Научная статья на тему 'Загрязнение атмосферного воздуха сернистым газом от шахтных терриконников'

Загрязнение атмосферного воздуха сернистым газом от шахтных терриконников Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
108
7
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Д Н. Калюжный, С А. Давыдов, Л Г. Дукарская, М Б. Аксельрод

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Загрязнение атмосферного воздуха сернистым газом от шахтных терриконников»

и т. п. Шкафы, гардеробы заменяются специально устроенными нишами и т. п. Жилые дома старого типа покрыты плоской крышей и не имеют фундамента.

Несомненно, что эти и ряд других особенностей могут отражаться на санитарном состоянии жилищ, и на состоянии здоровья жителей.

2. В целях активного вмешательства в дело санитарного благоустройства колхозов в Узбекской ССР при их реконструкции или новом строительстве необходимо проводить местные санитарные обследования и изучение существующих элементов санитарного благоустройства как в старых, так и во вновь построенных сельских населенных пунктах, накопляя опыт и содействуя внедрению новых санитарно-бытовых приемов и навыков.

Ъ Ъ

Д. Н. Калюжный, С. А. Давыдов, Л. Г. Дукарская и М. Б. Аксельрод

Загрязнение атмосферного воздуха сернистым газом от шахтных терриконников

Из Украинского института коммунальной гигиены

Добывание угля связано с образованием отвалов пустой породы, которая обладает способностью самовозгорания с выделением в атмосферу сернистого газа.

Украинский институт коммунальной гигиены поставил перед собой задачу изучить загрязнение атмосферного воздуха сернистым .газом в районе расположения угольных шахт и научно обосновать защитные зоны между терриконниками и жильем применительно к условиям Донбасса.

Для улучшения качества добываемого угля применяется его обогащение путем углемойки на обогатительных фабриках и ручной сортировки. Отборка породы производится непосредственно в шахте, откуда порода выдается на поверхность шахты и образует отвалы конусообразной формы, так называемые терриконники, достигающие 80—100 м высоты. Вместе с пустой породой на терркконник попадает уголь, а также серный колчедан.

В зависимости от состава ископаемых углей, а также от характера подстилающих пород и покрывающей угольные пласты кровли в терри-коннике могут находиться: 1) глинистые сланцы, представляющие собой соединения окиси алюминия, кремнезема, железа, кальция и магния; 2) песчаные сланцы; 3) углистые сланцы, содержащие породы, насыщенные угольным веществом; 4) серный колчедан и 5) уголь.

Органическая часть ископаемых углей состоит из углерода, водорода, кислорода, азота и серы. Кроме того, уголь содержит неорганическую серу в виде пирита и маркезита и сульфатной серы. Содержание общей серы в донецких углях колеблется от 0,5 до 5%. При этом следует указать, что одни и те же пласты обладают неодинаковыми качествами на площади всей шахты, что !в значительной мере определяет различную интенсивность горения отвалов на1 отдельных этапах эксплоа-тации шахты.

Сущность самовозгорания углей или пород, содержащих уголь, заключается в том, что уголь сорбирует на своей поверхности из воздуха молекулярный кислород, который образует с углеродом нестойкое пер-оксидное соединение. Последнее легко разлагается, выделяя при этом активный кислород, окисляющий уголь и превращающий последний в богатые кислородом стойкие соединения. Так как процесс этот— " экзотермический, то он сопровождается повышением температуры,

ускоряющим процесс окисления, что в конечном счете приводит к самовозгоранию. Усиление процесса самовозгорания углей, наблюдающееся после дождей, особенно если они сопровождаются грозами, объясняется смачиванием угля водой, содержащей растворенный озон.

Средние показатели ■ Максимальные •>

-----Минимальные

0.52

00Q______________-

,10? 046 ~0~07'

016 / ,027

022 0.19 -.0.10

500 1000 1500

Расстояние от шахты в м

Рис. 1

7ПП0

10

3 ■

в ■

1

7

«м §

* <а

•3

Средние показатели ----Максимальные -

В результате горения органической серы и пирита получается сернистый газ.

Днем при горении породы на поверхности терриконника виден дым, меняющий свою интенсивность в зависимости от скорости горения и дисперсности выделяемых аэрозолей; ночью же можно заметить фиолетовое свечение и временами языки пламени.

