|
|
|
|
 |
 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Значение черной металлургии для экономики Украины тяжело переоценить.
Это объясняется тем, что черная металлургия не только влияет на развитие
всех без исключения областей народного хозяйства Украины и есть базой их
формирования, но и является важной экспортобразующей областью и в значительной мере определяет экспортный потенциал нашей страны (на продукцию черной металлургии приходится больше 40% экспорта Украины).
Целью магистерской работы является оценка зоны воздействия Донецкого металлургического завода на окружающую среду г.Донецка и здоровье населения.
Донецкий металлургический завод — одно из старейших металлургических предприятий юга Украины (это был первый в Украине завод на коксе). Продукция предприятия — а это более 280 профилеразмеров сортового и фасонного проката, толстый и судовой лист, стальные электросварные прямошовные трубы, металлические мебельные каркасы, строительные материалы (шлакоблоки, фасонный кирпич, гранулированный шлак и шлакообразующие смеси) — широко применяется во многих отраслях промышленности.
Потребителями продукции Донецкого металлургического завода являются 17 регионов Украины, Россия, Беларусь, Узбекистан, Азербайджан, Эстония, Литва, а также 45 стран мира (Юго-Восточная Азия, Ближний Восток, Западная и Восточная Европа, Африка) [1,2].
В настоящее время в Украине осталось лишь 6% территорий с нормальными природными условиями проживания людей (Закарпатье, Ивано-Франковская, Черновицкая и частично некоторые другие западные и северные области). Загрязненными и очень загрязненными зонами, где жизнедеятельность населения значительно ухудшена из-за сложных экологических условий являются 70% территории Украины, а 1% - это территории экологических катастроф, куда входят зона Чернобыльской АЭС, а также большинство районов Донецкой, Днепропетровской, Луганской и некоторых других областей. Регионы с кризисной или катастрофической экологической ситуацией имеют наибольшую плотность населения (Донбасс, Кривбасс и др.), где проживает более 25% населения Украины. Его здоровье на 70% и более зависит от экологического состояния среды (в мире 21%). Средняя продолжительность жизни мужчин в Украине по официальным данным составляет 58 лет, а в Донбассе – не более 55-53. По статистике (май, 2002г), в Украине лишь 6% детей рождаются здоровими [3].
На территории Донецкой области, которая составляет лишь 4,4 % площади Украины, сосредоточена пятая часть промышленного потенциала страны. В структуре промышленного потенциала области (диаграмма 1) 78 % приходится на экологически опасные производства, где металлургическая промышленность составляет 42% [4].
Как и раньше, основными загрязнителями атмосферного воздуха в Донецкой области продолжают оставаться предприятия угольной промышленности, черной металлургии и тепловые электростанции. Производственными объектами этих отраслей ежегодно в атмосферу выбрасывается около 83 % всех вредных веществ (диаграмма 2), хотя из общего количества предприятий, загрязняющих воздушный бассейн области, их количество составляет всего 10 %.
Атмосферный воздух
На диаграмме 3 показана динамика выбросов вредных веществ в атмосферу как в целом по Украине, так и в Донецкой области.
Как видно из этой диаграммы, динамика выбросов в атмосферу в Донецкой области плавная по сравнению с обстановкой по Украине. Так, начиная с 1985 года выбросы вредных веществ в атмосферу в целом по Украине уменьшились с 12163 до 4052,6 тыс.т, т.е. втрое, тогда как в Донецкой области за этот же период они сократились почти в два раза - с 3205,2 до 1580,7 тыс.т. При этом часть выбросов Донецкой области от общеукраинских выросла с 26,35 до 38,79 %. Это произошло за счет деятельности промышленных предприятий – гигантов наиболее экологически опасных отраслей промышленности, сконцентрированных в Донецкой области, к которым относится и Донецкий металлургический завод [4].
Из общего количества вредных веществ, поступающих в атмосферу от металлургических заводов и других предприятий отрасли, около 20 % составляют пыль и около 80% вредные химические вещества. В свою очередь вредные химические вещества включают,%:
Оксид углерода |
78 |
Сернистый ангидрид |
15 |
Диоксид азота |
6 |
Углеводороды, включая бенз(а)пирен |
0,7 |
Прочие |
0,3 |
Коэффициент улавливания и обезвреживания загрязняющих веществ в среднем составляет 70%, из них твердых 90%, газообразных 20%.
Основными источниками загрязнения атмосферы г. Донецка являются: предприятия угольной промышленности (терриконы, расположенные по всей территории города), черной металлургии (Ленинский район, ДМЗ), автотранспорт (центр города), коксохимической (ДКХЗ, участки которого расположены по территории города). Кроме того, на рост уровня загрязнения воздуха в городе Донецке влияют неблагоприятные метеорологические условия (слабые ветра 0 - 1 м/с, температурные приземные и приподнятые инверсиии и т.п.). В течение года повторяемость слабых ветров составляет 30 %. Приподнятые инверсии тепмературы препятствуют рассеиванию выбросов от высоких источников (какими являются предприятия черной металлургии и электростанции). Повторяемость этих инверсий в среднем за год составляет около 20 %, но зимой увеличивается до 40 %. Приземные инверсии также играют большую роль, так как способствуют накоплению вредных веществ, поступающих в атмосферу от множества низких источников выбросов: шахт и терриконов.
Вредное воздействие металлургических предприятий обусловлено целым рядом изложенных ниже причин:
недоучет при размещении городов экологического воздействия промышленных предприятий, в результате чего многие из них находятся в непосредственной близости к жилым районам;
использование на старых металлургических заводах устаревших технологических процессов и технологического оборудования, при работе которого в атмосферу выделяется большее (по сравнению с современным производством) удельное количество загрязняющих веществ;
недостаточная оснащенность технологических агрегатов системами очистки и обезвреживания и неэффективная работа действующих пылегазоочистных установок;
значительное количество на предприятиях децентрализованных систем отвода и очистки газов и соответственно большое количество мелких источников загрязнения атмосферы с трубами относительно малой высоты[5].
Водные ресурсы
Большая концентрация промышленности, а также высокая плотность населения, урбанизация, развитая транспортная система и др. обусловили огромную антропогенную нагрузку на биосферу, в том числе и на гидросферу, что стало определяющим фактором в изменении природной среды и его водной экосистемы.
Не смотря на снижение объемов водопользования, интенсивность использования водных ресурсов в Донецкой области самая высокая в Украине.
Также Донецкая область занимает первое место в Украине по сбросам загрязненных сточных вод.
Главными отраслями области в 2002 г.было использовано свежей воды:
металлургией – 196,3 млн м3 (без учета морской);
энергетикой – 139,5 млн м3;
угольной промышленностью – 42,63 млн м3 [4].
Техногенная нагрузка определила загрязнение почв г. Донецка тяжелыми металлами.
На территории г.Донецка из 89 очагов загрязнения почв мышьяком в 12 содержание мышьяка в почвах достигает 85-250мг/кг, что в 40-100 раз больше ПДК. Многие очаги загрязнения связаны с шахтами, обогатительными фабриками, коксохимическими заводами. Присутствуют также техногенные аномалии мышьяка и в зонах воздействий на окружающую среду металлургических, металлообрабатывающих и транспортных предприятий. Наибольше количество очагов загрязнения почв мышьяком обнаружено на территории жилых массивов города, особенно в районах одноэтажной застройки.
Практически на 90% площади городской застройки в различной степени произошло загрязнение почв свинцом до сотых и десятых долей процента. Таких очагов загрязнения лишь на территории г.Донецка более 150. Составленная карта рассеяния свинца в почвах г.Донецка показывает, что основными его источниками являются металлургические, горнодобывающие и другие предприятия.
Помимо ртути, мышьяка и свинца почвы г.Донецка содержат повышенные количества цинка, кадмия и других токсичных элементов. Содержание цинка в почвах составляет от 32 до 1000мг/кг при ПДК=23мг/кг. Очаги загрязнения цинком распространены на 60% городской территории и приурочены к заводам черной и цветной металлургии, горящим терриконам угольных шахт, различным промышленным предприятиям [3].
Анализ и сопоставление данных по геохимической специализации установленных
природно - техногенных типов почв и основных видов минерального сырья,
извлекаемого из недр и потребляемого производственными комплексами Донбасса
(углей, железных и марганцевых руд, известняков доломитов и др.), а также
образующихся промышленных отходов показывают, что измененные техногенными
процессами почвы, как правило, унаследуют геохимическую специализацию от
минерального или вторичного сырья - через промышленные отходы или минуя их.
Таким образом, определяется причинно - следственная связь в компонентной цепи:
сырьё - промышленные отходы - окружающая среда.
Результаты проведенной классификации измененных техногенезом почв и исследования
унаследованности их "геохимической специализации" позволяют, к примеру по г.
Донецку определить основные техногенные процессы (причины), приведшие почвы и
другие тесно связанные с ними компоненты окружающей среды к их современному
экологическому состоянию. Они объединены в следующие три группы:
Основными источниками образования и складирования крупнотоннажных отходов являются следующие отрасли: металлургическая, угольная, энергетика и добыча нерудных материалов(Диаграмма 4) [4].
Почвы
Отходы
Черная металлургия относится к числу отраслей крупнотоннажного образования отходов. Например, в Донецкой области, на территории которой имеется семь металлургических комбинатов и заводов, ежегодно при полном освоении мощностей образуется более 14 млн. т шлаков, доменного и сталеплавильного производства - это почти 50% этих отходов, образующихся в Украине. В результате в отвалах заскладировано свыше 30 млн. т металлургических шлаков. Кроме того, в шламонакопителях заскладировано свыше 11 млн. т ценных для металлургии шламов [7].
По данным Государственного комитета статистики в течение января-февраля 2003г продолжалось сокращение населения Украины, которое уменьшилось до 47,8млн. человек. Наибольший объем этого сокращения приходится на Донецкую область. Основными причинами смертности являются возросшее количество болезней системы кровообращения (63,6%), опухолей и болезней органов дыхания (15,7%) и другие.
Важным фактором определения влияния загрязнения биосферы на организм человека является сопоставление результатов эколого-геохимического районирования с уровнем неинфекционной заболеваемости населения, вызванной, прежде всего элементами- ксенобиотиками (Hg, As, Pb и др.) в воздушной среде региона. Такие сопоставления показывают, что в ряде промышленных городов Донбасса (Донецк, Макеевка, Горловка и др.) уровень заболевания органов кровообращения, дыхания, пищеварения, а также онкологических заболеваний увеличен в 1,5-2 раза, а количество инсультов, инфарктов и других тяжелых кардиологических болезней в 10 раз и более превышает показатели Дании, Норвегии и других стран. В Донецкой области существенно возросла смертность, что привело к уменьшению числа жителей области с 5,2млн человек до 4,7млн. в 2002г. Донецк при сохраняющейся тенденции убыли населения скоро может стать городом с населением менее 1млн. жителей, как это уже случилось в г.Одессе [3].
Таким образом, для Донецкой области и для г. Донецка, в частности, проблема воздействия металлургического производства на окружающую среду является одной из остро стоящих в наше время. Изучение комплексного воздействия ДМЗ на ОС даст возможность решить уже имеющиеся проблемы и недостатки, а также предотвратить возможные.
Не смотря на значительные разработки в данном направлении, металлургический комплекс имеет ряд нерешенных проблем. В связи с этим открываются перспективы для научной деятельности в различных направлениях. Данная работа направлена на решение ряда задач, которые определены в соответствии с поставленной целью:
Наибольшую значимость и научную новизну при решении поставленных задач играет оценка комплексного влияния металлургической промышленности на окружающую среду на конкретных примерах, а также установление связи между конкретными видами
промышленных отходов и характером существующих загрязнений.
При выполнении работы, будет предпринята попытка установления основных источников загрязнения окружающей среды в зоне воздействия завода, а также степени уменьшения данного загрязнения в результате внедрения новых технологий по сокращению выбросов в атмосферу и складированию отходов.
Основная практическая ценность работы заключается в возможности дальнейшего применения полученных результатов при разработке новых технологий складирования отходов, уменьшения выбросов в атмосферу и сбросов в гидросеть города.
Подобные исследования могут быть полезны как для муниципальных властей, так и для многих правительственных и общественных организаций области.
