Рисунок - 4.1 Токсичные элементы
Изучение "малых" элементов угольных пластов Донецко-Макеевского углепромышленного района является очень актуальным направлением, поскольку проведение подобных исследований могут позволить выявить закономерности распределения химических элементов (токсичных, потенциально токсичных, потенциально ценных и др.) по угольным пластам. Это, в свою очередь, поможет кроме имеющих сегодня промышленное значение концентраций Ge и U, выделить в качестве перспективных для поисков и изучения ценных компонентов концентраций в углях W, Ga, Mo, Re, Ag и других редких, цветных и благородных металлов. Данные исследования необходимы и с экологической точки зрения, т.к. существуют проблемы, связанные с хранением и использованием продуктов переработки углей. Как известно, эти продукты проникают в почву, подземные и поверхностные воды, атмосферу в виде микроэлементов, а, следовательно, попадают в растения, организм животных и человека. Поэтому, выявив угли с высоким содержанием токсичных элементов, можно избежать негативных последствий и дополнительного загрязнения окружающей среды, приняв определённые меры.
Магистерская работа соответствует государственной научной программе «Державна цільова екологічна програма проведення моніторингу навколишнього природного середовища» (постанова Кабінету Міністрів України від 05.12.2007 № 1376).
Целью работы является изучение «малых» элементов в угольных пластах Донецко-Макеевского углепромышленного района для установления экологических последствий их использования в народном хозяйстве, а также разработка рекомендаций для более безопасной эксплуатации углей с наименьшими экологическими последствиями.
Поставлены следующие задачи:
1) изучение распределения химических элементов в угольных пластах по отдельным площадям (шахтным полям) Донецко-Макеевского района:
- Засядько – Октябрьский рудник;
- Горького – Кировская – Абакумова;
- Трудовская;
- Соц. Донбасс;
- Бажанова – Ясиновская-Глубокая – Калиновская-Восточная – Нижне-Крынская.
2) выявление наличия связей между элементами по шахтным полям;
3) изучение зависимостей содержаний токсичных элементов от определённых геологических факторов;
4) установление закономерностей распределения «малых» элементов по различным пластам в стратиграфическом порядке и по площади Донецко-Макеевского углепромышленного района в зависимости от тектоники, морфологии, генезиса (эпигенетические, сингенетические), а также от некоторых качественных характеристик (сернистости, зольности);
5) построение карт распределения токсичных элементов, по различным пластам отдельных участков рассматриваемого района с целью выявления наиболее опасных участков;
6) экологическая оценка последствий использования таких углей в народном хозяйстве;
7) разработка рекомендаций для более безопасной эксплуатации углей с наименьшими экологическими последствиями.
Идея работы состоит в следующем: при установлении закономерностей распределения «малых» элементов в углях, возможно обеспечить более экологически безопасное их использование в пределах Донецкого бассейна в промышленности и народном хозяйстве.
Угли Донецко-Макеевского углепромышленного района.
Экологические последствия использования углей в народном хозяйстве.
В данных исследованиях используются:
- систематизация данных по содержаниям «малых» элементов в углях Донецко – Макеевского района;
- статистические методы анализа данных и пространственный метод;
- методы графического анализа.
Научная ценность работы заключается в изучении «малых» (токсичных) элементов в целом по Донецко-Макеевскому углепромышленному району, так как ранее исследования в пределах изучаемой территории проводились только отдельно по каждому предприятию, или в целом по другим углепромышленным районам Донбасса. Данные исследования позволят выявить закономерности распределения химических элементов для всего Донецко-Макеевского района как единого целого.
Результаты работы могут быть использованы в учебном процессе, а также на угольных предприятиях для оценки промышленной ценности углей и экологических последствий их использования. Разработанные рекомендации по улучшению использования углей могут составить основу работы таких предприятий в направлении «экология».
Были обработаны, детализированы и систематизированы данные по одиннадцати шахтным предприятиям (шахта им. В.М. Бажанова, Ясиновская-Глубокая, Калиновская-Восточная, Нижне-Крынская, Засядько, Октябрьский рудник, Горького, Кировская, Абакумова, Трудовская, Соц. Донбасс).
