Горная промышленность является существенным ускорителем процесса обмена газообразными продуктами техногенной деятельности и недрами планеты (табл. 5.5), так как в процессе добычи минерального сырья реализуются технологии, связанные с высвобождением огромных масс газов (как природных, так и техногенных). Например, только в угольных месторождениях России, Украины и Казахстана до глубины 1 700 м содержится около 17 трлн м3 метана (в том числе в Кузбассе — 13, Печоре — 1,9, Донбассе — 1,2 и Караганде — 0,5 трлн м3). В результате при горнопромышленном освоении углеметановых месторождений происходит существенное загрязнение атмосферы метаном. Таблица 5.5 Динамика выброса минеральных веществ в атмосферу РФ предприятиями различных отраслей промышленности, тыс. т/год Источник загрязнения 1991 г. 1992 г. 1993 г. Цветная металлургия 2116 1975 3795 Черная металлургия 4036 3571 3227 Нефтедобывающая промышленность 2345 2137 1862 Угольная промышленность 236 269 384 Российская Федерация (в целом) 31801 28127 24788 Ярким примером этого процесса является проветривание горных предприятий, выносящее на земную поверхность значительное количество газов, и распространяемых атмосферными явлениями далее по планете. Значительное количество выбросов соединений углерода приходится на углеобогатительные фабрики (табл. 5.6). По выбросам СОг на первом месте стоит сушильное отделение. Таблица 5.6 Примерная масса выбросов в атмосферу от типовой углеобогатительной фабрики средней мощности, т/год Производство Пыль С02 SO, NO + NO, H,S £ Котельная 15,6 67,5 96,3 2,6 _ 182,0 Аспирационная система 86,4 - - - - 86,4 Сушильное отделение 800.7 450,0 577,8 17,2 - 1845,7 Породный отвал ' 137,0 13,4 1,4 6,9 158,7 Итого 902,7 654,5 687,5 21.2 6,9 2272,8 Самовозгорание терриконов угольных шахт (на предприятиях этой отрасли горят 58 породных отвалов) приводит к поступлению в атмосферу в течение суток в среднем свыше 10,8 кг СО, около 5-6 кг SO2, 0,6 кг H2S и NOx с 1 м2 поверхности. Всего в 1996 г. предприятиями угольной отрасли было выброшено в атмосферу 650,8 тыс.т вредных веществ (в том числе 377,9 тыс. т метана). Из всего количества выбросов около 50 % приходится на АО «Воркутауголь». Выброс различных газов из шахт и рудников— источник изменений, происходящих в атмосфере. Под действием выбросов меняются: • баланс углекислого газа и метана (угрожающий необратимыми изменениями климата планеты); • соотношение газовой, жидкой и твердой фаз (определяющее общее состояние биосферы); • озоновый слой (разрушение которого приводит к отрицательному воздействию солнечной радиации на живой организм); • активация температурной инверсии (препятствующая циркуляции воздушных масс). За последние годы, несмотря на значительное падение производства и остановку многих горнопромышленных предприятий, выбросы загрязняющих веществ в атмосферу возросли и достигли 40-43 млн т, в том числе от стационарных источников — 21-24 млн т. Одним из интенсивных источников загрязнения атмосферы периодического действия является массовый взрыв на карьерах. Количество выбрасываемых при этом в атмосферу пыли и газа зависит от объема взрываемых пород, количества взрывчатых веществ, а также типа последних и некоторых геологических и технологических характеристик. При массовых взрывах образуется пылегазовое облако объемом 15-20 млнм3. Высота подъема выбросов достигает 1500-1600 м. Распространяется пылегазовое облако на значительные расстояния: при массовых взрывах на карьерах ПО «Кривбассруда» концентрация пыли в воздухе на расстоянии 1,0-1,5 км в течение часа составляет 6-10 мг/м3. Из такого облака в радиусе 2-4 км рассеивается от 200 до 500 т мелкодисперсной пыли, содержащей 93-99 % частиц размером менее 5 мкм. Интенсивность выпадения пыли достигает фоновых величин только на расстоянии 3-10 км от карьеров. Техногенный выброс пылей, содержащих соединения металлов, в десятки раз превышает выбросы природных источников (вулканы, лесные пожары, переносимые ветром пыли и т.