Анализ свойств окружающей среды угольного бассейна (Восточный Донбасс)

Группа	Научная литература
Название на русском языке	Анализ свойств окружающей среды угольного бассейна (Восточный Донбасс)
Авторы на русском языке	Гавришин А.И.
Название на английском языке	Analysis of properties environment of coal basin (Eastern Donbass)
Авторы на английском языке	Gavrishin A.I.

Резюме

Главной целью монографии является характеристика оригинального инновационного метода классификации многомерных наблюдений, как основы способа открытия новых закономерностей строения, свойств и состава природных и антропогенных систем. Описание новых закономерностей показано на примере изменения состояний окружающей среды угольного бассейна под влиянием функционирования и ликвидации угольных шахт.

В монографии представлено пять разделов, которые отражают актуальные направления и результаты изучения состояний окружающей среды в угольном бассейне. Вопросы методологии и методики исследований охарактеризованы в первом разделе. Отмечено использование классических математико-статистических методов, основное внимание уделено характеристике и применению оригинального статистического критерия Z-квадрат и инновационного G-метода классификации многомерных наблюдений. Эти методы применены во всех разделах монографии, что позволило надежно обнаружить и детально описать закономерности формирования химического состава подземных, шахтных и частично поверхностных вод региона. Специальный подраздел посвящен характеристике новой развивающейся науке об окружающей среде «энвирологии», в которой выделены: социоэнвирология, техноэнвирология. космоэнвирология, аэроэнвирология, гидроэнвирология, геоэнвирология и биоэнвирология.

В познании окружающего мира, жизни и общества классификационные методы играют ведущую роль. В определенном смысле можно утверждать, что познать – значит классифицировать. Общеизвестна роль гениальных классификаций в развитии человеческих знаний, например, периодической системы химических элементов, классификации биологических видов, стратиграфической шкалы, горных пород и многих других. Всякий раз, получая новую информацию, человек либо находит известные таксономические единицы, к которым принадлежат новые наблюдения, либо строит новую классификационную структуру и обнаруживает закономерности ранее не известные.

Используя многомерные классификационные методы (диагноза, распознавания образов, кластеризации и т.п.) исследователь значительно увеличивает возможности своего интеллекта, делает новые открытия в познании себя и мира, в котором он живет. Классификационные методы относятся к главным способам в теории познания.

На основе оригинального критерии Z-квадрат развит новый G-метод классификации многомерных наблюдений (выделения однородных совокупностей), который обладает следующими важными свойствами:

- построение классификации при отсутствие априорных сведений о таксономической структуре наблюдений (задача без учителя);

- использование зависимых признаков;

- выделение таксономических структур различных уровней (типы, классы, подклассы и т. д.);

- неограниченное соотношение между числом признаков (М) и числом наблюдений (N);

- использование информации по изменению средних значений, неоднородности и взаимосвязям между признаками;

- оценку информативности отдельных признаков в полученной классификации и исключение неинформативных признаков;

- оценку сходства-различия между однородными таксонами по каждому признаку и по сумме признаков с построением дендрограмм;

- классифицирование новых наблюдений относительно полученной таксономической структуры.

G-метод успешно применен для построения классификаций и описания пространственно-временных закономерностей формирования объектов и систем на Земле, Луне, Марсе, Сатурне, астероидах и в дальнем Космосе с использованием астрофизической, космохимической, дистанционной, геофизической, экогеологической, гидрогеологической, гидрогеохимической и инженерно-геологической информации с построением соответствующих карт. В монографии наиболее детально рассмотрены вопросы применения описанных технологий для анализа состояний окружающей среды в угольном бассейне.

Добыча полезных ископаемых сопровождается интенсивным изменением естественного энерго-массопереноса, когда из недр на поверхность земли извлекаются огромные массы горных пород, руд, угля, подземных вод и т.д.; это приводит к существенным изменениям строения, свойств и состава верхней части литосферы, снижению экологического потенциала территории. В Донецком бассейне длительная отработка угольных месторождений и функционирование водопонизительных систем привели к значительному преобразованию окружающей среды на больших территориях: проседание земной поверхности, осушение массивов горных пород, развитие процессов консолидации и уплотнения пород, изменение режима и баланса подземных вод, трансформация химического состава природных вод с образованием минерализованных шахтных вод, загрязнение поверхностных водотоков и другие.

