Загрязнение воздуха при добычи полезных ископаемых
Добыча полезных ресурсов неизменно приносит пользу людям и причиняет вред окружающей среде. Стоит рассмотреть, какие экологические проблемы возникают вследствие этого процесса.
Загрязнение атмосферного воздуха
Влияние добычи полезных ископаемых на окружающую среду всегда было негативным по причине загрязнения природных ресурсов. Из добываемого сырья по делу используется только 5%, остальная часть превращается в отходы. Они возвращаются в природу и наносят ей непоправимый ущерб.
Добыча минеральных ресурсов и горных пород приводит к выбросам в атмосферу углекислого газа, пыли, углеводородов и других химических соединений.
Это происходит за счет применения взрывчатых веществ на месторождениях. После взрывов в карьерах растет уровень запыленности атмосферы. Это неблагоприятно действует на солнечную радиацию, температуру воздуха и осадки.
Отвалы горных шахт или терриконы оказывают серьезное влияние на нижние слои воздуха. Их высота может достигать 80 метров, объем — до 1 миллиона куб. м. В России большое скопление терриконов отмечается на территории Челябинской области в районах активной добычи угля.
Породы, входящие в его состав, включают частицы углерода и серный колчедан, он же пирит, при разложении которого происходит выделение теплоты. Это приводит к возгоранию обвалов. Они могут гореть, не затухая, несколько месяцев подряд. При сгорании выделяется множество вредных газов и химических соединений, тем самым сильно загрязняя атмосферу.
В металлургической промышленности тоже образуется много отходов. На переработку отправляется в среднем 25% от их общего количества, остальная часть выбрасывается. В таких отходах содержится много токсических веществ, они способны мигрировать на большие дистанции — до 200 км.
При обработке железных руд выделяются вредные газы, которые, при попадании в атмосферу, вызывают парниковый эффект и кислотные осадки.
Особенно загрязненный атмосферный воздух наблюдается в районах, специализирующихся на черных металлах.
Для решения проблемы загрязнения атмосферы можно добывать минеральные ресурсы с использованием шахтного метода. Он подразумевает под собой закрытую, подземную разработку месторождений и добычу при помощи постройки шахт.
Деструкция почвенного слоя
Негативное влияние на состояние почв оказывает разработка полезных ископаемых. Все способы извлечения ресурсов заключаются в выемке сырья из земной коры. По этой причине в ней образуются полости, нарушается целостность. При строительстве шахт или карьеров для открытого метода добычи ресурсов часто происходит отчуждение земель на долгие годы. Это приводит к возникновению антропогенных форм рельефа на территориях в районе разработок — обвалам, оползням, карьерам.
При строительстве карьеров слой чернозема снимают и сбрасывают в отвалы. Таким образом, почва становится непригодной для хозяйственного использования. В Белгородской области, в районе Лебединского горно-обогатительного комбината, было уничтожено около 6 миллионов га плодородной земли. Мероприятия, направленные на ее восстановление, не смогли компенсировать такой серьезный урон. Чтобы решить эту проблему, необходимо организовывать транспортировку чернозема и его распределение на бесплодных местностях рядом с истощенными рудниками.
Еще одно негативное последствие добычи полезных ресурсов — загрязнение сельскохозяйственных территорий. Чаще это происходит в процессе транспортировки ископаемых. Пыль распространяется на большие площади и осаживается в почвах и на растениях. Особенно такие выбросы высоки при горнодобыче. В результате образуются техногенные аномалии, где содержание железа и цинка в почве превышает норму в 2-3 раза. На местах сильного запыления земли запрещено разбивать пастбища, рекомендуется отступить на расстояние 8-10 км от карьеров.
Вредные вещества, проникающие в почвы, бывают токсичны. Они попадают сначала в растительность, затем в организм человека с пищей. Рядом с месторождениями магнезита в радиусе 30 км образовывается пустошь — живые существа погибают из-за смены кислотно-щелочного состава почв в таких местах.
Постоянная добыча полезных ископаемых приводит к регулярному уменьшению их запасов и истощению недр земли. В составе руд наблюдается снижение металлов, из-за чего увеличиваются объемы добычи. Как итог, наблюдается рост отходов, вредящих литосфере.
