Внедрение инновационных технологий как фактор экологической модернизации арктических регионов России

В настоящее время приоритетом государственной экологической политики в Арктике является сохранение уникальных арктических экосистем, ликвидация накопленных загрязнений, изучение и защита ценных природных территорий и экосистем от негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности. Важность изучения и обеспечения экологической безопасности природных объектов и экосистем Арктической зоны Российской Федерации определяется в Основах государственной политики Российской Феде- рации в Арктике на период до 2020 года и дальнейшую перспективу, утвержденных Президентом Российской Федерации 18.09.2008 (Пр № 1969).

К экологическим вызовам и угрозам в Арктической зоне Российской Федерации (АЗРФ) мы относим прогрессирующее загрязнение и деградацию компонентов природной среды в условиях усиливающейся антропогенной нагрузки, накопление отходов и поступление загрязняющих веществ в результате трансграничного переноса, риски и затраты при освоении при- ресурсов, высокую степень износа основных производственных фондов, глобальные климатические изменения и их влияние на зону распространения многолетнемерзлых грунтов, развитие опасных гидрометеорологических, ледовых и других природных процессов, увеличение риска и ущерба от этих процессов, техногенных аварий и катастроф (рисунок).

По локализации экологических вызовов непосредственно на арктической природной территории, характеризуемой наличием природных объектов и экосистем, уязвимых к любым техногенным воздействиям, находятся следующие приоритетные «горячие точки» и импактные районы (СПД-Арктика, 2009): в Мурманской области – города Мурманск, Заполярный, Никель; Кольский залив и Печорская губа в Баренцевом море; Обская губа и Енисейский залив в Карском море; в Ямало-Ненецком автономном округе – Ямбургское и Уренгойское месторождения; в Чукот- ском автономном округе – пос. Певек и Билибинский комплекс. Среди муниципальных образований АЗРФ приоритетное значение имеет определение экологических угроз на территории муниципальных образований, расположенных на арктическом побережье. Увеличение экологических рисков связано с развитием морской и прибрежной хозяйственной деятельности, концентрацией оборонной и пограничной инфраструктуры. На арктическом

Пилотная блок-схема состояния экологических вызовов территорий Арктической зоны России Химическое загрязнение (соединения серы и азота, стойкие органические загрязнители, тяжелые металлы) Радиоактивное загрязнение Нефтяное загрязнение Загрязнение окружающей среды Накопление твердых отходов Деградация земель и нарушение условий землепользования Нарушение земель горными разработками Механическое нарушение почв и грунтов Механическое воздействие на морские берега Изменение биологического разнообразия и сокращение запасов биоресурсов Трансформация экосистем Утрата экосистем Ухудшение среды обитания коренного населения АЗРФ и условий их традиционного природопользования Загрязнение вод Подрыв ресурсного потенциала Разрушение и сокращение традиционных видов деятельности Негативные последствия и угрозы происходящих глобальных изменений климата Таяние льдов Деградация вечной мерзлоты Отступание берегов Динамика ландшафтов побережье находятся крупные города и ных видов природопользования поселения. Приоритетом является определение экологических угроз в «горячих точках», расположенных за пределами территории АЗРФ и оказывающих на АПТ трансграничное негативное воздействие. Наибольшему антропогенному воздей- ствию подвержены экосистемы внутренних морских вод. Наиболее сильные антропогенные воздействия на арктические моря сосредоточены на их берегах, в заливах, губах и в прибрежных водах. Основная экологическая проблема связана с накоплением отходов в местах концентрации объектов промышленности, транспорта, энергетики и социальной сферы на ограниченных пространствах в районах Арктики, где осваиваются месторождения полезных ископаемых, осуществляется переработка и транспортировка сырья. Отметим, что источники загрязнения окружающей среды, отходов производства и потребления в Арктической зоне в основном локализованы на землях поселений, промышленности, обороны, энергетики и транспорта. Значительные накопления загрязняющих веществ были образованы в 1930–1980-х годах в период мировой интенсивной индустриализации, широкомасштабной добычи природных ресурсов, что актуально и в наши дни.

Основные негативные изменения в ландшафтах Арктики связаны со следующими причинами:

– хозяйственное освоение, не соответствующее экологической емкости природной среды при практическом отсутствии адекватных мер по ее реабилитации;

– монопрофильный спектр использования природных ресурсов территории с преобладанием добычных отраслей;

– увеличение природно-техногенных рисков в условиях развития альтернатив- порт, добыча ресурсов, рыболовство, тра диционное природопользование).

Исследованиями последних лет в Ар ктике удалось выявить территории с силь ными изменениями и нарушениями природной среды1,2,3,4. Эти негативные про- цессы связаны с загрязнением наземных и прибрежных морских и речных экосистем тяжелыми металлами, нефтепродуктами, органическими соединениями различного происхождения, соединениями азота и серы и т.д., механическими нарушениями почв и грунтов, перевыпасом на оленьих пастбищах. Кризисные ситуации сложились в Западно-Кольском, Центрально-Кольском, Норильском районах, критические – в Архангельском, Ти-мано-Печорском, Новоземельском, Воркутинском, напряженные – в Западно- и Восточно-Чукотском, а также в Яно-Ин-дигирском (район гп. Депутатский) районе, находящемся в стадии становления. Ситуация в Билибинском районе в настоящее время характеризуется как условно-потенциально-острая, но при вероятных авариях разного масштаба на АЭС положение может мгновенно измениться вплоть до катастрофического (это относится и к АЭС в Кольском районе), что и послужило основанием для выделения этого импакт-ного района.

• ¹    Евсеев А.В., Красовская Т.М. Эколого-географические особенности природной среды районов Крайнего Севера России. – Смоленск: СГУ, 1996.

• ²    Природная среда тундры в условиях открытой разработки угля: монография / М.В. Гецен, А.В. Логинов, А.И. Рубцов и др.; Мин-во прир. рес-в и охраны окр. среды респ. Коми; под общ. ред. М.В. Гецен. – Сыктывкар, 2005. – 246 с.

• ³    Красовская Т.М. Природопользование Севера России. – М.: Изд-во ЛКИ, 2008. – 288 с.

• ⁴    Душкова Д.О. Медико-экологическое состояние промышленных центров Европейского Севера России: автореф. дис. … канд. геогр. наук. – М., 2008. – 22 с.

  Таблица 1. Локализация экологических вызовов в Российской Арктике

  № п/п	Импактный район	Источники загрязнения
  1.	Западно-Кольский	Цветная металлургия, горнодобывающая промышленность
  2.	Центрально-Кольский	Цветная металлургия, горнодобывающая промышленность, АЭС, транспорт
  3.	Архангельский	Целлюлозно-бумажная промышленность, машиностроение, лесопромышленный комплекс, теплоэнергетика, транспорт
  4.	Тимано-Печорский	Добыча и транспортировка углеводородного сырья
  5.	Воркутинский	Горнодобывающая промышленность, теплоэнергетика, стройиндустрия
  6.	Новоземельский	Военные объекты (ЦИП), затопление ядерных установок и других радиоактивных отходов
  7.	Нижне-Обский	Добыча и транспортировка углеводородного сырья
  8.	Средне-Обский	Добыча и транспортировка углеводородного сырья
  9.	Норильский	Цветная металлургия, горнодобывающая промышленность
  10.	Яно-Индигирский	Горнодобывающая промышленность
  11.	Западно-Чукотский	Горнодобывающая промышленность, АЭС
  12.	Восточно-Чукотский	Горнодобывающая промышленность
  Источники: Красовская Т.М. Природопользование Севера России. – М.: Изд-во ЛКИ, 2008. – 288 с.; Евсеев А.В., Красовская Т.М. Новые подходы к природопользованию на Севере Росси. География, общество, окружающая среда. – Т. 3: Природные ресурсы, их использование и охрана / под ред. А.Н. Геннадиева, Д.А. Криволуцкого. – М.: Городец, 2004.