Реструктуризация угольной промышленности и массовое закрытие шахт привело к ухудшению экологической ситуации во многих угледобывающих регионах. Наряду с перечисленными отрицательными явлениями, начали развиваться процессы подтопления территорий и породных отвалов, формирование аномальных по составу вод, выделение «мертвого воздуха» и многие другие. В гидрогеологической проблеме угледобывающих районов центральное место занимает гидрогеохимическая проблема – интенсивное изменение состава шахтных, подземных и поверхностных вод.

Влияние горнодобывающей промышленности на формирование химического состава шахтных и подземных вод давно привлекло внимание специалистов. Особенно интенсивные изменения состава были отмечены при разработке рудных и угольных месторождений. По мере развития горных работ, особенно при отработке без закладки вырабатываемого пространства и формировании обширных воронок обрушения, значительно возрастали минерализация вод, концентрации сульфат-иона и снижались величины рН; постепенно формировались очень агрессивные кислые шахтные воды сульфатного состава, в которых содержание Fe, Cu, Al, Mn и других металлов достигали сотен и даже тысяч мг/л. Основные негативные последствия этих процессов сводятся к тому, что, с одной стороны, агрессивные шахтные воды интенсивно разрушают шахтное оборудование, одежду горняков и создают неблагополучные условия труда. С другой стороны – шахтные воды при сбросе сильно загрязняют окружающую среду, формируя зоны опустынивания с гибелью растительности, зоо- и фитопланктона.

Во втором разделе с помощью метода классификации многомерных наблюдений доказано существование в Донецком бассейне двух видов вертикальной гидрогеохимической зональности подземных вод каменноугольных, меловых, палеогеновых и неогеновых отложений. По прямой геохимической зональности формируются высокоминерализованные хлоридно-натриевые воды, по обратной - содовые воды слабой минерализации. Надежно установлено, что в пределах Донбасса, наряду с формированием на глубинах более 500 м минерализованных хлоридных натриевых вод (минерализация более 30 г/л), образуются маломинерализованные содовые воды с высоким содержанием НСО3 и очень низкими Са и Mg (минерализация до 2–3 г/л). Объемы и дебиты этих вод настолько значительны, что они существенно преобразуют состав водоотливов шахт и выявлены как четвертое гидрогеохимическое направление в изменении состава шахтных вод (шахтные воды содового состава). Относительно образования гидрогеохимических инверсий и появления на значительных глубинах маломинерализованных вод имеется множество мнений. Наиболее популярными гипотезами относительно генезиса таких вод являются: инфильтрационная, ювенильная, дегидратационная и испарительно-конденсационная.

В последующих разделах приведены результаты изучения и дана характеристика закономерностей формирования химического состава шахтных вод Восточного Донбасса за 100-летний период. Выделено и описано четыре основных направления изменения состава шахтных вод; рассчитан вынос шахтными водами на поверхность растворенных веществ и как следствие интенсивное загрязнение поверхностных вод. Изменение состава грунтовых вод за последние 60 лет проанализировано в связи с реструктуризацией угольной промышленности региона. Охарактеризовано формирование аномальных по составу шахтных вод на примере шахты Комиссаровская и описаны основные процессы образования в регионе кислых сульфатных вод. Приведены рекомендации по реабилитации состояния окружающей среды.

Монография предназначена для широкого круга специалистов (геологов, географов, экологов, медиков, экономистов, социологов, химиков, физиков и др.), занимающихся изучением закономерностей формирования природных и антропогенных объектов, явлений и процессов, их распознаванием, классификацией и генезисом.

Издание "Анализ свойств окружающей среды угольного бассейна (Восточный Донбасс)" (Гавришин А.И.) отмечено наградой
МЕДАЛЬ «ЗА ВЕРНОСТЬ ТРАДИЦИЯМ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ОБРАЗОВАНИЯ» С УДОСТОВЕРЕНИЕМ

Оформление наградных документов и заказ каталога