Разработка системы управления отходами, которая планируется быть получена в результате исследования, может быть полезна для руководства завода как альтернативный вариант в сфере управления отходами.
Результаты картирования могут стать полезными для исследований прилегающих территорий г. Донецка.
Экологические проблемы, связанные с металлургическим производством, не смотря на значительные разработки в этом направлении, остаются актуальными и сейчас. Поэтому исследования в этой области являются ценными для развития научной теоретической и практической базы, внедрение которых позволит решить ряд задач.
Пылегазовые выбросы предприятий черной металлургии требуют нормирования и контроля [5]. Относительно этого вопроса, интерес представляет книга С.М. Андоньева, Ю.С. Зайцева, О.В. Филипьева [9], в которой даны рекомендации по сокращению вредных выбросов в результате усовершенствования технологии и конструкции агрегатов; рассмотрены вопросы рассевания вредных выбросов в атмосфере и методы определения материального ущерба от выбросов и эффективности природоохранных мероприятий.
В настоящее время не существует общепринятой методики оценки выбросов диоксида углерода в черной металлургии. Те из них, которые получили распространение, имеют ряд недостатков. Это не позволяет использовать их ни для анализа структуры потребления энергетических ресурсов, ни для оценки выбросов СО2.
В 1997-1998 гг. была разработана методика расчета полного экобаланса металлургического предприятия. Она позволяет оценить распределение различных элементов, в том числе и углерода, по всей цепочке производства металлопродукции – от добычи руды до проката. При этом учитывается расход энергоресурсов на добычу сырья, транспортировку, а также на производство электроэнергии [10].
В сфере обращения с отходами металлургической промышленности, особое внимание стоит уделить вопросу возможности переработки предприятий металлургии в собственном производстве значительной части отходов. Один из методов, предложенный сибирскими учеными [8], позволит руководителям производства оперативно выявлять резервы снижения себестоимости продукции, послужит основой для эффективного управления производством и принятия оптимальных и надежных коммерческих решений.
Опыт Донецкой области доказывает, что развитие индустрии переработки отходов является стратегическим резервом экологической реструктуризации экокритических промышленных регионов. Это осуществляется за счет возможностей преодоления энергетического и ресурсного дефицита, технологического отставания наукоемких отраслей производства, развития комплекса услуг сервисного обслуживания предприятий по переработке отходов, и на этой основе – повышения уровня занятости населения, производства конкурентоспособной на внутреннем и внешнем рынках продукции и специализированного оборудования по переработке отходов [11].
На исследуемом заводе для предотвращения вредного воздействия отходов производства на окружающую среду проводится экологическая политика в сфере управления отходами. В 2000 г. Украинским Центром экологического аудита и страхования (УкрЭкоАудит) был проведен первичный экологический аудит для установления состояния дел в сфере управления отходами, после чего было решено начать внедрение экологического менеджмента именно с разработки и внедрения системы управления отходами производства. Для внедрения проекта «Разработка и внедрение комплексной системы управления отходами, образующимися в результате производственно-хозяйственной деятельности ОАО «ДМЗ» завод выиграл одногодичный партнерский Грант по программе ЭкоЛинкс (программа сотрудничества для стран Центральной и Восточной Европы и Новых Независимых Государств и финансируется Агенством США по Международному Развитию (USAID). Партнерами ОАО «ДМЗ» по проекту выступают ICF/ECO (г. Москва), и УкрЭкоАудит (г. Донецк).
В ходе реализации проекта в ОАО «ДМЗ»:
организован курс обучения для руководства и специалистов завода «Внедрение интегрированной системы управления отходами на ДМЗ»;
проведена инвентаризация отходов производства на основе материально-сырьевых балансов, что позволило упорядочить систему учета движения отходов и усовершенствовать систему управления отходами;
разработаны и внедрены отдельные стандарты предприятия в рамках внедрения международной системы управления окружающей средой ISO 14000;
проведена паспортизация отходов на основе материально-сырьевых балансов производства, которая позволит сберегать материально-сырьевые ресурсы и минимизировать отходы; выявлены новые, не учитываемые ранее, отходы производства, упорядочен их учет [2].
Как видно из диаграмм, количество отходов, вывезенных в отвалы, уменьшилось за счет утилизации и использования отходов непосредственно в производстве.