  
  

Анализ групп локализации экологических угроз показал, что химическое загрязнение обусловливает формирование им-пактных районов в центрах развития цветной металлургии, целлюлозно-бумажной промышленности, добычи углеводородного и других видов сырья. Комплексные химические и механические нарушения характерны для импактных районов горнодобывающей промышленности. Механические нарушения преобладают в местах развития золотодобычи, добычи алмазов, перевыпаса оленей и т.д. К потенциальным импактным районам относятся и зоны радиационного риска. Наиболее обширные импактные районы сформировались в результате химического загрязнения. В ряде случаев уровень загрязнения достаточно высок и превышает предельно допустимые концентрации (ПДК), что отрицательно сказывается на экологической обстановке.

Однако следует отметить, что, хотя партнеры Российской Федерации по Арктическому совету нередко используют экологические вопросы в качестве инструментов

«мягкой» силы для вытеснения России из Арктики, оценка российских специалистов [2, 8, 14] и международных экспертов [17] свидетельствует, что окружающая среда большей части арктической природной территории России остается менее загрязненной и сравнительно мало нарушенной в отличие от многих районов Северного полушария.

Именно экологическая составляющая позволяет говорить об ответственной модели хозяйствования в Арктике, когда приоритет в управленческих решениях отдается вопросам охраны природы, а не только получению прибыли. Фактически экономика Арктики и в настоящее время ориентирована в основном на добычу природных ресурсов, что приводит к формированию импактных районов с сильными техногенными нарушениями природной среды, пагубно сказывающимися не только на перспективах сохранения природноресурсного потенциала, но и на здоровье и благополучии населения, включая коренных жителей Арктики. Отметим, что удельный вес предприятий по добыче и переработке природных ресурсов, функ- го географического общества и Межпра- ^

ционирование которых сопровождалось образованием значительного количества твердых, жидких и газообразных отходов, составлял около 70% [3]. Как и в других индустриальных регионах России, эти процессы оставили наследие в виде серьезного экологического ущерба и угроз для здоровья населения.

Увеличение объемов производства во всех субъектах АЗРФ, наблюдаемое с начала XXI века и прогнозируемое на перспективу, несомненно, приведет к усилению техногенной нагрузки на окружающую среду региона, которая будет усугубляться планируемым интенсивным развитием нефтегазодобычи, геологоразведочных работ, трубопроводного транспорта. Поэтому требуется разработка неотложных мер по предотвращению возрастающих эко- логических угроз в связи с расширением экономической деятельности в Арктике и применению инновационных методов экологической модернизации в Арктической зоне Российской Федерации в ликвидации экологического ущерба.

Арктика, как одна из самых хрупких экосистем планеты, в большей степени, чем другие регионы, подвержена изменениям климата. Ее отличает высокая уязвимость природной среды к антропогенному воздействию. Окружающая среда находится в экстремальном положении, возможность самовосстановления природных систем крайне ограничена5.

При оценке эффективности эволюционного подхода к освоению Арктической зоны Российской Федерации следует обозначить одну неприятную особенность: скорость потепления в Арктике в два раза выше среднемировой. По данным Русско- вительственной группы экспертов по изменению климата при ООН (МГЭИК), в настоящее время сокращение площади морских льдов и вечной мерзлоты в Арктическом регионе составляет около 1% в год. В итоге площадь арктического льда с 1978 года по настоящее время уменьшилась на 8%, а температура верхнего слоя вечной мерзлоты повысилась6 на 3 oС. При сохранении тенденции потепления прогнозируется повышение температуры на 6,4 oС, подъём уровня моря на 0,59 м, а полное освобождение океана ото льда в летнее время не такое уж далекое будущее7. То есть прогнозируемое потепление климата для Арктики грозит неоднозначными (как положительными, так и отрицательными) последствиями, а развитие отдельных секторов экономики неизбежно будет сопровождаться ростом антропогенного воздействия. Поэтому особого подхода требуют вопросы, связанные с перспективой освоения ресурсов, экологическим состоянием отдельных прибрежных территорий АЗРФ, вытаиванием вечной мерзлоты – термокарст и безопасностью инфраструктуры (разрушения фундаментов зданий, насыпей автомагистралей и железных дорог, покрытий аэродромов; разрывы трубопроводов).