1) VIII Міжнародна наукова конференція аспірантів і студентів. Доклад на тему «Малые» элементы в углях Донецко-Макеевского углепромышленного района (на примере шахты им. В.М. Бажанова);
2) Всеукраїнська студентська наукова конференція – «Геологія XXI століття. Міжнародний рік планети Земля». Доклад на тему «Малые» элементы в углях и шахтных водах Донецко-Макеевского углепромышленного района (на примере шахты Бажанова);
Подготовлены к публикации статья и тезисы:
- Проблемы изучения токсичных элементов в углях (статья). Межведомственная научная сессия «Сучасні проблеми теорії і практики наук про Землю і перспективи їх розвитку» - 12-13 мая 2009, Киев.
- «Малые» элементы в углях Донецко-Макеевского углепромышленного района (на примере шахты им. В.М. Бажанова) (тезисы). Источник: Проблеми екологічної безпеки — 2009 / Матеріали VIII Міжнародної наукової конференції аспірантів і студентів — Донецьк, ДонНТУ — 2009, с..
- «Малые» элементы в углях и шахтных водах Донецко-Макеевского углепромышленного района (на примере шахты Бажанова) (тезисы). Источник: "Геологія XXI століття. Міжнародний рік планети Земля" — 2009 / Матеріали Всеукраїнської студентської наукової конференції — Дніпропетровськ - Кривій Ріг — 2009, с. 42-44.
Проблемой изучения содержания токсичных элементов в углях занимаются уже очень давно. Наиболее интересны работы В.Р. Клера, Я.Э. Юдовича, а также А.Ф. Горового.
В монографиях В.Р. Клера рассмотрены, во-первых, общие вопросы геохимии 59 химических элементов, их содержания в торфах, углях и горючих сланцах, формы нахождения элементов, закономерности образования повышенных их концентраций, задачи и методы изучения, критерии оценки полезных и вредных компонентов, поведение их при переработке твёрдых топлив и возможности попутного или специального извлечения. Изучены геохимия главных элементов органической и минеральной частей углей, а также германия и урана, во-вторых, геолого-геохимические особенности миграции и концентрации «малых» элементов в отложениях различных фациальных и формационных типов, содержащих угли и горючие сланцы, условия формирования высоких концентраций на геохимических барьерах различных типов, закономерности концентрации элементов в торфах, углях, горючих сланцах и шахтных водах, парагенетические комплексы элементов, промышленно-генетические типы концентраций, методы их изучения и оценки как ценных, вредных и токсичных компонентов при разведке месторождений угля и горючих сланцев. Было проведено изучение сопутствующих полезных ископаемых (ПИ) и ценных компонентов, содержащихся в угле и породах угленосных толщ: редких элементов, цветных и благородных металлов, строительных материалов, глиноземного, огнеупорного, керамического, химического, стекольного и других видов сырья. Изложены генетические предпосылки формирования, закономерности размещения и парагенетические комплексы ПИ в угленосных отложениях различных типов, методы попутных поисков, разведки и оценки сопутствующих углям ПИ, требования промышленности к качеству и программы испытания сырья [1, 2, 3, 6].
В монографии Юдовича Я.Э. приведены основные сведения о содержании в ископаемых углях токсичных и потенциально токсичных химических элементов, представляющих опасность для окружающей среды и здоровья людей при промышленном сжигании углей. Представлены данные об особенностях геохимии указанных элементов в окружающей среде, о средних (кларковых) содержаниях таких элементов в углях, об углях, аномально обогащённых токсичными элементами, о поведении таких элементов в процессах сжигания углей – их распределении между золошлаками, летучей золой-уносом и дымовыми газами. Также затронуты некоторые экологические аспекты, порождаемые складированием золошлаковых отходов (отравление поверхностных и грунтовых вод, воздействие на растительность) [4].
А.Ф. Горовой в своей работе «Основы геологии твёрдых горючих полезных ископаемых» кратко изложил историю изучения угольных месторождений, привел общие сведения об угле, охарактеризовал качество угля, закономерности угленакопления, промышленную классификацию углей. Рассмотрел вопросы использования углей, твёрдых, жидких и газообразных отходов добычи и переработки углей, горно-геологические (устойчивость и поведение пород, динамические явления, газоносность и др.) особенности угольных месторождений [5].
Также очень глубоко и детально проблема изучения «малых» элементов исследовалась сотрудниками ПО «Укруглегеология»: О.А. Кущ, Г.А. Волкова («Оценка малых элементов в каменных углях Донецкого Бассейна»; «Поисково-ревизионные работы по изучению токсичных и сопутствующих элементов в углях Юго-Западного и Западного Донбасса») и др. Кроме этого информация о содержании «малых» элементов в различных пластах угольных шахт Донбасса приведена в многочисленных производственных отчётах ПО «Укруглегеология», исследования которых проводились в период доразведок угольных пластов.