Влияние загрязнения биосферы на организм человека
Объектом начального этапа исследования является загрязнение почв г. Донецка элементами 1 и 2 классов опасности в зоне влияния Донецкого металлургического завода.
Доменное производство загрязняет почву осадками доменной пыли, а также россыпями руды, кокса, известняка, агломерата. Уничтожает плодородие земель и растительность.
Сталеплавильное производство осуществляет загрязнение почв осадками пыли мартеновских печей и химическими продуктами, которые в ней есть.
Прокатное производство загрязняет почву осадками от конденсации пара и масел.
Данные представляют собой выборку, состоящую из 79 проб, которая является представительной. Пробы отбирались из почво-грунтов прилегающих к ДМЗ территорий. Метод определения – атомно-абсорбционный.
Для определения пространственной изменчивости концентраций элементов 1, 2 классов опасности использовались методы статистической обработки программы Excel.
По полученным результатам статистической обработки, можно сделать следующие выводы относительно степени воздействия наблюдаемого объекта на окружающую среду:
при рассмотрении мер положения (среднее, мода, минимум, максимум), по каждому из показателей получаем, что Zn (среднее = 166,47), Pb (среднее = 56,1), Cd (максимум = 5,5), относящиеся к первому классу опасности, превышают ПДК, равные соответственно 32, 4, 55. Таким образом, были определены основные элементы-загрязнители на исследуемой територии;
Расчет коэффициентов вариации позволил определить элементы с однородным распределением (коэф-нт вариации от 0 до 50 %) - это Ni и Zn; с неоднородным распределением (коэф-нт вариации от 50 до 100 %) - это Pb, Cd, Cu.
;
Исходя из полученных коэффициентов вариации, можно сделать вывод, что заключения, сделанные по первому пункту имеют высокую точность, однако для дальнейших исследований необходимо увеличить объем данных путем дополнительного опробования либо сгущения сети на площадях опробования.
С целью выявления значимых связей между показателями были рассчитаны коэффициенты корреляции. Для данного расчета был использован пакет Excel.
В результате были выявлены следующие значимые связи: Zn-Cu ( коэффициент корреляции 0.73), Zn-Pb ( коэффициент корреляции 0.4),Cu-Pb ( коэффициент корреляции 0.45).
Исходя из полученных результатов была выделена следующая ассоциация элементов:Zn-Cu-Pb.
Для определения суммарного загрязнения были построены карты с помощью пакета пространственного моделирования SURFER, для чего предварительно были высчитаны коэффициенты концентрации и мультипликативный показатель.
Предварительные результаты свидетельствуют о наличии значительного загрязнения почво-грунтов зоны воздействия ДМЗ. Ореолы загрязнения распространены как в непосредственной близости от источников загрязнения (наиболее интенсивное загрязнение), так и на прилегающей территории. Причем повышенные концентрации различных токсических элементов не всегда совпадают по пространственному распространению, это свидетельствует о наличии определенной геохимической зональности, природа которой будет выявлена в последующих исследованиях. Для большей обоснованности полученных результатов необходимо также проведение комплексных исследований с оценкой уровня и характера загрязнения водной среды и атмосферного воздуха. Это позволит создать геохимическую модель регионально проявленного техногенного процесса в полном объеме, определить условия миграции и локализации широкого спектра макро- и микрокомпонентов. Данный комплекс экологических работ позволит оценить степень опасности загрязнения компонентов природной среды, выявить источники загрязнения и наметить мероприятия по снижению негативного воздействия с их стороны.
В дальнейшем планируется исследования по проведение анализа состава промышленных отходов и шламов; установлению взаимосвязи между составом отходов и характером загрязнения; установлению пространственной и генетической связи между источниками и очагами загрязнения посредством интерпретации геохимических карт распределения элементов и проведения корреляционного анализа; оценке интенсивности и масштаба воздействия каждого из выделенных источников загрязнения территории; исследованию влияния физико-механических свойств пород на увеличение зоны воздействия завода.
ДонНТУ>
Портал магистров ДонНТУ>
The abstract | Библиотека | Ссылки |
Отчет о поиске | Индивидуальное задание