Наши исследования были проведены в 1948 г. на трех шахтах Сталинской области и на двух шахтах Ворошиловградской области с различной интенсивностью горения терриконников.

Пробы воздуха отбирались с подветренной стороны на расстоянии до 2 км переносными аспираторами, к которым присоединялись три последовательно соединенные поглотителя Петри с 10 мл поглоти-ооо тельной жидкости (5% раствор бертолетовой соли). Воздух пропускался в количестве от 100 до 500 л со рнс 9 скоростью 40—50 л в час. Анализ

производился нефелометрическим методом. Результаты лабораторных исследований воздуха, проведенных летом 1948 г., показаны на кривых (рис. 1, 2 и 3). Общее число анализов — 82.

013

п юо гсо зоо soo 7so

Parrf*m шахты 6 м

Из пяти изученных шахт наиболее высокое загрязнение воздуха сернистым газом вблизи терриконников обнаружено на двух шахтах Вороши-ловградской области (от 2,21 до 11,1 мг/м3). Это объясняется поступлением в отвалы пи-ритной серы, легко окисляю-щейся на воздухе в сернистый о газ. Небольшая высота отва- = лов на этих шахтах создает = более высокую концентрацию § сернистого газа в непосред- §; ственной близости от них. £

Менее сильное выделение н сернистого газа обнаружено на ® шахте им. Ф. Кона Сталинской =■ области, где вблизи террикон- § ников максимальная концен- £ трация газа равна 3,48 мг/м3 я и минимальная 0,91 мг/м3. По остальным двум шахтам вбли- о ® зи терриконников анализы не ® * производились. £ =

Распространение сернистого | ^ газа от источника его образо- £ Э вания выявляет общую, ха- я о" рактерную для всех шахт ™ Й закономерность постепенного „ о уменьшения концентрации по 5.« мере удаления от шахты. На ^ расстоянии 100 м от террикон-ника минимальной концентра- >< а цией сернистого газа является 1? = 0,31 и максимальной 1,7 мг/м3; о ■=* в 300 м от шахты максималь- ™ § пая концентрация падает в два раза по сравнению с предыду- « щей зоной (0,83 мг/м3); на рас- и стоянии 500 м в одном слу- £ чае обнаружена концентрация £ 1,35—1,8 мг/м3, на остальных * шахтах максимальные концен-трации колеблются от 0,20 до ° 0,66 мг/м3; в среднем по всем я шахтам концентрация равна | 0,52 мг/м3. I

На расстоянии 1 000 м кон- ^ центрации сернистого газа ко- и леблются от 0,07._до 1,07 мг/м3, а уже на расстоянии 1 500 м — от 0,15 до 0,46 мг/м3. На шахте «Лидиевка» сернистый газ обнаружен даже в 2 км оттер-риконника.

Более высокая концентрация сернистого газа на шахте

ээнЯэсЬ 0,36 0,18 СЧ о

1 500 30НЧ1ГВ1Ч -иэмви 0,46 0,24 0,46

зон -чгвиинии 0,24 0,15 ю о

3 ш ээн)гэ(1э СО СЧ СО О 1-- — | о о о о 5? о

га И Я Я я о Ьй я о. с. о 1 000 эончгви -иэявм — г- 1 1 ОгчО о

зон -Ч1ГВИИНИИ г- ст> сч я-1:« | | ООО ^ о о

н* о <и ЭЭ111ГЭсЬ СО »-1 г- о--«о о о О) ю о

я к о н и о о ю 30НЧ1ГВИ -иэявп О (0 01-• сч оо со со О— О О О «0 «

га О. зон -ЧИВИИНИИ — СО »О ,—' О — ООО о

ЭЭН1ГЭ(1Э 0,48 1,4 1.35 1,02 0.78

о о ЗОНЧ1ГВИ -ИЭЯЕИ 0.82 1,7 1,63 1,48

зон -ягвиинии — сэ со СО — | СО ю О О О 0,31

X я я зэннэсЬ 2,55 7,59 6,14 ю со ю

я о « я о. о. <и н ЭОНЯ1ГВИ -иэнви 3,48 11,1 8,12 »■н г—.

