненностью, пышной растительностью и животным миром (слоны, бегемоты и т.д.), о чем свидетельствуют наскальные изображения, выбитые жившими на этой территории людьми, и исследования археологов.

Повышение температуры атмосферного воздуха и его влагосодержания способствует увеличению видового разнообразия и продуктивности растительного и животного мира. Диапазон этих биотообразующих признаков ( и , dmin и dmax) огромен: от –60 С в Антарктиде и –10 С на северных территориях до 40 С на экваторе, при влагосодержании воздуха от десятых долей до граммов на килограмм при отрицательной температуре и от нескольких граммов на килограмм до нескольких десятков при положительной (рис.2.2). Для перехода от тундры к заболоченной или заводненной территории на Севере достаточно небольшого изменения среднегодового влагосодержания воздуха, а переход от пустыни к тропическому лесу, заболоченной или заводненной территории характеризуется весьма значительным диапазоном изменения влагосодержания (несколько десятков граммов на килограмм). Это подтверждает известный тезис о высокой ранимости территорий Севера (Печорский угольный бассейн), изменение биомы которой происходит весьма быстро, а восстановление в десятки раз медленнее, чем в южных областях.

Добыча полезных ископаемых на территории России в настоящее время ведется преимущественно в регионах со сложными и суровыми климатическими условиями, все больше тяготея к последним. По данным [13], в результате антропогенного воздействия все климатические показатели в регионе (облачность, туманы, осадки, солнечное излучение, скорость ветра) ухудшаются на 10-30 % при повышении температуры на 0,5-1,0 С. Осушение почвенного слоя при подработке горными выработками, его засоление и загрязнение отходами производства ведут к изменению плодородия и сокращению видового состава растительного и животного мира (например, при разработке горючих сланцев в Ленинградской области).

Деформация поверхности, ее разрушение, подтопление при ликвидации предприятий способствуют заболачиванию территорий, изменению орографии, смене экосистемы, что наблюдалось, в частности, на Солигорском месторождении в республике Беларусь. Таким образом, под влиянием техногенных факторов возможен переход из одной биомы в другую (рис.2.2).

Физическая и экономическая оценка динамического изменения среды на основе моделирования процессов геомеханики, гидрогазодинамики в горном массиве, термодинамики атмосферы, геохимии почвенного слоя могут дать научное обоснование прогнозированию ситуации и возможность управления ею на основе теории устойчивого развития горно-промышленного региона.

Создание комфортных условий труда и быта человека требует значительных затрат энергии, которую он добывает, создавая новую сферу жизни, как внутри сооружения (космический корабль), так и вне его (ноосфера).

Рациональность потребления, прогноз изменений в окружающей среде и поддержание основного баланса в ней – проблемы нового века и тысячелетия, от решения которых зависит многое на Земле.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13

Схожі:

Учебное пособие предназначено для студентов младших курсов горных и металлургических специальностей, изучающих дисциплины «Основы горного дела» iconCulture & communication
Учебное пособие предназначено для студентов 3-4 курсов специальности «Менеджмент организации» лингвистического университета. Пособие...
Учебное пособие предназначено для студентов младших курсов горных и металлургических специальностей, изучающих дисциплины «Основы горного дела» iconЕнергетике рекомендовано Министерством образования и науки Украины как учебное пособие для студентов электроэнергетических специальностей высших учебных заведений Харьков 2003
Учебное пособие предназначено для студентов, изучающих курсы: "Применение ЭВМ в электроэнергетике"; "Электрические системы и сети";...
Учебное пособие предназначено для студентов младших курсов горных и металлургических специальностей, изучающих дисциплины «Основы горного дела» iconН. Д. Мухопада Учебное пособие для студентов горных специальностей
Огромные масштабы горного производства, его высокая трудоемкость и капиталоемкость, ухудшение условий разра­ботки месторождений полезных...
Учебное пособие предназначено для студентов младших курсов горных и металлургических специальностей, изучающих дисциплины «Основы горного дела» iconУчебное пособие для студентов горных специальностей (Маркшейдерское дело) предисловие
Огромные масштабы горного производства, его высокая трудоемкость и капиталоемкость, ухудшение условий разра­ботки месторождений полезных...
Учебное пособие предназначено для студентов младших курсов горных и металлургических специальностей, изучающих дисциплины «Основы горного дела» iconСічень 2014 р
Учебное пособие предназначено для учащихся техникумов металлургических и машиностроительных специальностей и ставит своей целью подготовить...
Учебное пособие предназначено для студентов младших курсов горных и металлургических специальностей, изучающих дисциплины «Основы горного дела» iconБбк 658. 562(075) Р317
Учебное пособие предназначено для студентов, аспирантов и препо­давателей экономических специальностей, слушателей школ бизнеса,...
Учебное пособие предназначено для студентов младших курсов горных и металлургических специальностей, изучающих дисциплины «Основы горного дела» iconЕ. Г. Степанов Основы курортологии Учебное пособие
Е. Г. Степанов. Основы курортологии: Учебное пособие (для студентов всех форм обученияпо направлению подготовки 0504 – «Туризм»)....
Учебное пособие предназначено для студентов младших курсов горных и металлургических специальностей, изучающих дисциплины «Основы горного дела» iconО. В. Тимофеев проектирование строительства подземных сооружений
Учебное пособие предназначено для студентов специальности (130406) 090400 «Шахтное и подземное строительство» иможет быть использовано...
Учебное пособие предназначено для студентов младших курсов горных и металлургических специальностей, изучающих дисциплины «Основы горного дела» iconВ. И. Оспищев Основы менеджмента Учебное пособие
Основы менеджмента: Учебное пособие к организации самостоятельной работы студентов (для всех форм обучения по направлению подготовки...
Учебное пособие предназначено для студентов младших курсов горных и металлургических специальностей, изучающих дисциплины «Основы горного дела» iconА. А. Чупрынин основы теории упругости
Шутенко Л. Н., Засядько Н. А., Чупрынин А. А. Основы теории упругости и пластичности Учебное пособие для студентов строительных специальностей....
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи