CC BY
33
СЕМИНАР 10
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2000"
МОСКВА, МГГУ, 31 января - 4 февраля 2000 г.
© В.И. Папичев, А.Н. Прошляков, 2001
УДК 622:581.5:551
В.И. Папичев, А.Н. Прошляков
ОЦЕНКА ТЕХНОГЕННОЙ НАГРУЗКИ ГОРНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ НА АТМОСФЕРУ ПРИЛЕГАЮЩИХ ТЕРРИТОРИЙ
В
настоящее время существует множество различных методов и показателей оценки техногенной нагрузки, оказываемой в результате антропогенного воздействия на отдельные компоненты природной среды или их совокупность. Большинство из них в той или иной степени содержит элементы субъективизма, избежать которого предполагается с использованием подхода, предложенного в работе [1].
Техногенная нагрузка, оказываемая предприятием или его объектом на окружающую среду в общем виде выражается зависимостью:
И = Иp/R + (Wp/R)Km (1)
где И - техногенная нагрузка предприятия; Ир
- количество (масса, площадь) изъятого из природной среды ресурса; Wp - количество (масса, объем) отходов, поступивших в природный ресурс; Кт - коэффициент токсичности отходов; R - количество (масса, объем, площадь) ресурса в пределах оцениваемой площади.
Первое слагаемое формулы (1) представляет собой долю изъятого ресурса из его запасов на рассматриваемой территории, второе - долю опосредованно изъятого ресурса в результате изменения его качества при внесении в этот ресурс инородных веществ.
Применительно к оценке техногенной нагрузки на атмосферу формула (1) примет следующий вид:
Ивозд = Мвп /Мвозд + (Мв /Мвозд )кт (2)
где Мвп - масса атмосферного воздуха, потребляемого предприятием за рассматриваемый период,
т; Мвозд - масса атмосферного
воздуха, содержащегося в приземном слое атмосферы на оцениваемой территории, т; Мв -
масса выбросов предприятия в атмосферу за рассматриваемый
период, т; Кт - коэффициент
токсичности выбросов предприятия в атмосферу.
Рассчитываемая по формуле (2) нагрузка может быть выражена как в долях единицы, так и в процентах.
Первая составляющая формулы (2) характеризует нагрузку, оказываемую предприятием на атмосферу в месте потребления воздуха, т.е. на территории предприятия, вторая составляющая представляет собой неравномерно распределенную на рассматриваемой прилегающей территории района нагрузку.
Дифференциация нагрузки по прилегающей территории производится с помощью автоматизированной системы, реализующей известные методики расчетов рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере. Масса отходов поступивших в результате выбросов предприятия или его объекта в атмосферу в ту или иную точку прилегающей территории, может быть выражена через содержание в воздухе веществ, достигших этой точки, по формуле:
Мв = С phS, мг (3)
где Ср - расчетное содержание примесей в атмосфере, мг/м3; h - высота слоя воздуха, на который распространяется значение Ср, м; S
- площадь территории, на которую распространяется значение Ср, м2.
Масса воздуха в приземном слое, на который распространяется оценка нагрузки, рассчитывается по формуле
Мвозд = , кг (4)
где у - плотность воздуха (у = 1,293 кг/ м3или 1,293-106 мг/м3).
Таким образом, формула нагрузки на воздушный бассейн в заданной точке местности примет следующий вид
И, = (С^ /$Ш6 Ж = СрК‘„ /(1,293 • 106)
(5)
или
И, = СрКвт/(1,293 • 104), %
(6)
■ в т
Для расчета Квт используется следующая формула:
Горные объекты, как источники пылевыделе-ния, разделены на четыре типа : точечные, площадные, линейные и объемные. Характер изменения загрязнения атмосферы и нагрузки на атмосферу прилегающих территорий для площадных источников рассмотрен на примере отвала «Бродок» рыхлой вскрыши.