Отметим, что наблюдаемый в последние десятилетия ускоренный процесс потепления демонстрирует миру огромный импульс реакции со стороны различных групп интересантов, предлагающих самые амбициозные меры по укрощению климата. Парижское соглашение – как раз одно

,цые пере?| и юридически обязыва- ющих соглашений об изменении климата, которое направлено на укрепление потенциала для борьбы с его последствиями. Однако подписание – жест международной солидарности, который не накладывает никаких серьезных финансовых обязательств. А вот сокращение выбросов парниковых газов или низкоуглеродное развитие – выбор технологий, которые ведут к наименьшим выбросам СО2, диоксида серы (SO2) и других газов. В этих условиях следует отметить, что Арктика чрезвычайно уязвима перед техногенным и антропогенным воздействиями из-за экстремальности природно-климатических условий, хрупкости экосистем. Следует отметить, что особенно актуальны экологические проблемы на территориях, прилегающих к Норильску, в Мурманской и Архангельской областях8.

Исследования антропогенного воздействия медно-никелевого производства на заполярных предприятиях горно-металлургического комплекса «Норильский никель» позволили сделать вывод, что главные экологические проблемы связаны с выбросами диоксида серы, создающими дополнительную техногенную нагрузку на близлежащие и прибрежные экосистемы. Рассматривая последствия воздействия предприятий горно-металлургического комплекса на окружающую среду, следует отметить, что доминирующими по образованию и накоплению отходов являются угольная, черная и цветная металлургия. В процессе обжига медных, цинковых, свинцовых руд и концентратов, а также руд, содержащих другие цветные металлы, образу- ется твёрдый остаток – огарок и отходящие газы, которые являются крупномасштабным промышленным отходом. Газы в своём составе содержат сернистый ангидрид и обладают высокой токсичностью [16].

Отходы, сопутствующие металлургическим переделам, включают несколько видов. При выплавке металлов формируются шлаки, основу которых составляют оксиды, а оксиды серы занимают одно из первых мест по отрицательному воздействию на окружающую среду. Мировой вклад металлургии в выбросах оксида серы составляет 15% (более половины из них дает цветная металлургия) [15]. На стадии добычи руды образуются твердые отходы в виде вскрышных и вмещающих пород, пустых шахтных пород, некондиционных руд; на стадии обогащения добытого сырья – отходы флотации, гравитации, отвалы промывки россыпей. На стадии переработки обогащенного сырья в товарную продукцию (концентраты) на металлургических предприятиях образуются различные шлаки, пыли, огарки, шламы, в которых, помимо элементов, присущих перерабатываемому сырью, накапливаются полезные компоненты из материала подшихтовки, кокса или угля. Оксиды серы, а также образующиеся при соединении в атмосфере с водяным паром кислоты (Н2SO3 и H2SO4) оказывают вредное воздействие на здоровье людей, являются причиной гибели хвойных лесов, плодовых деревьев, снижения урожайности сельскохозяйственных культур, закисления водоемов. Кроме того, оксиды серы являются причиной коррозии стальных конструкций и разрушения различных строительных материалов [5]. С целью сокращения огромного экономического ущерба, наносимого выбросами оксидов серы, в 1983 г. была подписана Конвенция Организации Объединенных

Наций по сокращению трансграничного переноса оксидов серы на территории Европы. В соответствии с этой Конвекцией страны-участницы (в том числе Россия) обязались сократить выбросы сернистых соединений в атмосферу к 1993 г. на 30% (по сравнению с 1980 г.). Россия свои обязательства выполнила.

Технологические процессы горной металлургии [1] – добыча, обогащение руд и выплавка из них металлов, медно-никеле-вое производство характеризуются выбросами в атмосферу больших количеств диоксида серы (SO2) – сернистого газа и частиц тяжелых металлов, образующих в совокупности техногенные серосодержащие отходы (ССО). Поэтому современные методы очистки газообразных промышленных выбросов от диоксида серы имеют первостепенное значение.

