Зубова Л.Г.,
Зубов А.Р.,
Соловьева С.Е.

Источник: Журнал «Уголь Украины», апрель, 2006.- C. 31-33

Сухой чистый воздух в нижних слоях атмосферы на Земле характеризуется постоянством состава. В нем содержатся азот, кислород, аргон, углекислый газ, неон, гелий, криптон, водород, ксенон, озон и некоторые другие газы, а также водяной пар, различные газовые примеси, мельчайшие твердые и жидкие частицы, как природного происхождения, так и попавшие в атмосферу в результате хозяйственной деятельности человека – аэрозоли [1]. В одних местах их меньше, в других, например в промышленных центрах, больше. К таким центрам относится Донбасс, где в течение года в атмосферу выбрасываются почти 4 млн.т загрязняющих веществ, и только пыли в воздухе находится от 2,5 до 100 мг/м³, тогда как в чистых районах – 0,02 мг/м³ [2].

Активно загрязняет атмосферу угольная промышленность. Свой вклад в запыленность и загазованность вносят и породные отвалы, с 1 м² которых в зависимости от скорости ветра сдувается от 1 до 50 мг/с пыли, ее содержание в воздухе даже на расстоянии 500 м от отвала превышает санитарные нормы [3,4]. Из одного горящего отвала за сутки в среднем выделяется 4-5 т оксида углерода и 600-1100 кг сернистого ангидрида, а также небольшие количества сероводорода, оксидов азота и других продуктов горения [5].

Поскольку горизонтальное движение воздушных масс в густо застроенном регионе по сравнению с прилегающей территорией снижено в среднем на 25%, загрязняющие вещества во взвешенном состоянии длительное время находятся в воздухе, способствуя конденсации водяного пара (частички пыли выступают в качестве ядер конденсации) с образованием туманов, облаков. Поэтому здесь туманов в 2-5 раз, а осадков на 5-10% больше [6]. Средняя минерализация атмосферных осадков в регионе высокая, достигает 60 мг/л [7], так как, попадая на землю в виде дождя, снега или града, осадки растворяют аэрозоли и обогащаются солями, содержание которых зависит от запыленности и загазованности атмосферы.

Таблица 1

Химический состав атмосферных осадков над угледобывающими предприятиями становится более токсичным. Это объясняется тем обстоятельством, что на территории шахт имеются «запечатанные» (непроницаемыми) земли под отвалами, в которых нарушен свободный газообмен в системе «почва – приземный слой атмосферы». Это способствует развитию анаэробной микробиологической деятельности, сопровождаем ой продуцированием специфических легковозгоняемых углеводородов, которые могут образовываться комплексные соединения с рассеянными тяжелыми металлами. Соединения диффундируют в атмосферу, вступают во взаимодействие с ядрами аэрозолей и фиксируются на них [8].

В настоящее время создается своеобразный банк данных относительно источников рассеянных тяжелых металлов, способных образовывать комплексные соединения со специфическими анаэробными углеводородами. На территории Донбасса один из таких источников – терриконики. Оценим выброс газообразных загрязнителей от горящих отвалов в Луганской области и потенциальную токсичность тяжелых металлов, входящих в отвальные породы, пыль и продукты горения.

В отраслевой методике [9] приведены данные среднего выброса вредных веществ из одного горящего отвала. При этом учитываются диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота, сероводород и их суммарное количество (в тоннах за год). Последний показатель колеблется в Луганской Области от 1 до 3000 т в год. Максимальное количество газообразных веществ, особенно включающих серу, характерно для террикоников, отсыпных из слабометаморфизированных пород, минимальное – для шахтных отвалов, состоящих из сильнометаморфизированных пород. Объяснить это можно тем, что на севере и северо-востоке бассейна благодаря значительному влиянию морских вод среди углей среднего карбона преобладают угли восстановленного тип, они отличаются высокой или очень высокой сернистостью [10].

Авторами сопоставлены данные по выбросу газообразных веществ и сульфидной серы с содержанием в углях и породах и выявлено, что массы коррелируют (коэффициент корреляции 0,54), с содержанием сульфидной серы связано количество выбрасываемых токсичных микроэлементов при горении отвалов, однако в этом случае зависимость обратно пропорциональная. В таблице 1 представлены результаты спектрального анализа отвальной породы. Химический состав токсичности отвальных пород приведен в таблице 2. согласно методике [11] наиболее распространенный элемент определяет тип, далее – класс и после – подкласс токсичности.

Таблица 2

Исходя из изложенного, можно сделать вывод о токсичности горящих отвальных пород угольных шахт: она в основном определяется тяжелыми металлами, среди которых преобладают ниобий, ванадий и свинец. Поэтому, разрабатывая и внедряя мероприятия по тушению породных отвалов, снижаем уровень токсичности атмосферного воздуха Донбасса.

Литература

1. Чирков Ю.И. основы аглометеорологии. – Л.: Гидрометеоиздат, 1982.

2. Беседа Н.И., Яковенко П.И., Бент О.И. Состояние окружающей среды в Донбассе и предложения по ее охране// Уголь Украины №5. – 1996.

3. Буевский Н.М., Зорин Л.Ф. Рекультивация земель, нарушенных горными работами. – Донецк: Донбасс, 1969.

4. Средоулучшающая роль защитно-декоративных насаждений шахт и обогатительных фабрик в Донбассе/Ю.Н. Попа, А.В.Козак, Б.Н. Моисеенко и др.// Республ.конф.по программе «Лес». – Винница, 1985.

5. Саранчук В.М. Борьба с горением породных отвалов.– К.: Науково думка, 1978.

6. Кучерявый В.А. Зеленая зона города. – К.: Наукова думка, 1981

7. Добровольский В.В. Основы биогеохимии. – М.: АКАДЕМА, 2003.

8. Отраслевая методика расчета количества отходящих, улавливаемых и вбрасываемых в атмосферу вредных веществ по удельным величинам/ ВНИИИОГуголь. – Пермь, 1984.

9. Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. – М.: Госгеолтехиздат, 1963. – Т1.

10. Методичні вказівки та завдання до виконання лабораторної роботи «Оцінка токсичності вугілля»/ Укл.А.Ф. Горовой. – Алчевськ: ДГМІ, 2002.