кт = (і а
і=1
р) / (і р),
(7)
где А{ - показатель относительной агрессивности различных примесей, входящих в состав пыли, усл. т/т (определяется по [2]); р - доля приме/О/
си, (7о,
Вопрос о том, какая величина Ив (формулы 5, 6) может приниматься значимой, а какую не следует принимать во внимание, иначе говоря, какая величина Ив является граничной, начиная с которой следует считать, что на атмосферу оказывается нагрузка, решается следующим образом.
Пыль различных источников имеет различное содержание и состав вредных веществ и, следовательно, различную агрессивность. В этой связи границу нагрузки целесообразно рассчитывать в зависимости от ПДК оксида углерода, принимаемого обычно в качестве нормирующего вещества, т.е. при значении коэффициента токсичности, равного 1.
Тогда граничная величина нагрузки, рассчитываемая по формуле (6), составит
Ивгр = Ссо -1 /(1,293 -104) = 3 -1 /1 = 0,00023, %
Предложенный подход использован нами для оценки техногенной нагрузки, оказываемой на атмосферу прилегающих территорий, некоторыми объектами Лебединского ГОКа КМА. Характер распространения пыли от объектов зависит от их типа и технологических параметров.
Таблица 1
КОЭФФИЦИЕНТ ТОКСИЧНОСТИ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ ОТВАЛА «БРОДОК»
№ Наименование элементов Отвал «Бродок»
Р, (%) А (і), (т/т) Результат, (%)
1 Медь (Си) 0,001 447,21 0,44721
2 Цинк (2п) - - -
3 Свинец (РЬ) 0,0005 22360,65 11,180325
4 Никель (№) 0,0004 5477,22 2,190888
5 Кобальт (Со) - - -
6 Хром (Сг) 0,003 10000 30
7 Ванадий (V) 0,001 2738,61 2,73861
8 Молибден (Мо) - - -
9 Ртуть(^) - - -
10 Марганец (Мп) 0,015 2236,06 33,5409
11 Сурьма ^п) - - -
12 Барий (Ва) - - -
13 Титан (Ті) 0,03 6,32 0,1896
14 Литий (Ьі) - - -
15 Ниобий (№) 0,001 6,32 0,00632
16 Иттрий (У) 0,001 20 0,020
293•10 4 Цирконий (2г) 0,02 14,17 0,2834
18 Триманий (Се) - - -
19 Г аллий (Са) 0,0013 14,14 0,018382
20 Фосфор (Р) - - -
21 Стронций ^г) 0,05 48 2,4
22 Двуокись^Ю2) 76 33,93 2578,68
23 А1203 5,52 33,94 187,3488
24 Fe2O3 7,02 46,47 326,2194
25 FeO 2,5 46,47 116,175
26 СаО 7,70 19,58 150,766
27 MgO 1 27,38 27,38
99,86 3469,58
К тв = 3469,58 / 99,86 = 34,74
Отвал рыхлой вскрыши расположен рядом с рекой Осколец, окаймляющей его с северной стороны. На востоке находится город Старый Оскол, а на северо-западе на удалении 400 м поселок Лукьяновка.
Общая запыленность воздуха Ср складывается из пыли, поступающей в процессе отвалообра-зования при разгрузке из транспортных средств и планировки поверхности (С р2 ) ив результате сдувания ветром с поверхности сформированного отвала (Ср1):
Таблица 3
КОЭФФИЦИЕНТ ТОКСИЧНОСТИ ВЫБРОСОВ ПЫЛИ В АТМОСФЕРУ ПРИ МАССОВЫХ ВЗРЫВАХ В ЛЕБЕДИНСКОМ КАРЬЕРЕ
№ Наименование элементов Массовый взрыв в карьере
Р, (%) А (і), (т/т) Результат, (%)
1 Медь (Си) 0,001 447,21 0,44721
2 Свинец(РЬ) 0,003 22360,65 67,08195
3 Марганец (Мп) 0,008 2236,06 17,88848
4 №2 О 0,57 15,17 8,6469
5 Р2О5 0,213 115,47 24,59511
6 К2О 0,57 3,6 2,052
7 Двуокись^іО2) 43,09 33,93 1462,0437
8 А12О3 1,73 33,94 58,7162
9 Fe2O3 29,15 46,47 1354,6005
10 FeO 16,2 46,47 752,814
11 СаО 1,81 19,58 35,4398
12 МеО 3,08 27,38 84,3304
13 ТіО2 - - -
14 S - - -
96,42 % 3868,65 %
К тв = 3868,65 / 96,42 = 40,12
Таблица 4
ИОИвЮИНИЕНТЕЗДНЕГОДШЛЙП ЗАГЫРПОЕННОГЫИШОЗДУХА И НАГРУЗКИ НА ВОЗДУШНЫЙ ВАШМОШЙЕВУ ВЕЕРЕДИАГАШГМСНАГДРЮЛЛНИИЯЭТ ОТВАЛА
о (Я; ® :тояцщм вала-эле ейОнамвдеш ментов сдува е атмосфабрМа і :рупног ЙгрЯМЗДИЯ Суммарное загрязнение пыли, мг/м3 Нагрузка, %
нИЯ, ^%гуи А (І , (ТТмос ферыульратгр%)
1 м да (г ч с отв їла, мг/м 721 ки
і и 5, 726 ШТ 44 7,21 0,9465386 3 6,672722 0,035841
2 )Сдинец (РЬ) 5, ?40,0025 223 60,65 0.23б64(71625 5,586439 0,030006
3 30М&рган ец (Мп) 5, )11б,)]95 223 6,06 0,108009409 5,119669 0,027499
4 4эда? О 4, 38227.3 . 0,06035- 4,742624 0,025474
500 4, 359839 0,037714 4,397553 0,023620
5 б0?°з 4, 0596Ґ.8 0,0?578- 4,085389 0,021944
6 70$О з, 79279.5 - 0,018994 3,811789 0,020474
7 803°уоки< 3, о .л >5354700 33 ,93 0,0141831; ,22 3,567788 0,019163
8 ^оз 3, 3193=3.1 3' 94 0,0l4pз^з 414 3,331185 0,017893
1 000 3, 090956 0,009336 3,100292 0,016652
9 - 0^^03 1. )539# 46 ',47 o.oб23;2з7321 1,555917 0,008357
10 3 0В?0 0, 7808^^ 46 ',47 0,0050^817 0,781907 0,004200
11 4 0со 0, 39241(2 1е '58 0,00057і9?96 0,393068 0,002111
5 1 л ~ 0<?т0О 0, 197275 Л' 1 '’А 0,000379. 0,197645 0,001062
05300— 0, )99l35 2. ,38 0,000257 52 0,099413 0,000534
0 0 0 0 0,й9<і^388 % 0’т349о/° 0,050027 0,000269
8 0К,0Р = 38 !99,34 / 99#=! 5(9530 0,000145 0,025195 0,000135
900,0 0,012591 0,000114 0,012705 0,000068
1000,0 0,006328 0,000093 _ 0,006421 0,000034
Ccp, мг / м
-Сер ( V = 4.3 м/с , ветер -
среднегодовой) -Сер ( V = 4.3 м/с , ветер - з)
-Сер ( V = 20 м/с, ветер - з )
5100 м
Ив,%
0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 0,000 11
—О— Нагрузка на воздух Ив (%) ( V = 43 м/с , ветер -среднегодовой) —□—Нагрузка на воздух Ив (%) ( V = 43 м/с , ветер - —д—Нагрузка на воздух Ив (%) ( V = 20 м/с , ветер - — — Граничная величина ( %)
00 16 00 2100 2600 3100 3600 41 00 4600 5100 ^
Ср = Ср1 + Ср2, мг/м3 (9)
Для вычисления первого слагаемого (Ср1) может быть использована формула, предложенная в ВНИИБТГ [3]; второго - рекомендации авторов работы [4]:
Расчет коэффициентов токсичности выбросов в атмосферу представлен в табл. 1.
Результаты расчетов среднегодовой запыленности воздуха и нагрузки на воздушный бассейн в направлении
Рис. 1. Загрязнение атмосферы при взрывных работах в карьере при различной скорости ветра
Рис. 2. Нагрузка на атмосферу от взрывных работ в карьере поселка Лукьяновка представлены в табл. 2.
0,0
Ccp, мг / м3
Анализ представленных в табл. 2 данных свидетельствует о том, что граница ПДК по пыли располагается на расстоянии прибл. 550 м от отвала, т.е. в части поселка Лукьяновка, строения которого начинаются на расстоянии 400 м. от отвала, среднегодовая запыленность воздуха имеет величину большую ПДК. Причем граница ПДК по пыли, образующейся в результате разгрузки в отвал, располагается всего в нескольких метрах от отвала. Граница нагрузки на воздушный бассейн распространяется на расстоянии 700 метров от отвала. Таким образом пос. Лукьяновка полностью попадает в зону влияния нагрузки от этого горного сооружения.
Наибольшая часть выносимых из карьера пыли и газа, опасных для атмосферы прилегающих территорий, приходится на массовые взрывы, представляющие собой объемный источник выбросов. После выноса пылегазового облака из карьерного пространства его перенос осуществляется в направлении движения воздушных потоков. Для определения концентрации пыли у
Рис. 3. Загрязнение атмосферы фабрикой крупного дробления
Рис. 4. Нагрузка на атмосферу от фабрики крупного дробления
поверхности Земли в момент прохождения пылегазового облака может быть использована формула, предложенная ВНИ-ИБТГ [3]:
Для расчета нагрузки от взрывных работ в карьере на атмосферу прилегающей территории рассчитаны коэффициенты токсичности (табл. 3).
Характер изменения атмосферы и нагрузки на атмосферу прилегающих территорий в результате взрывных работ на Лебединском железорудном карьере показан на рисунках 1, 2.
Дробильные комплексы по характеру выбросов пыли в атмосферу относятся к точечным источникам.
При расчете концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах точечных источников, используется методика, разработанная Госкомгидрометом СССР
[5].
Характер изменения загрязнения атмосферы и нагрузки на атмосферу в результате выбросов точечного источника рассмотрена на примере фабрики крупного дробления Лебединского ГОКа. Коэффициенты токсичности выбросов фабрики для атмосферы представлены соответственно в табл. 4.
Загрязнение атмосферы с удалением от фабрики представлено на рис. 3, 4.
Предлагаемый метод может быть использован для получения количественной прогнозной оценки техногенной нагрузки, оказываемой тем или иным объектом или совокупностью объектов на прилегающую территорию в среднем за год или в течение любого интересующего исследователя промежутка времени.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чаплыгин Н.Н., Папичев В.И. Г орная экология в исследованиях ИПКОН РАН//Г орный вестник, 1997, № 5, с. 86-92.
2. Временная типовая методика определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятия и оценки экономического ущерба, причиняемого народному хозяйст-
ву загрязнением окружающей сре-ды./М.: Экономика, 1986 г. С. 94.
3. Борьба с пылью на открытых горных работах/ А.И. Лобода, Б.Н. Ребристый, В.Ю. Тыщук и др.- К.: Тэхника, 1989, 152 с.
4. Никитин В.С., Битколов Н.З. Проветривание карьеров. М., Недра, 1975 г., 256с.
5. Методика расчета концентрации в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД -86). Общесоюзный нормативный документ. Госкомгидромет СССР, 1987, 94 с.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
✓----------------------------------------------------------------------------------7
Папичев Валерий Иванович - ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук,
Институт проблем комплексного освоения недр РАН.
Прошляков Алексей Николаевич - научный сотрудник, Институт проблем комплексного освоения недр РАН.