Результаты исследований антропогенного воздействия медно-никелевого производства с 30 характерными для цветной металлургии видами выбросов показали, что среднегодовой выброс серы на предприятиях Норильского горно-металлургического комбината имени А.П. Звенягина, ныне Заполярного филиала ОАО «Горнометаллургическая компания «Норильский никель» (ГМК «Норильский никель»), составляет на Медном заводе примерно 340– 350 тыс. т/год, на Надеждинском металлургическом заводе – 420–430 тыс. т/год, на Никелевом заводе – 250–260 тыс. т/год [10, 11, 12].

На долю ГМК «Норильский никель»Э приходится 25% российских промышлен- ных серосодержащих выбросов. Среднемесячное содержание диоксида серы SO2 в Норильске в 50–60 раз превышает фоно- вый уровень региона. Росстат ставит Но- рильск на первое место по выбросам в атмосферу среди городов России. И уровень фактически не снижается: в 2010 году предприятия «Норникеля» выбросили в атмосферу города 1,8 млн. т диоксида серы, в 2013 – 1,9 млн т, в 2014 – 1,8 млн. т, что следует из годовых отчетов ГМК [8].

Данные, приведенные в табл. 2, пока- зывают что медно-никелевое производство характеризуется выбросами в атмосферу большого количества диоксида серы (SO2) или, как его еще называют, сернистого газа и частиц тяжелых металлов [9].

На долю работающего ОАО «ГМК «Норильский никель» приходится 25 % российских промышленных выбросов SO2. В 2009 году «Норильский никель» выбросил в атмосферу около 979 тыс. т серы. А экономические расчёты показали, что для ОАО «ГМК «Норильский никель» переработка отходящих на серную кислоту газов не выгодна по сравнению с переработкой их на элементарную серу. В Норильске около 350 дней в году фиксируется повышенный уровень загрязнения атмосферы вредными веществами: в 80% уровень превышает ПДК в 5 раз, в 20% – в 10 раз, что позволяет оценить степень загрязнения как «сильная» и «очень сильная» [10, 12].

Таблица 2. Характеристика выбросов в атмосферу основных загрязняющих веществ на предприятиях ОАО «ГМК «Норильский никель» в 2009 г., тыс. тонн

Основные показатели Заполярный филиал ОАО «ГМК «Норильский никель» ОАО «Кольская ГМК» Диоксид серы 1917,40 136,16 Твердые вещества 10,68 9,48 Оксид азота 1,71 1,09 Масса выбросов загрязняющих веществ, всего 1949,77 148,36 Источник:

етом такой негативной ситуации в регионе, в начале юбилейного для «ГМК

«Норильский никель» 2015 года, был принят масштабный экологический проект по утилизации диоксида серы, который реализуется последовательно. Сначала тех- нологию, которая позволит улавливать не менее 90% серы из отходящих газов, опробуют на Надеждинском заводе, затем перенесут на Медный. Технология позволит выпускать около 600 тыс. тонн серы в год, через год установка с производительностью 280 тыс. тонн серы в год появится на Медном заводе.

Дочернее предприятие ОАО ГМК «Норильский Никель» ОАО «Кольская ГМК» (КГМК), образованное 16 ноября 1998 года, является ведущим производственным комплексом Мурманской области, созданным на базе её старейших предприятий – комбинатов «Североникель» и «Печен-ганикель», расположенных на Кольском полуострове, введенных в строй в 30–40-х годах прошлого столетия. Одним из видов промышленных отходов в Кольском регионе являются не только металлургические шлаки, но и серосодержащие выбросы, которые утилизируются в небольших количествах. Следует отметить, что при пирометаллургическом способе производства меди технологический процесс включает несколько стадий переработки сырья с получением соответствующего полупродукта, при этом в каждом имеются серосодержащие отходы и выбросы, которые в ходе соответствующих технологических операций накапливаются в отвалах и хвостохра-нилищах на территориях этих предприятий. Хотя в последние годы темпы роста и развития ряда загрязняющих производств существенно замедлились, огромное количество серных отходов складируется на полигонах и отвалах, а значит, есть осно- вания полагать, что в ближайшие десятилетия запасы серы возрастут в несколько раз и локализируются в техногенных грунтах. В то же время, являясь важным резервом пополнения объемов минерального сырья, техногенные образования при хра- нении агрессивно воздействуют на при родную среду.