Донецко-Макеевский углепромышленный район, имеющий площадь 3170 км2, располагается на южном крыле Кальмиус-Торецкой котловины в пределах Донецкой области [11].
В геологическом строении района принимают участие отложения среднего и верхнего карбона, почти повсеместно перекрытые четвертичными и отчасти палеогеновыми отложениями. В западной части на размытой поверхности карбона залегают породы юрского и мелового возраста.
Толща карбона включает все свиты среднего и нижние свиты верхнего отдела. Наиболее угленосными в районе являются свиты С23, С25, С26, и С27.
В тектоническом отношении юго-западная часть района от реки Волчьей и до западной окраины г. Донецка характеризуется спокойным моноклинальным залеганием слоев, падающих на север под углом 5-10°, незначительным развитием разрывных нарушений. Наиболее крупный Мушкетовский надвиг имеет амплитуду 15-50 м.
В центральной части района выделяются структуры: Бутовская, Чайкинская, Советская, Ясиновско-Ждановская флексуры, Бутовский купол и Макеевская мульда. Флексуры расположены диагонально к общему северо-западному направлению основной складчатости Донбасса и характеризуются крутыми (60-80°) западными крыльями, осложненными согласно падающими надвигами.
В крайней южной части района моноклинальное, пологое (3-12) залегание пород осложнено пересекающимися надвигами: Калиновским, Буденовским, Мушкетовским, Первомайским, Диагональным, наиболее крупные из которых – Калиновский и Первомайский – почти меридианального простирания, с амплитудой смещения 300-400 м выходят на юг далеко за пределы района.
В восточной части района первичное залегание осложнено пликативными и дизъюнктивными нарушениями второго порядка.
Из пликативных структур в районе выделены две группы. Субширотные структуры второго порядка развиты в восточной части района. К ним относится Макеевская мульда и Ряснянская синклиналь. Макеевская мульда представляет собой брахисинклиналь. Ряснянская синклиналь с юго-востока примыкает к Макеевской мульде. Она ассиметрична [10].
Субмеридианальные флексурные складки составляют специфическую особенность Донецко-Макеевского района.
Помимо пликативных структур, в районе широко развиты дизъюнктивные нарушения, в основном надвигового характера, с амплитудой смещения от нескольких метров до нескольких сот метров. Дизъюнктивные нарушения района объединены в 4 характерные группы по морфологическим и генетическим признакам.
Первая группа – надвиги с северо-западным падением сбрасывателя. Наиболее крупные из них – Французский и Калининский. Простирание этих надвигов – юго-западное.
Вторая группа – надвиги с юго-восточным падением сбрасывателя. К ним относятся надвиги восточнее Французского.
Третья группа – надвиги с северо-восточным падением сбрасывателя, северо-западным простиранием. Самый крупный из этой группы – Мушкетовский надвиг.
Четвертая группа – нормальные сбросы встречаются в районе довольно редко. Простирание сбросов различное.
Водоносные горизонты заключены в отложениях каменноугольного, юрского, верхнемелового и палеогенового возраста, в четвертичных отложениях они приурочены к аллювию и прослоям песков в суглинках [9].
Основу работы составляет следующий фактический материал:
- результаты полуколичественных спектральных анализов углей на 30 химических элементов по керновым пробам одиннадцати шахт Донецко-Макеевского углепромышленного района;
- геологическая карта и разрез участка поля шахты им. В.М. Бажанова;
- гипсометрические планы пласта m3 шахт Бажанова, Ясиновская-Глубокая и Калиновская-Восточная.
Методика исследований основана на изучении зависимости распределения «малых» элементов в угленосной толще Донецко-Макеевского углепромышленного района от геологических факторов. С этой целью фактический материал обрабатывался на нескольких уровнях:
- по шахтным полям;
- по различным пластам.
Использовались следующие методы.
Анализ графических данных.
Было изучено геологическое, геоморфологическое, тектоническое строение территории, расположение скважин относительно тектонических структур с целью установления зависимости распределения «малых» элементов от определённых геологических факторов (тектоники, морфологии, генезиса).
Статистический метод.