Загрязнение водного пространства
Один из результатов добычи полезных ресурсов — истощение и осушение водоемов, их загрязнение. На месторождениях каменной соли образуются галитовые отходы — побочный продукт производства хлорида калия. С осадками они попадают в водоемы, которые используют для подачи питьевой воды в близлежащие населенные пункты.
При добыче угля на территориях, расположенных вблизи месторождений, всегда откачиваются подземные воды. По этой причине происходят следующие вещи:
- воронкообразное понижение уровня подземных вод — возникает после их откачки;
- пересыхание родников и небольших рек;
- исчезновение ручьев.
Предприятия угольной промышленности также сбрасывают много сточных вод. В результате их функционирования истощаются запасы подземных водных ресурсов из-за осушения и использования месторождений угля.
Поверхностные водоемы загрязняются сбросами неочищенных сточных вод с карьеров и шахт. В них попадают соли, токсические вещества, отходы и металлы.
По причине загрязнения водного пространства исчезают целые экосистемы. Погибают микроорганизмы, рыба и прочие обитатели водоемов. Для людей тоже существует определенный вред — зараженная вода используется в бытовых целях. Чтобы снизить уровень загрязнения водных ресурсов, необходимо уменьшить количество сточных вод, усовершенствовать систему их очистки.
Влияние на флору и фауну
Деятельность горнодобывающей отрасли связана с образованием отходов. В их составе встречаются горные породы, обедненные руды и химические вещества. При извлечении из-под земли, они вступают в химические реакции, не поддающиеся контролю. В результате это может привести к серьезным последствиям для экологии.
В местах добычи пропадают растения, нарушается привычная среда обитания живых существ. Не все животные и насекомые способны адаптироваться к перемене условий, в результате чего они покидают эти места или погибают. С учетом бурного развития добывающей деятельности человека это станет большой проблемой в вопросах охраны природы и ее обитателей.
При освоении месторождений минеральных ресурсов из-за нарушения растительного покрова разрушаются пастбища, что приводит к дефициту пищи для скота. Процесс разработки мест добычи ресурсов подразумевает загрязнение пылью и сточными водами больших территорий радиусом до 30 км. Вредные вещества, при попадании на землю, уничтожают все живое на своем пути. После этого перестает расти трава, деревья, кустарники. В результате в поисках пищи мигрируют целые популяции.
Для компенсации вреда, причиненного человеком флоре и фауне, необходимо удобрять почвы, регулярно высаживать леса и организовывать пастбища вдали от мест разработок.
Отсутствие мер по решению проблем, возникающих при добыче полезных ресурсов, усугубляет ситуацию. Экологическая обстановка определяет не только качество окружающей среды, но и состояние здоровья людей. При серьезных масштабах ущерба, нанесенного человечеством природе, еще существует возможность вернуть ей первоначальный вид.
Источник
Антропогенное загрязнение воздушного бассейна. В последний период существенно увеличилось антропогенное загрязнение атмосферы, под которым понимается поступление в нее и насыщение ее веществами, обычно отсутствующими или содержащимися в ней в меньших количествах, что может привести:
· к ухудшению качества атмосферы;
· нарушению экологического баланса и естественных процессов в биосфере;
· ухудшению условий жизнедеятельности общества;
· причинить вред здоровью людей.
К антропогенным источникам загрязнения относятся:
· автомобильный и железнодорожный транспорт;
· тепловые и энергетические установки, работающие на твердом или жидком топливе;
· промышленные предприятия различного рода;
· пахотные земли;
· воздушный транспорт, космонавтика и пр.
Источники выбросов вредных веществ в атмосферу подразделяют на организованные и неорганизованные, стационарные и передвижные.
Организованные промышленные выбросы в атмосферу обусловлены деятельностью промышленных и коммунально-бытовых котельных; сушильных установок обогатительных, агломерационных и брикетных фабрик; системы аспираций обогатительных и брикетных фабрик, углесортировок и зданий промышленного комплекса, систем аспирации заводов.