Поэтому в тех странах, где производ ство технической серы значительно опере жает спрос и наблюдается стабильная тен денция к ее перепроизводству, широкое применение нашло новое направление: использование серного вяжущего и ССМ в дорожно-строительных работах. К таким странам относятся Канада, США, Германия, Польша, Саудовская Аравия и ряд других. Одним из ведущих в мире разработчиков, поставщиков и пользователей серополимерасфальтов является компания «Shell». Рецептуры дочерней «Shell Bitumen» успешно применяются в США, Великобритании, Ирландии, Франции и Нидерландах. В последние годы в строительстве стали активно использовать многокомпонентные мелкозернистые бетоны, эффективность применения которых связана с возможностью широкого использования вторичного сырья. То есть у экологически опасных предприятий появилась серьезная причина приступить к экологической модернизации на инновационной основе9.

В связи с актуальностью разработки научных основ создания здоровой среды обитания особый интерес представляют вопросы промышленной переработки серосодержащих отходов (ССО) в соот- ветствии с принципами экологически чистого производства и внедрением инновационных малоотходных технологических процессов. Новыми для российской системы государственного регулирования ООС являются изменения в сфере обращения с отходами производства и потребления, которые уже получили широкое распространение в странах Европейского союза и США. Их перенос на отечественную почву можно признать одним из самых удачных зарубежных заимствований.

Особый научный интерес в соответствии с принципами экологически чистого производства (рециклинга) представляют вопросы промышленной переработки вторичных ресурсов, то есть одновременно поднимается вопрос утилизации серы. Принятый «Норникелем» экологический так называемый «Серный проект» предусматривает в среднесрочной перспективе снижение выбросов в атмосферу диоксида серы с нынешних 1,8 млн. т до 1,4–1,5 млн. т. благодаря внедрению новой технологии очистки газов, позволяющей улавливать не менее 90% серы. Из диоксида серы «Норникель» собирается производить около 1 млн. т элементарной серы в год10. Однако эксперты говорят, что продать 1 млн. т серы (это более 30% от объема внутреннего потребления серы в России) «Норникелю» будет очень непросто. А это значит, что отработанная сера будет храниться неограниченное время на спец-площадках, складах и хранилищах.

С другой стороны, в настоящее время производство технической серы значительно опережает спрос и наблюдается стабильная тенденция к ее перепроизводству. Заслуживает внимания высокоэффективная, но довольно трудно выполнимая за- лежей с применением инновационных технологических процессов, когда в результате технологического цикла изготавливается определенный продукт. С этой целью необходимо использовать такой эффективный экономический рычаг, как создание условий, при которых накопленные серные отходы становятся материальным ресурсом, превращающимся на основе инновационных технологий в высококачественные серобетоны, сероасфальтобетоны и серные композиты специального назначения. Это существенно расширит области применения серы и серных отходов, а также степень их утилизации – использование серного вяжущего и серосодержащих строительных материалов (ССМ) в дорожно-строительных работах. Высокие потребительские свойства серосодержащих строительных материалов – низкая стоимость исходного сырья, технологичность серобетонных и растворных смесей, быстрый набор прочности, стойкость к радиационным и другим агрессивным средам, высокая морозо- и водостойкость – делают их конкурентоспособными по отношению к традиционным строительным материалам, которые зачастую не выдерживают сложных климатических условий Севера. А особенность процесса отверждения ССМ позволяет использовать их для бетонирования при отрицательных температурах, значительно сократить сроки выполнения ремонтных работ в условиях действующего производства, где традиционные конструкционные материалы имеют короткий срок эксплуатации, неэффективны, требуют частых ремонтов и более дорогостоящие.

Несомненно, переработка отходов производства в целях оздоровления экологической обстановки является показателем прогресса экоэффективности. Такой

,цые пере?| экономический ресурс затраты, вовлечь в строительный процесс подтверждается опытом северных стран Европы11, которые уже сегодня используют от 50 до 70% отходов производства и потребления. К таким странам относятся Канада, США, Норвегия, Финляндия.