Были сформированы выборки по 25 химическим элементам для различных шахтных полей по 13 угольным пластам Донецко-Макеевского района. Исследовались закономерности распределения «малых» элементов по площади и по различным пластам в стратиграфическом разрезе в пределах изучаемой территории. Для наиболее опасных (токсичных) элементов были рассчитаны такие статистики как среднее значение, минимальное и максимальное значения, коэффициент вариации. Рассчитанные средние значения сравнивались с нормативными.
С помощью корреляционного анализа устанавливалось наличие связи непосредственно между химическими элементами по разным шахтным полям, а также между химическими элементами и качественными характеристиками в пределах шахты им. В.М. Бажанова. Были построены графики изменения содержаний изучаемых элементов в углях по скважинам. Во-первых, для определения степени превышения фоновых значений по Донецко-Макеевскому району, и предельно допустимых концентраций в почвах (ПДК). Во-вторых, для установления закономерности распределения «малых» элементов в зависимости от тектонического строения территории. Прослежены тенденции увеличения и уменьшения концентраций этих элементов в каждой скважине по отдельным пластам в границах исследуемого района.
Также был задействован метод пространственного анализа данных. Построены карты по отдельным шахтным полям для токсичных химических элементов. Устанавливалось пространственное распределение этих элементов, и их связь с геоморфологическим и тектоническим строением территории. При изучении генезиса концентраций «малых» элементов были рассмотрены источники их поступления, формы переноса, пути миграции и накопления. Генезис высоких концентраций металлов в углях угленосных отложений и горючих сланцах хорошо укладывается в рамки известных типов концентраций на биогенных, механических, сорбционных, восстановительных, сероводородных, окислительных, углекислых и термодинамических геохимических барьерах. Наиболее типичными для угленосных формаций являются сорбционные, восстановительные и сероводородные барьеры. Также изучаемые химические элементы были дифференцированы на две группы:
- сингенетические (первичные);
- эпигенетические (вторичные).
С помощью программы Excel были составлены выборки по отдельным участкам (иногда включающих в себя несколько шахтных полей) Донецко-Макеевского углепромышленного района, которые использовались для дальнейших исследований. Также были построены схематические графики варьирования содержаний данных химических элементов по разнообразным угольным пластам в пределах различных шахтных полей (или их совокупности), относительно средних значений (фона) этих элементов в углях изучаемого района, и предельно допустимых концентраций почвы (ПДК).
С помощью пакета программ SPSS была выполнена статистическая обработка данных. Произведен расчёт некоторых статистик (максимум, минимум, среднее значение, коэффициент вариации); выявлены связи между элементами (корреляционный анализ); изучены зависимости содержаний токсичных элементов от определённых геологических факторов (тектоники, морфологии, генезиса) и некоторых качественных характеристик (сернистости, зольности) и др.
Для построения карт распределения токсичных элементов был использован пакет программ Surfer, который позволил наглядно отобразить цифровую информацию (изменения содержаний элементов по площади шахтных полей Донецко-Макеевского района). Были выявлены пласты, а также участки пластов с повышенным содержанием токсичных элементов в пределах изучаемого района.
Всё это позволило произвести сравнение рассчитанных значений с нормативными, а также в результате установить закономерности распределения «малых» элементов по площади Донецко-Макеевского углепромышленного района и в стратиграфическом разрезе.
В углях Донецко-Макеевского углепромышленного района присутствуют следующие элементы:
- токсичные – сера, ртуть, мышьяк, бериллий, фтор;
- потенциально токсичные – свинец, ванадий, никель, хром, марганец;
- технологически вредные – мышьяк;
- технологически полезные – молибден, никель, кобальт, олово, цинк;
- микрокомпоненты – молибден, цинк, марганец и др.;
- сопутствующие – рубидий, цезий, литий, стронций, скандий, иттрий, лантан, иттербий, титан, цирконий, ниобий, медь, серебро, церий, вольфрам.
Высокой встречаемостью в углях характеризуется большинство элементов: сера, ртуть, мышьяк, бериллий, марганец, свинец, никель, ванадий, хром, кобальт, скандий, иттрий, лантан, иттербий, титан, цирконий, ниобий, молибден, медь, олово, цинк, серебро.
Одновременно исследовались несколько шахтных полей, если они примыкают друг к другу:
- Засядько – Октябрьский рудник;
- Горького – Кировская – Абакумова;
- Трудовская;
- Соц. Донбасс;
- Бажанова – Ясиновская-Глубокая – Калиновская-Восточная – Нижне-Крынская.