зон -Я1ГВИИНИИ 0,91 2,21 4,16 » о> о

ЯОЕИ1ГЕНВ ОИОИ^ Ю (М СО 1—« СОгн^гИгн

Шахта 6 — 12 им. Ф. Кон......... «2 — 7 Лидиевка» ......... 13 Никополь-Мариупольская .... 2-бис................ им. Сталина............ Среднее по всем шахтам . . .

«2—7 Лидиевка» объясняется более интенсивным горением породы, а также выпадением дождей в дни исследований. Это подтверждает ранее высказанное нами предположение, что при выпадении осадков, увлажняющих терриконник, окислительные процессы в нем происходят более интенсивно, что и способствует увеличению поступления в атмосферу сернистого газа.

Расстояние от шахты в м

Рис. 3

Население поселка часто отмечает запах сернистого газа, усиливающийся при теплой и дождливой погоде.

Как же следует расценивать с гигиенической точки зрения найденные концентрации сернистого газа и на ¡каком расстоянии от источника выделения он может оказывать вредное влияние на здоровье населения, живущего в этих районах?

До настоящего времени нет узаконенных нормативов содержания в атмосферном воздухе сернистого газа, поэтому и оценку полученных данных приходится делать на основании высказываний отдельных авторов, сопоставляя это с санитарными, техническими и природными условиями обследованных шахт.

По данным Красинского, сернистый газ оказывает губительное действие на растительность в концентрациях 2,6 мг/м3. В 1936 г. бригада Института им. Эрисмана, совершенно правильно полагая, что допустимая концентрация сернистого газа в воздухе населенных мест должна быть во много раз ниже установленной токсической, предложила считать таковыми сотые доли миллиграмма на 1 м3 воздуха. В том же году проф. Рязанов предложил в качестве предельно допустимой концентрации сернистого газа 0,28 мг/м3 воздуха.

Проф. Бабаянц на основании анализа материала по изучению сернистого газа в воздухе Ленинграда и других городов предложил в качестве предельно допустимой концентрации его в воздухе населенных мест для промышленных районов 0,3 мг</м3 и для жилых районов 0,05 мг/м3.

Проектом норм, разработанных по поручению ВГСИ специальной комиссией, в качестве предельно допустимой концентрации БОг приняты: среднесуточная концентрация — 0,25 мг/м3 и максимальная разовая — 0,75 мг/м3.

Сопоставляя рекомендуемые нормы с .концентрациями сернистого газа, полученными на обследованных нами шахтах, мы можем сказать, что понижение в воздухе концентрации сернистого газа до рекомендуемых норм на шахтах с интенсивным горением и высокими терриконни-ками наступает на расстоянии 1 500 м; терриконники со слабым горением, а также низкие отвалы запрязняют воздух в радиусе 500—750 м.

При ознакомлении с состоянием растительности на многих шахтах Донбасса мы обнаружили резкое повреждение древесных насаждений в непосредственной близости от терриконников и весьма незначитель-

ньге признаки повреждения на расстоянии до 200—300 м. За пределами этой зоны видимых признаков повреждения сернистым газом листвы древесных насаждений обнаружить не удалось.

Наконец, весьма важный гигиенический показатель вредного влияния сернистого газа на самочувствие людей — ощущение запаха его вокруг терриконников, проверенный на обследованных шахтах путем опроса населения и личных наблюдений, позволяет считать, что неприятный, а иногда и тягостный запах сернистого газа обнаруживается с подветренной стороны на расстоянии до 500 м. За пределами этой зоны при средней силе ветров, которые наблюдались в период наших исследований (1,4—3,7 м/сек), запаха сернистого газа не отмечалось.

В практике строительства и эксплоатации угольных шахт при условии образования на них терриконников и отвалов невозможно установить какие-либо газо- и пылеулавливающие установки. Поэтому мероприятия по устранению загрязнения воздуха сернистым газом от терриконников могут итти по линии:

а) изменения способов разработки угольных месторождений — подземная газификация и закладка выработанных участков шахты пустой породой («бутовка»);

б) разработки методов предупреждения самовозгорания породы или тушения торящих терриконников;

в) установления пространственных разрывов между террикон ник а м и и жилыми кварталами.