п.). Горные предприятия существенно загрязняют атмосферу и газами (табл. 5.7). Например, добыча угля сопровождается вьщелением свыше 30 млрд м3 метана и свыше 20 млрд м3 углекислого газа. В процессе добычи угля только на шахтах СНГ выделяется в год до 15 млрд м3 метана, по шахтам России — около 7,5 млрд м3 (в том числе 0,7-0,8 млрд м3 — шахтными дегазационными системами с концентрацией метана 10-60 %, 6-7 млрд м3 — вентиляционными системами шахт при концентрации 0,1-1 %). В результате содержание метана в атмосфере увеличивается на 1 % в год, что создает дисбаланс между объемами его выделения и разрушения. С экологической точки зрения большую тревогу также вызывают и такие газовые отходы технологического производства, как сернистый газ и другие соединения серы, оксиды углерода и азота, составляющие в сумме свыше 1 млрд т в год. Таблица 5.7 Источники эмиссии метана в атмосферу Источник Доля, млн т Животные 115 Фекальные воды 20 Рисовые поля ПО Свалки 30 Гниение биомассы 55 Болота и тундры 115 Термиты 40 Океан и пресноводные бассейны 15 Системы добычи и транспортировки газа и нефти, 45 Добыча угля 30-50 Всего 540 Среди предприятий цветной металлургии основную нагрузку на атмосферу (по объему выброса) оказывает концерн «Норильский никель», выбросы которого составляют 10 % валового выброса загрязняющих веществ в атмосферу всей промышленности Российской Федерации. По количеству и составу газовых выбросов в Норильском районе в порядке убывания экологической опасности предприятия можно расположить в следующий ряд: никелевые заводы — медные заводы — хвостохранилища — склады пиррот тиновых концентратов — металлургический цех — аглофабрика. Особенностью районов расположения предприятий этого концерна является экологическая уязвимость природной среды, ассимилирующая способность которой в связи с неблагоприятными физико-географическими и природно-климатическими условиями в несколько раз ниже, чем в средних широтах. На Кольском полуострове, где имеется большая концентрация горных производств, активная поверхность хвостохранилища АНОФ-2 составляет 100 га. Пыле-ние рабочих пляжей любых хвостохранилищ может начаться через 7 суток после прекращения орошения (табл. 5.8). Таблица 5.8 Запыленность воздуха над Фиагдонским хвостохранилищем Место отбора проб воздуха Запыленность воздуха, мг/м3
ДО рекультивации после рекультивации Юго-восточный борт в 150 м в направлении с. Дзуарикау 10 0.45 Южный борт в 60-80 м 5.6 0,35 Северо-восточный бортв 10-15м 6,4. 0,40 Южный борт в 15-20 м отавтотрассы 52 0,35 Запыленность воздушного бассейна в районе деятельности горных предприятий зависит от многих факторов и составляет (мг/м3) на рудниках Кривого Рога — 0,3-1,2; Урала — 0,3-2,1; Джезказгана — 1-2,5; Зыряновском — 0,9-3; «Молибден» — 0,9; Квайсинском — 1 ■ Иультинском — 1,3; рудниках Балхашского ГМК — 1,5-2,9; Садонском и Ардонском — 1,3-2; «Ингулец» — 1,5-3 (ПДК составляет 0,5). Таким образом, выбросы пыли часто представляют наибольшую опасность и приводят к превышению ПДК в воздухе наиболее токсичных элементов 1-й группы опасности — Pb, Hg и Cd (табл. 5.9). Поэтому в атмосфере необходимо различать агрегатное состояние вредных веществ, которые могут находиться в воздухе в виде пыли, газов, паров, аэрозолей, а также в виде смеси паров и аэрозолей. Агрегатное состояние минеральных веществ в атмосфере обусловливает характер их неблагоприятного воздействия на биосферу. 233 Таблица 5.9 Кларки концентрации химических элементов в пыли молибден-вольфрамового ГОКа Источник пыли > 1000 1000-10 100-10 Карьер Bi As, Sb, Mo, Sn W, Pb, Zn, Cu, Ag Шахта Bi, Sb W, Mo, As Sn, Ag, Pb Дробилка Bi, Sb W, Mo, Pb, As Sn, Ag, Cu Участок погрузки редкометальных концентратов Bi, Sb,As W, Mo, Pb Ag, Zn, Sn, Cu Участок погрузки сульфидных концентратов Bi, As, Cd, Ag, Sb W,Mo, Pb Cu,Zn По способу образования пыль поступает в воздух в результате дезинтеграции (механического разрушения породы и руды, бурения, взрывания, дробления, сухого измельчения, сухой транспортировки и перетаривания горнорудных материалов). Возможен процесс образования пыли как дисперсной конденсации, возникающей при возгонке материалов (обжиге руд и т.д.). Источниками выброса пыли в атмосферу являются также поверхностная эрозия, испарение шахтных вод, вторичное дробление, транспорт, вынос пыли на спецодежде и т.д. По происхождению различают следующие виды пыли: • органические (растительные, животные, микроорганизмы); • неорганические (минеральные и металлические); • смешанные. В процессе проветривания рудников в атмосферу попадают взвешенные фракции пыли размером менее 2 мкм, доля которых достигает 50 %. На 1 м3 добытой руды приходится 0,2 кг пыли и до 40 л условной окиси углерода. Обычно на горных предприятиях дробление, классификацию, упаковку и транспортировку минералов осуществляют на земной поверхности с запы-лением атмосферы. Например, в цементной и известковой промышленности загрязнителями среды являются цехи обжига и помольный. В цехе подготовки сырья пылят дробилки и сушильные барабаны. Газы сушильных барабанов содержат 15-40 г/м3 пыли, а аспирационный воздух сырьевых мельниц — 40-50 г/м3. В цехе обжига пыль образуется в сушильных барабанах и цементных печах. В первом случае газы содержат 90-150 г/м3 пыли, во втором — 10-20 г/м3. В аспирационном воздухе цементных мельниц содержание пыли достигает 120 