Изучались следующие химические элементы: As, Hg, Be, F, Mn, Ni, V, Cr, Co, Pb, Li, Sr, Ba, Sc, Y, La, Yb, Ce, Ti, Zr, Nb, Mo, Cu, Zn, Sn, Bi.
Рисунок - 4.1 Токсичные элементы
На данной анимации изображены наиболее опасные (токсичные) элементы, принадлежащие, преимущественно, к первому и второму классам опасности, и их фоновые значения в углях Донецко-Макеевского района.
Красные линии отображают фоновые значения элементов Zn (14 мг/кг) и Be (3 мг/кг)- первый класс опасности;
Жёлтые линии - для Li (13 мг/кг) и Co (7 мг/кг) - второй класс опасности;
Зелёная линия - фон Мо (1,5 мг/кг).
Для всех элементов рассчитаны такие статистики, как среднее значение, максимальное и минимальное значения, коэффициент вариации. Пример вычисленных статистик – таблица 4.1.
| Статистики | Значения |
|---|---|
| Среднее | 173,8333 мг/кг |
| Коэффициент вариации | 12946,0 |
| Минимум | 30,00 мг/кг |
| Максимум | 700,00 мг/кг |
| Количество значений | 60 |
| Количество пропусков | 67 |
Средние значения, рассчитанные для каждого из выше перечисленных элементов по отдельным пластам сравнивались с фоновыми содержаниями в углях Донецко-Макеевского района и предельно допустимыми концентрациями в почвах (ПДК).
С помощью графиков (рис.4.1), которые иллюстрируют изменения содержаний химических элементов по скважинам в угольных пластах в пределах различных участков (шахтных полей) и карт, которые показывают пространственное распределение токсичных элементов (рис. 4.2), в ходе данной работы были установлены некоторые закономерности распределения «малых» элементов в углях Донецко-Макеевского углепромышленного района в зависимости от некоторых геологических факторов.
Рисунок 4.2 - Пример схематического графика изменения содержаний мышьяка по пласту m3 в пределах шахтных полей макеевских шахт
Рисунок 4.3 - Карта-схема распределения концентраций мышьяка по пласту m9 в пределах шахтных полей макеевских шахт, мг/кг
Мышьяк относится к халькофильным сульфидофильным элементам. По данным корреляционного анализа имеет значимую положительную связь с медью. Мышьяк в углях подлежит изучению и оценке как токсичный компонент (является элементом первого класса опасности), загрязняющий окружающую среду при массовом сжигании угля, и как вредный компонент при использовании углей для производств специального кокса, германия и в пищевой промышленности.
На рисунке 4.2 приведён график, с помощью которых устанавливалась зависимость распределения элементов от геологических факторов и некоторых качественных характеристик. В данном случае видно, что присутствует превышение фона в 2 – 3,75 раза. Максимального содержания элемент достигает в скважине МС-389. Выяснив расположение скважины и качественные характеристики пласта в ней (зольность, сернистость), с помощью гипсометрического плана угольного пласта m3 шахты Калиновская-Восточная, можно сделать вывод о том, что это может быть связано с увеличением его зольности.
На рисунке 4.3 представлен пример пространственного распределения химического элемента As по пласту m9. Превышение фоновых значений наблюдается практически во всех скважинах в 1,25 – 6,25 раза. Это могло быть обусловлено наличием на территории геохимического барьера, которым являются, в окислительной обстановке зоны гипергенеза, положительно заряженные коллоиды почв, гидроокислов железа и органических веществ.
С помощью таких схематических графиков и карт исследовались закономерности распределения «малых», в том числе токсичных элементов Донецко-Макеевского района, в зависимости от геологических факторов (тектоники, морфологии, генезиса) и некоторых качественных характеристик (сернистости и зольности). Выявлены пласты, участки пластов, с повышенным содержанием токсичных элементов.
Основными геолого-генетическими факторами, влияющими на концентрацию элементов в углях, являлись: исходный материал угля; условия накопления углеобразующего материала, обводнённость, химический характер среды угленакопления, а также последующий диагенез и катагенез угленосной толщи. Эти факторы определяли морфологию пласта, а также состав и свойства угля: зольность и химический состав минеральной части, содержание углерода и водорода, спекаемость и выход летучих веществ, сернистость и кажущуюся плотность, преобладание в составе углей тех или иных петрографических ингредиентов.