Поэтому более реально и плодотворно проблему освоения северных территорий можно решать созданием и применением уникальных технологий в интересах экономического освоения Арктики, народов Севера и их социально-экономических вопросов, для создания инфраструктуры и строительства в суровых условиях.

В связи с освоением Арктики и стратегическими планами развития северных прибрежных территорий для обеспечения национальной безопасности РФ на период до 2020 года12 предусматривается реконструкция и строительство терминалов, обеспечивающих работу Северного морского пути (СМП). А береговая инфраструктура СМП и основные порты, расположенные вдоль него – Игарка, Дудинка, Диксон, Тикси, Певек, Провидения, по мнению большинства российских специалистов, не отвечают ни сегодняшним, ни будущим потребностям их эксплуатации. Поэтому начинать надо с создания специализированных производств, которые дадут возможность применения в строительстве высококоррозийных строительных композиций, содержащих серу и серосодержа- щие отходы, позволят значительно усовершенствовать технологию и сократить сроки проведения строительных работ, повысить эксплуатационную надежность сооружений, существенно снизить энерго- и трудо- крупномасштабное техногенное сырье, решая тем самым не только технологические, но и экологические проблемы.

Очевидно, что специфика северных арктических портов, строящихся и запланированных новых перегрузочных комплексов в Арктической зоне России в связи с освоением месторождений углеводородов, в том числе на континентальном шельфе, потребуют защитных и коррозионно-стойких новых модифицированных строительных материалов. И здесь на многих участках строительных, ремонтных работ могут широко использоваться серобетон и серо-асфальт, причем объемы их использования будут зависеть только от возможностей поставки. Кроме того, модифицированные ССМ найдут применение в различных сооружениях: массивах всех видов, применяемых в оградительных или причальных сооружениях, кубах, тетраподах, а также фасонных волногасящих блоках.

Таким образом, важнейшими экономическими предпосылками для организации в северных регионах России производства ССМ и их применения в стройиндустрии и дорожном строительстве являются, с одной стороны, обширная сырьевая база в виде технической серы, серосодержащих отходов (ССО) промышленных производств, сульфидных руд и, с другой стороны, большая потребность народного хозяйства в новых экономичных, долговечных, химически стойких материалах для использования в сложных климатических условиях и в агрессивных средах взамен дорогостоящих материалов на базе портландцементов.

Так как компания «Норильский никель» начала вкладывать серьезные финансовые средства в модернизацию производства («Серный проект» по улавливанию сернистого газа и производству элементар- ной серы), то, по мнению авторов, можно низкая термостойкость, которая не имеет решить сразу вопросы комплексного круп- значения для гидротехнических бетонов, номасштабного освоения инновационных технологий по переработке серных техно- генных отходов и получению долговечных, химически стойких серосодержащих материалов (ССМ), которые на сегодняшний день являются важными и все более востребованными в связи с освоением арктических прибрежных территорий и решают технические, экологические вопросы и задачи экономической безопасности Арктики.

Организацию производства ССМ целесообразнее проводить на базе уже действующих предприятий (АБЗ, заводы ЖБИ), что не требует высоких затрат и ограничивается только модернизацией заводов. На таких предприятиях уже существует инфраструктура приемки, отгрузки и хранения сырьевых материалов и продукции. В настоящее время в стадии завершения находятся работы по технологическому обновлению оборудования, использованию новых технологий на Цементном заводе ЗФ ОАО ГМК «Норильский Никель», которые позволят повысить конкурентоспособность продукции. Создание опытного производства ССМ при этом заводе или на заводе строительных материалов будет способствовать решению целого ряда актуальных экологических задач, в том числе задачи комплексной переработки крупнотоннажных техногенных отходов и попутного сырья (ССО, хвосты обогатительных фабрик, шлаки, золы и многое другое), существенного сокращения отвалов. Физические свойства серосодержащих материалов (ССМ) прямо указывают на необходимость их использования в гидростроительстве, водоотведении и водо-распределении (мелиорации). При этом существенный недостаток серобетонов – всегда эксплуатируемых при температурных условиях воды и воздуха окружающей среды.