Основными источниками неорганизованных промышленных выбросов в атмосферу являются открытые склады полезных ископаемых и продуктов обогащения; горящие породные отвалы; хвостохранилища обогатительных фабрик; технологическое и транспортное оборудование; взрывные работы на разрезах и карьерах.
К стационарным источникам загрязнения окружающей среды относят промышленные и коммунально-бытовые котельные, сушильные установки и аспирационные системы, горящие породные отвалы, вентиляторы главного проветривания.
К передвижным источникам загрязнения относят автотранспорт, экскаваторы, бульдозеры, работающие на бензине или дизельном топливе.
Основными вредными веществами, выбрасываемыми в атмосферу, являются твердые — угольная, рудничная и породная пыль, зола, сажа; газообразные — сернистый ангидрид, сероводород, оксиды азота и углерода, углеводороды.
Общая тенденция изменения показателей по охране атмосферы, например, в угольной отрасли, согласно данным МНИИЭКО (б. ВНИИОСуголь) показывает, что количество образующихся вредных веществ в 1980 г. составило 4,94 млн. т, в 1990 г. — 5,61 млн. т, в том числе твердых соответственно 3,91 и 4,54 млн. т, а газообразных 1,03 млн. т и 1,06 млн. т, количество улавливаемых и обезвреживаемых вредных веществ в 1978 г. составило 3,1 млн. т, в 1990 г.- 4,13 млн. т, из них твердых соответственно 3,09 и 4,12 млн. т, т.е. степень улавливания вредных веществ в 1990 г. составила 73,6 , из них твердых — 90,8, а газообразных всего — 0,6 .
Наиболее важными характеристиками выбросов являются качественный состав, определяемый видом производства и его технологией, концентрация загрязняющих веществ, мощность выброса — количество вещества, выбрасываемое за единицу времени.
При подземной разработке состав воздуха, поступающего в подземные горные выработки, изменяется в результате поступления газов, содержащихся в горном массиве; окислительных процессов; ведения взрывных работ; рудничных пожаров; пылеобразования при разрушении горных пород и полезного ископаемого; взрывов метана и пыли.
В результате перечисленных процессов в воздух выделяются вредные ядовитые примеси: углекислый газ, оксид углерода, сероводород, оксиды азота, сернистые газы, метан, водород, тяжелые углеводороды и др. В отдельных рудниках встречаются аммиак, пары мышьяка и ртути, цианистый водород и различные альдегиды.
Различаются естественные и производственные факторы, определяющие эмиссию вредных веществ в атмосферу. В качестве естественных факторов являются вмещающие горные породы и полезные ископаемые, окислительные процессы, шахтные и карьерные воды. Основным производственным фактором является использование взрывчатых веществ при ведении горных работ.
При разработке угольных месторождений преобладающими являются естественные факторы, а рудных — производственные, среди которых преобладающий объем приходится на выхлопные газы, применяемого самоходного оборудования и буровзрывные работы.
В шахтах основная масса углекислого газа (90-95%) образуется при окислении древесины и угля, разложении горных пород кислыми рудничными водами, выделении углекислого газа из угля и пород. Определяющим фактором является длина горных выработок и объем выработанного пространства. Состав и дебит газа, выделяющегося из горного массива, определяется газовой зональностью месторождения, глубиной разработки и объемом добычи.
Основным источником загрязнения оксидом углерода являются рудничные пожары, взрывы угольной пыли и метана, взрывные работы.
Особую опасность представляют пожары от самовозгорания углей, так как затруднено их обнаружение.
Сероводород в шахтах выделяется при гниении органических веществ, разложении водой сернистого колчедана и гипса, а также при пожарах и взрывных работах.
Сернистый газ выделяется в небольших количествах из пород и угля вместе с другими газами.
Основным газом, выделяющимся из угля и вмещающих пород, является метан, в незначительных количествах могут содержаться тяжелые углеводороды. Если угольные пласты подвергались термометаморфизму (Норильское месторождение), содержание тяжелых углеводородов значительно увеличивается. Основная часть метана в угольных пластах находится в связанном состоянии, в свободном не более 10-15%. При разрушении угля в первую очередь интенсивно выделяется свободный газ, а затем десорбируется связанный. Различают обыкновенное, суфлярное и внезапное выделение метана.