В работе также выделены ассоциации «малых» элементов на основе средних или преобладающих их содержаний, корреляции частных значений содержания.
Парагенетические комплексы могут быть объединены в три группы, обусловленные:
- геохимическими особенностями района и локальными источниками поступления;
- способами накопления (типами геохимических барьеров);
- формами нахождения элементов и их связью с определёнными компонентами углей.
В процессе работы обнаружено, что на территории Донецко-Макеевского района присутствуют угольные пласты (участки пластов) с повышенным содержанием токсичных элементов (преимущественно первого второго классов опасности). При использовании таких углей в народном хозяйстве могут возникнуть неблагоприятные экологические последствия – загрязнение окружающей среды, в том числе населённых пунктов, различными токсичными соединениями.
При сжигании углей возникают отходы нескольких видов: зола и шлак, мелкодисперсная летучая зола-унос и дымовые газы. Это приводит к загрязнению атмосферного воздуха, ухудшению условий жизнедеятельности людей, снижению качества и продолжительности жизни.
Однако помимо загрязнения атмосферного воздуха, опасности подвергаются поверхностные и подземные воды, а также почвы. В процессе отработки и переработки углей образуются и твёрдые отходы, которые складируются на поверхности. Эти продукты переработки проникают в почву, подземные и поверхностные воды в виде микроэлементов и «отравляют» их, делая не пригодными для хозяйственного использования.
Токсичные элементы, попадая в любую из оболочек Земли (атмо-, лито-, гидросферу), накапливаются, образуют токсичные соединения и могут переноситься на огромные расстояния, распространяя своё неблагоприятное воздействие [4].
В работе:
- изучено распределение химических элементов в угольных пластах по отдельным площадям (шахтным полям) Донецко-Макеевского района:
- выявлены связи между элементами;
- изучены зависимости содержаний токсичных элементов от определённых геологических факторов;
- установлены закономерности распределения «малых» элементов по различным пластам в стратиграфическом порядке и по площади Донецко-Макеевского углепромышленного района в зависимости от тектоники, морфологии, генезиса (эпигенетические, сингенетические), а также от некоторых качественных характеристик (сернистости, зольности);
- построены карты распределения токсичных элементов по различным пластам отдельных участков рассматриваемого района и выявлены наиболее опасные из них;
- сформулирована экологическая оценка последствий использования таких углей в народном хозяйстве;
- разработаны рекомендации для более безопасной эксплуатации углей с наименьшими экологическими последствиями.
Также в результате данной работы можно сделать следующие выводы:
Наибольшую опасность представляют такие химические элементы как мышьяк и бериллий. Относятся к первому классу опасности и являются чрезвычайно токсичными для человека и экосистемы в целом.
Примерно половина содержаний мышьяка извлекается лёгкими фракциями. Значительные количества элемента концентрируются в тяжёлой фракции. Максимальные извлечения мышьяка в лёгкую фракцию установлены для углей с крайне низким исходным содержанием (марка Ж). Вероятно, связь мышьяка с веществом угля неоднозначна. Определённая часть элемента связана с органической частью углей и характеризует фоновое содержание, частично же мышьяк связан с минеральными примесями, преимущественно с сульфидами. От преобладания той или иной формы существенно зависит характер распределения элемента по фракциям.
Бериллий в углях связан преимущественно с органическим веществом угля. Также образование повышенных и высоких содержаний его в углях может быть связано с накоплением на сорбционных барьерах.
Данные элементы могут вызывать острые и хронические заболевания, которые в худшем случае сопровождаются летальным исходом.
Мышьяк абсорбируется через кожу, легкие и желудочно-кишечный тракт. Он распределяется из крови в печень, почки, легкие и селезенку в течение 24 ч после попадания в организм, а через 2 недели - в кожу, волосы и кости. Мышьяковистый водород вызывает тяжелый гемолиз с анемией, гемоглобинурией и последующей макрогематурией, развивающейся через 3-4 ч после воздействия. Впоследствии может развиться тяжелая желтуха. Отравление мышьяком характеризуется тошнотой, рвотой и поносом, реактивным состоянием и недомоганием, тахикардией и одышкой. Часто развивается острая почечная недостаточность со смертельным исходом. Также он способен вызывать повреждение капилляров и оказывать прямое токсическое действие на крупные органы. Патологические изменения при отравлении мышьяком характеризуются некрозом желудка и тонкой кишки, сосудистыми и дегенеративными изменениями в печени и почках.