Наиболее радикальные способы, исключающие необходимость подавать «на-гора» пустую породу,—подземная газификация и закладка пустой породы в выработанные участки шахт («бутовка»), Применение метода «бутовки» может коренным образом изменить условия размещения рабочих поселков в Донбассе. Министерству угольной промышленности следует энергичнее внедрять метод «бутовки». Методы предупреждения самовозгорания или тушения горящей пустой породы в отвалах мало разработаны. Имевшие место попытки тушить горящие терриконники известью не дали желательных результатов. Однако сама идея заслуживает внимания и дальнейшие изыскания в этом направлении следует продолжать.

Государственным институтом проектирования градостроительства была выдвинута идея использования пустой породы для засыпки имеющихся в Донбассе в большом количестве оврагов. Откатка породы вместо терриконника к ближайшему оврагу по рельсовым путям технически не представляет никаких трудностей, зато это избавит от образования терриконников, являющихся отрицательным фактором в санитарном и архитектурно-планировочном отношении.

Там, где перечисленные мероприятия в настоящее время еще не внедрены в практику, органы госсанинспекции должны пока пользоваться испытанным мероприятием, могущим устранить вредное влияние горящих терриконников на окружающее население, это пространственные разрывы между шахтами и жилыми кварталами.

Анализируя данные исследований 1948 г. и сопоставляя их с материалами исследований 1937 г., а также с санитарными условиями на шахтах, мы считаем, что защитные зоны на шахтах Донбасса должны устанавливаться диференцированно, от 500 до 1 000 м.

На шахтах с интенсивным горением терриконников разрыв необходимо установить в 1 000 м. На шахтах со средней силой и слабым горением с подветренной стороны по отношению к террикон нику (считая по летней розе ветров) разрыв устанавливается в 750—1 000 м, а с наветренной стороны — в 500 м. Эти же условия могут быть отнесены к проектируемьим шахтам с благоприятным прогнозом в отношении количества и характера сернистых соединений в углях и породе.

Выводы

1. Поступление в атмосферу сернистого газа обусловливается происходящими в терриконниках процессами окисления сернистых соединений, находящихся в углях и породе/

2. Интенсивность горения породы в терриконниках и количество выделяемого сернистого газа зависят от химического состава породы и углей, высоты терриконников, продолжительности их лежания, метеорологических условий и т. д.

3. На шахтах с интенсивным горением породы и с высокими терри-конниками повышенные концентрации сернистого газа обнаруживаются в районе до 1 500 м. На шахтах со слабым горением или с низкими отвалами распространение сернистого газа не выходит за пределы 750 м.

4. Защитные зоны между терриконниками и жилыми кварталами должны быть установлены от 500 до 1 500 м в зависимости от интенсивности горения, направления господствующих ветров, химического состава углей и породы.

5. Необходимо поставить вопрос перед соответствующими организациями о широком внедрении в практику добывания углей метода «бу-товки» с целью ликвидации в будущем отвалов, использования породы для засыпки оврагов, для строительных целей, а также и озеленения потухших терриконников.

Э. М. Степаненко

Материалы к изучению санитарно-гигиенических условий т, уда пои применении сланцевой генераторной смолы в качестве крепителя в литейном производстве

Из Государственного научно-исследовательского института гигиены труда и профзаболеваний, Ленинград

Литье металлических изделий осуществляет^ посредством заливки расплавленного металла в специальные формы.' Формы изготовляются по моделям, сделанным для той или иной детали по чертежам. От правильности и точности их изготовления зависит качество литья. Смеси, из которых готовятся формы, состоят из песка, глины и связующего вещества, называемого крепителем.

Готовую форму заливают расплавленным металлом. При заливке металла в формы выделяются газы, характер которых зависит от качества металла, крепителя и формовочной земли.

Крепитель является связующим веществом в составе формовочных смесей. Выбор крепителя, который обладал бы большой прочностью гири наименьшей его газотворной способности, является весьма существенным. Чем ниже газотворная способность крепителя (при прочих его удовлетворительных качествах), тем он доброкачественнее.

Газотворная способность крепителя определяется количеством газа, выделенным 1 г стержневой смеси при температуре 1000° в течение заданного времени и отнесенным к 1 % добавленного крепителя.

Самым лучшим крепителем является растительное масло. Но поскольку масло является продуктом питания, понятно стремление заменить его более дешевым и менее дефицитным продуктом, который по своим свойствам крепителя не уступал бы растительному маслу.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.