Основным источником загрязнения атмосферы пылью при подземной разработке является поверхностный комплекс шахт и рудников. Наибольшее пылевыделение приходится на процессы, связанные с транспортированием, сортировкой, дроблением, складированием и отгрузкой полезного ископаемого. Максимальная запыленность наблюдается в местах перегрузки. Так, например, над поверхностью угольного склада запыленность воздуха достигает 70 мг/м3, а в местах пересыпки колеблется от 125 до 160 мг/м3. При отсутствии мер пылеподавления в местах выгрузки угля из бункера она может достигать нескольких тысяч миллиграмм в одном кубическом метре. На интенсивность пылеобразования значительное влияние оказывают фракционный состав, физико-механические свойства, влажность, скорость воздушного потока и ряд других факторов.
При разработке месторождений полезных ископаемых на поверхность извлекается и порода. Технологическая цепочка, обеспечивающая ее выдачу, прием, погрузку, транспортирование и отвалообразование, формирует породный комплекс, являющийся весомым источником загрязнения атмосферы не только пылью но и газами.
При разработке угольных месторождений выдаваемая на поверхность порода содержит горючие вещества (уголь, углистые сланцы, пирит), доля которых колеблется от 5 до 30%. В благоприятных термодинамических условиях (доступ кислорода и аккумулирование тепла) процесс окисления горючих компонент переходит в самовозгорание.
При открытой добыче полезных ископаемых по характеру действия источники загрязнения подразделяются на периодические (взрывные работы) и непрерывно действующие. По геометрическим параметрам выделяют точечные, линейные и равномерно распределенные источники.
Одним из наиболее интенсивных источников загрязнения атмосферы являются массовые взрывы на карьерах, в результате которых образуется пылегазовое облако объемом 15-20 млн.м3. В радиусе 2-4 км рассеивается от 200 до 500 т мелкодисперсной пыли, содержащей 93,6-99,6% частиц размером менее 5 мкм. Значительное количество мелкодисперсной пыли образуется при бурении скважин и погрузке горной массы.
Буровые станки шарошечного бурения без пылеулавливания выделяют в атмосферу до 2200 мг/с, с водяной промывкой — 3-5 мг/с, пневмоударного с пылеулавливанием — до 30 мг/с. При выемке угля роторным экскаватором — 8000 мг/с, при погрузке экскаватором — 6000 мг/с.
Одним из основных источников запыления атмосферы при производстве горных работ являются внутрикарьерные дороги, запыленность воздуха в районе которых в среднем составляет 100 мг/м3. Загрязняют воздух отработанными газами также технологические машины и механизмы: бульдозеры, скреперы, погрузчики, тракторы и пр. Около половины выбрасываемых в атмосферу вредных веществ приходится на промышленные и коммунально-бытовые котельные.
В атмосферу поступает значительное количество других газообразных и аэрозольных веществ из антропогенных источников, например в млн.т/год :
· аммиака – 4;
· оксида углерода — 300;
· метана — 100;
· соединений серы – 70;
· углеводородов — 50
Длительность пребывания в атмосфере этих веществ и соединений относительно невелика — от нескольких дней до нескольких лет. Суммарное количество веществ, поступающих ежегодно с поверхности Земли от естественных источников и образующих аэрозоли* в атмосфере, составляет 800 –2200 млн. тонн. В результате антропогенной деятельности добавляется еще от 200 до 400 млн. тонн частиц. Средняя продолжительность пребывания аэрозольных частиц в атмосфере составляет около 10 дней. По расчетам специалистов в атмосфере постоянно содержится 30-70 млн. тонн аэрозолей.
Аэрозоль — дисперсная система, состоящая из частиц твердого тела или капель жидкости, находящихся во взвешенном состоянии в газовой среде обычно в воздухе.
Размеры твердых частиц, выбрасываемых в атмосферу, могут быть различными. Тяжелые крупные частицы, как правило, недолго остаются в атмосфере и выпадают вблизи источника их образования. Мелкие частицы образуют пыль, способную в течение длительного периода находиться в атмосферном воздухе во взвешенном состоянии. Характеризуя дисперсность пыли, выделяют по крупности частиц грубую (d>10 мкм),мелкую пыль(d = 1-10 мкм) и дым (d < 1 мкм),где d — диаметр частицы.