г/м3, а в составе уноса готового цемента — 6%. До 10 % цемента теряется при перевозке продукта в автосамосвалах открытого типа. Еще 5-10 % теряется при перегрузке цемента в расходные емкости на складах. Особую опасность представляет асбестонозная пыль, вызывающая специфическую реакцию организма. Распространенным источником загрязнения атмосферы являются цехи переработки геоматериалов в процессе приготовления асфальта, керамзитового гравия и пирита. К специфическим факторам, оказывающим вредное воздействие на биосферу при разработке урановых месторождений, относят: • ионизирующее излучение, источником которого являются радиоактивные элементы, находящиеся в рудах и породах, обнаженных горными выработками; • радиоактивный газ радон, содержащийся в атмосфере горных выработок, и дочерние продукты его распада; • радиоактивные минералы семейства урана, содержащиеся в виде пыли и аэрозолей в рудничной атмосфере. Основным источником радиоактивной опасности в урановых рудниках является радон и продукты его распада. Все остальные факторы (в том числе у- и |3-излучение в горных выработках, а также содержащиеся в рудничном воздухе долгоживущие радиоактивные аэрозоли, уран, радий и т.п.) имеют второстепенное значение. Выделение радона из руд и пород в атмосферу урановых рудников и карьеров определяется размерами эманирующих поверхностей, возрастом месторождения, содержанием урана и коэффициентом радиоактивного равновесия, трещиноватостью, структурой и плотностью горных пород, их температурой, влажностью и т.д. Радон поступает в рудничную атмосферу в основном с поверхности обнаженных рудных тел и вмещающих пород, кусков отбитой и транспортируемой руды, различных каналов (аэродинамически связанных с действующими горными выработками), а также из рудничных вод. В небольшом количестве он выделяется из витающей пыли и аэрозолей. Обычно загрязнение воздуха радоном и продуктами его распада вблизи ГМЗ не превышает ПДК. Основную долю радиоактивного загрязнения территории этих заводов и прилегающих территорий вносят аэрозоли. Но их концентрации слишком малы и не представляют опасности для биосферы. Существенную роль играют отходы уранового производства. Так, из-за пыления хвостохранилищ наблюдается радиоактивное загрязнение окружающей среды короткоживущими продуктами распада радона-222. Наибольшую опасность представляют рудные склады, отвалы забалансовых руд и металлосодержащих пород, где радон и аэрозоли разбавляются массами воздуха. Зоны загрязнения промплощадок, в пределах которых загрязненность атмосферы превышает фоновую, достигают 500-600 м. Территория, прилегающая к промплощадке, загрязняется при эксплуатации складов и транспортировке руд. Количественно уровень загрязненности составляет (18,5-25)10~2 Бк/л на расстоянии 100-150 м с наветренной стороны и (3,1-11,1)10"2 Бк/л — на расстоянии 200-250 м с подветренной. Влияние хвостохранилищ на окружающую среду соизмеримо с выбросами АЭС и намного превышает влияние урановых рудников. Таким образом, при разработке урановых месторождений атмосфера загрязняется пылеообразными и газообразными отходами, содержащими радиоактивные изотопы U238, U235, Th232. Источником загрязнения являются промплощадки рудников и зоны обрушения пород с выходом на земную поверхность. Уровень загрязнения атмосферы радоном и аэрозолями зависит от количества и дебита источников, характеристики выброса вентиляционных струй и т.д. Предприятия нефтяной и газовой отрасли выбрасывают в атмосферу значительные количества углеводородов и их производных (48 % от суммарного выброса в атмосферу), сероводорода, оксидов серы, углерода (33 и азота, токсичных и дурно пахнущих газов и пыли (20 %). В России ежегодно отраслью выбрасывается в атмосферу вредных веществ ~ 1 650 тыс. т. Основная доля выбросов (98 приходится на жидкие и газообразные вещества. Отраслью неудовлетворительно используется и попутный газ, извлекаемый при добыче нефти. Ежегодно теряется или бесполезно сжигается в факелах —7,1 млрд м3 нефтяного газа (около 20 % извлекаемого газа). Основная часть потерь приходится на месторождения Западной Сибири. Дополнительный ущерб атмосфере наносят аварии на буровых установках и платформах, а также на магистральных газо- и нефтепроводах. Так, прорыв нефтепровода в Новокуйбышевске в 1993 г. привел к загрязнению воздуха этилбензолом > 30 ПДК.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Загрязнение атмосферы» з дисципліни «Основи природокористування: екологічні, економічні та правові аспекти»
и азота, токсичных и дурно пахнущих газов и пыли (20 %). В России ежегодно отраслью выбрасывается в атмосферу вредных веществ ~ 1 650 тыс. т. Основная доля выбросов (98 