К гидросооружениям отнесены плотины, водохранилища, собственно гидроэлектростанции, каналы и порты. Для строительства этих сооружений потенциально возможно применение серобетона. Серо-бетоны в морских гидросооружениях могут быть предпочтительнее цементобетонов в силу их высокой коррозионной стойкости.

Значительные количества серы требуются в процессах пропитки деталей и конструкций из традиционных строительных материалов для придания им большей долговечности. Внедрение этого метода в практику обеспечивает высокий экономический эффект за счет продления жизнедеятельности бетонных и особенно деревянных конструкций.

Серный бетон не содержит ни портландцемента, ни воды и быстро усаживается при охлаждении, что делает его пригодным для суровых условий Арктики. Он идеален для использования при изготовлении морских соединительных труб, пригрузов для газо- и нефтепроводов и в случаях, когда трубопровод находится в экстремальных условиях. Водонепроницаемость, способность твердеть под водой, быстрый набор прочности, связанный только с периодом остывания смеси, низкая стоимость исходного сырья определяют высокую востребованность модифицированных серосодержащих строительных материалов (ССМ) в гидротехническом строительстве. Таким образом, наиболее целесообразно применять такие композиционные серобетоны при аварийных работах для предотвращения фильтрации воды под давлением.

,цые пере?|

ССО позволяет значи- тельно снизить себестоимость изделий и конструкций из серного бетона, расширить сырьевую базу производства стройматериалов за счет рационального использования попутных продуктов и отходов, а также способствует решению одной из важнейших задач современности – защите окружающей среды от загрязнения промышленными отходами.

В связи с экологической очисткой прибрежных территорий и островов Арктической зоны крайне востребованы контейнеры для захоронения радиоактивных и токсичных отходов, вызывающих серьезную озабоченность Запада. Утилизация ядерных отходов и захоронение ядерных реакторов российских подводных лодок, по мнению специалистов из разных стран, работавших по программе арктического мониторинга и оценки, вызывают локальное радиоактивное загрязнение13. Однако их негативное влияние сказывается только на российской территории. Основной причиной считается неудовлетворительное техническое состояние специальных объектов хранения на Северном флоте РФ. Возрастает опасность поступления токсичных веществ из мест захоронения химических и радиоактивных отходов на Новой Земле, из накопителей отходов Норильского комбината, содержащих сульфаты, хлориды, медь, никель и другие токсичные вещества.

По мнению Е.В. Королева [6], специфичные свойства полимерсерных композиций, в том числе низкий естественный радиоактивный фон, защитные свойства от электромагнитного и радиоактивного излучений создают возможности применения технической серы из специальных составов на основе серного вяжущего. Это одно из самых перспективных направлений: могут быть созданы корозийностойкие элементы конструкций специального назначения (контейнеры для захоронения радиоактивных и химических отходов, экранирующие элементы). Созданный материал [15] обладает повышенной прочностью, морозостойкостью, стойкостью к воздействию знакопеременных температур. В предлагаемой технологии в силу высокого сцепления (более 1,7 МПа) обеспечивается надежная совместная работа серобетона с бетонными поверхностями при схожести их деформа-тивных характеристик.

Также эффективно могут применяться серобетоны в «горячих» технологиях, в устройствах отдельных конструктивных элементов гидротехнических сооружений при замене ими традиционных для этой области материалов [11].

В этой связи новые задачи модернизации Севера и более высокие риски внедрения малоотходных технологий не только значимы экологически, но и экономически эффективны. Следует начинать с интеграции современных технологий (хвостовых природоохранных и ресурсосберегающих, основанных на использовании отходов) в производственном процессе, где одной из главных задач является разработка рациональных методов утилизации отходов, в практическую реализацию инновационных продуктов производства серосодержащих материалов [7].

Знаменательным стало бы объединение на одной площадке технологии очистки отходящих газов и производства элементной серы с технологиями получения серосодержащих материалов. Реализация столь масштабной программы в условиях сурового климата Заполярья и колоссальной удаленности промышленных объектов от основных транспортных узлов решила бы многие проблемы снабжения Арктической зоны дорожно-строительными материалами.