Бериллий в организм может поступать ингаляционным путем в виде аэрозолей, через ЖКТ и через кожу. Выделяется бериллий через ЖКТ, почками и молочными железами, может накапливаться в костях и внутренних органах. Бериллий может оказывать выраженное раздражающее действие; общетоксическое действие; выраженное аллергенное действие; канцерогенный эффект.
Токсичность соединений Be зависит от их растворимости. Растворимые соединения вызывают острые и хронические отравления; нерастворимые - только хронические. Токсическая концентрация бериллия в воздухе составляет 40 мг/мЗ, т.е. Be очень токсичен.
Клиническая картина отравлений бериллием:
1) При ингаляционном поступлении.
а) Острое отравление. Наблюдается местное раздражающее действие, поражение дыхательных путей - острый токсический ларингофарин-готрахеит и характерные поражения бронхиол и легких.
б) Хроническое отравление. Его особенностью является вариабельный латентный период. Последствия хронического отравления могут наблюдаться через много лет после контакта с металлом. Хроническое отравление бериллием (бериллиоз) протекает в двух формах:
- Интерстициальная форма - наблюдается разрастание соединитель ной ткани (пневмокониоз) в легких, что клинически выражается в виде одышки, кашля, аллергических проявлений, повышения температуры, цианоза.
- Гранулематозная форма - в органах и тканях и особенно в корнях легких образуются специфические гранулемы размерами до 0.5 см
2) При поступлении через кожу.
а) Острое поражение проявляется в виде ожогов, некроза
б) Хроническое - в виде дерматитов, язв типа птичьих глазков. Бериллий также обладает канцерогенным действием.
Поэтому чтобы избежать таких негативных последствий для человека и всей экосистемы в целом необходимо:
1 выявить в углях (горючих сланцах), вмещающих их породах, подземных и шахтных водах токсичных и потенциально токсичных элементов;
2 оконтурить площади распространения углей (горючих сланцев) с концентрациями токсичных элементов, представляющими реальную опасность для загрязнения окружающей среды с детальностью, обеспечивающей отдельный учёт таких углей, а также оценку устойчивости состава вод с содержанием вредных компонентов выше ПДК;
3 изучить и оценить условия загрязнения атмосферы, почв, подземных и поверхностных вод токсичными элементами в объёме, необходимом для разработки мероприятий по предотвращению загрязнения.
Не отрабатывать пласт с высоким содержанием токсичны элементов совсем – это не целесообразно, поэтому на производствах, которые используют в своём технологическом процессе продукты угольной промышленности (коксохимические, металлургические заводы и др.) необходимо устанавливать более современные и эффективные очистные сооружения, так как эти токсичные элементы преимущественно поступают в атмосферу с дымовыми газами и золой.
Клер В.Р., Волкова Г.А., Гурвич Е.М., Дворников А.Г., Жаров Ю.Н., Клер Д.В., Ненахова В.Ф., Сапрыкин Ф.Я., Шпирт М.Я. - Металлогения и геохимия угленосных и сланодержащих толщ СССР,-М.: Наука, 1987.-240 с.
Клер В.Р., Ненахова В.Ф., Сапрыкин Ф.Я., Шпирт М.Я., Рохлин Л.И., Кулачкова А.Ф., Иовчев Р.И. - Металлогения и геохимия угленосных и сланодержащих толщ СССР. Закономерности концентрации элементов и методы их иучения,-М.: Наука, 1988.-256 с.
Клер В.Р. - Изучение сопутствующих полезных ископаемых при разведке угольных месторождений,-М.: "Недра", 1979.-272 с.
Горовой А.Ф. - Основы геологии твёрдых горючих полезных ископаемых: учебное пособие,-К.: УМК ВО,1992.-120 с.
Клер В.Р. - Изучение и геолого-экономическая оценка качества углей при геолого-разведочных работах,-М.: "Недра", 1975.-250 с.
Шпирт М.Я., Клер В.Р., Перциков И.З. - Неорганические компоненты твёрдых топлив,-М.: Химия, 1990.-255 с.
Аммосов И.И. - Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР.-М.: Гостехиздат, 1963.—Т.1: Донбасс.—1210 с.