Выбросы радиоактивных веществ в атмосферу наиболее опасны для всего живого на Земле, они попадают в воздушный бассейн с дымовыми газами тепловых электростанций, газопылевыми выбросами некоторых производств, при авариях на атомных электростанциях. Находясь в атмосфере от нескольких месяцев до нескольких лет, радиоактивные вещества переносятся на большие расстояния. Выпадая с атмосферными осадками в виде радиоактивных дождей, они воздействуют на человека, животные организмы и растительность. Известны случаи заболевания людей и их гибели в результате такого воздействия.
Установлено, что основными антропогенным и источниками загрязнения воздушной среды являются:
· тепловые электростанции, выбросы которых составляют 43 % всего количества выбросов, поступающих в атмосферу;
· Выбросы предприятий черной металлургии составляют 14,7%;
· нефтяной промышленности — 10,8 % ;
· предприятий цветной металлургии — 8,4 %;
· прочих промышленных предприятий и транспорта — 23,1 %.
Загрязнение почв и воды свинцом, содержащимся в выхлопных газах автомобилей, происходит в непосредственной близости от дорог.
Нарушение или даже полная деградация растительного покрова наблюдается в радиусе 4-15 км от теплоэлектростанций и металлургических предприятий.
В последний период проявился так называемый «феномен высокой трубы», характерный для промышленно развитых стран Северной Америки и Западной Европы. При выбросах загрязняющих веществ через очень высокие трубы (300-350 м) на территории, прилегающей непосредственно к предприятию, содержание вредных веществ в воздушной среде может и не превышать допустимых пределов. Однако общее количество загрязняющих веществ в атмосфере от этого не уменьшается, они только рассеиваются на большие расстояния, что приводит к ухудшению экологической обстановки в отдаленных районах. Так, выбросы промышленных предприятий США приводят к загрязнению воздушной среды в Канаде, загрязняющие вещества от промышленных предприятий ФРГ и Англии переносятся в Швецию и Норвегию.
Загрязнение атмосферы наносит огромный вред здоровью людей. Подсчитано, что в США вследствие загрязненности воздуха только за пять лет возможно:
· не менее 25 тыс. случаев преждевременной смерти;
· 160 млн. чел-дней, потерянных на производстве из-за легочных и сердечных заболеваний;
· около 50 млн. приступов астмы;
· 2-4 млн. острых респираторных заболеваний и т.д.
Охрану атмосферного воздуха осуществляют по различным направлениям:
· биологическому (проведение работ по воспроизводству природных ресурсов, охрана их от истощения),
· технологическому(совершенствование технологических процессов, систем очистки, организация безотходных производств),
· экономическому (планирование охраны, ее материально-техническое обеспечение, повышение материального стимулирования за выполнение природоохранных мероприятий);
· санитарному (применение мер по оздоровлению окружающей среды
· организационному (организация рационального использования воздушного бассейна и контроля за его состоянием и охраной);
· идеологическому (проведение эколого-воспитательной работы, улучшение экологической подготовки кадров);
· правовому (осуществление системы предупредительных, запретительных, восстановительных, контрольных, карательных и поощрительных законодательных мер, направленных на сохранение оптимального качества воздушной среды).
Все эти направления взаимосвязаны между собой и дополняют друг друга.
Рассматривая мероприятия, относящиеся к наиболее важному технологическому направлению, необходимо выделить следующиеих группы:
• снижение валового количества загрязнителей, поступающих в атмосферу, что достигается посредством перевода технологических процессов на замкнутые циклы (без выделения вредных веществ в атмосферу), улучшение качества топлива, совершенствование топливного баланса и т.д.;
• рассеивание, обработка и нейтрализация вредных выбросов, что обеспечивается сооружением на промышленных предприятиях и тепловых электростанциях сверхвысоких труб (300 м и более), очистных сооружений (фильтров и пылеуловителей), бактериальным разложением и растительным поглощением загрязнителей;
• рациональное размещение предприятий — источников вредных выбросов с учетом природной обстановки и потенциальной возможности загрязнения воздуха.
Источник