Наиболее значительный вклад имеет угольная отрасль, загрязняющее влияние которой наиболее широко представлено в Донецком регионе: горящие породные отвалы, шахтные котельные, вентиляционные стволы, пункты погрузки угля и др. Они в целом составляют 183,0 тыс. т/год, из этого объема 155,4 тыс. т/год приходится на выбросы метана. Это, с одной стороны, энергоноситель и ценное сырье для химической промышленности, а с другой – очень опасная взрывная разрушитель озонового слоя планеты приводящий к глобальному потеплению климата Земли. По данным инвентаризации выбросов метана шахтами Украины, произведенной за период с 1999 по 2000 г.г., его объем прямо пропорционален массе добытого угля и составляет 17,3 кг/т. Большинство угольных шахт (89 %) выбрасывают в атмосферу метан вентиляционными системами с концентрацией в исходящих струях шахт до 0,3 %. Лишь на 4-х шахтах концентрация метана в исходной струе близка к допустимой («Винницкая» – до 0,7 %, «Рассвет» – до 0,6 %. «Кировская» – до 0,75 «им. 60-летия Великой Октябрьской социалистической революции» – до 0,7 %). Кроме того, промышленные котельные, обеспечивающие горячей водой и теплом шахтные объекты используют в качестве топлива уголь при сгорании которого (1 тонны) в атмосферу выделяется 60 кг пыли, 50 кг сернистого ангидрида, 8 кг окислов азота и других химических соединений, а также целый набор радионуклидов в виде радона – 222, радия – 226, тория – 232 и др. [3]. В результате в промышленных городах области уровень загрязнения атмосферы в течение длительного времени классифицируется как «опасный» и «чрезвычайно опасный».

Одной из острейших проблем является загрязнение воздушного бассейна. Значительная доля выбросов в атмосферу происходит и за счет породных отвалов имеющих очаги тепловыделения. С них в атмосферу в зависимости от скорости ветра: с 1м2 сдувается от 1 до 50 мг/с пыли. Ее содержание в воздухе даже на расстоянии 500 м от отвала превышает санитарные нормы (0,5–0,8 мг/м3) [3]. Было установлено, что уровень заболеваемости выше, а продолжительность жизни населения, проживающего в зоне влияния породных отвалов, ниже, чем на других территориях. А в производственных условиях пыль может приводить к развитию самых различных, в том числе и опасных заболеваниях органов дыхания, а некоторые ее виды обладают канцерогенными свойствами. Таким образом, индекс загрязнения атмосферы в Донецкой области один из самых высоких в Украине (табл.1).

Таблица 1 – Структура выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников (тыс.т.)

Из приведенных данных видно, что большая часть выбросов приходится на Донецкую область. Доля таких опасных химических соединений как сернистого ангидрида, сероводорода и азота превышают средний по Украине в несколько раз. Из числа газообразных веществ лидирующее место занимает метан, исходящий с вентиляционными потоками при проветривании шахт [3].

Для детального исследования состава выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух контролировались стационарные источники выбросов шахты «Полтавская», расположенной в г. Енакиево Донецкой области. Исследуемый район относится к широтному климатическому поясу с умеренно-континентальным климатом: сухим жарким летом с наблюдаемыми в отдельные годы засушливыми суховейными явлениями и малоснежной умеренно холодной зимой. Рельеф местности – холмистый. Производственные объекты шахты «Полтавская» расположены на одной площадке в степной зоне в окружении пахотных земель. В северо-западном и западном направлении от шахты на расстоянии 900 м расположены жилые дома г. Южнокоммунаровска. В юго-восточном направлении на расстоянии 1500 м находится поселок Мало-Орловка. На шахте насчитывается 22 источника выбросов загрязняющих веществ, в том числе организованные и неорганизованные. К организованным источникам относятся дымовые трубы котельных, места пересыпки угля, породы и цемента с укрытием и отводом пыли. Все эти источники оснащены аспирационной системой, которая позволяет осуществлять сбор выделяющейся пыли или газа естественными или принудительными способами. К неорганизованным относятся источники, не имеющие аспирационных систем. Это – породные отвалы, угольные и лесные склады, открытые монтажные и сварочные участки.

Шахта осуществляет добычу коксующихся марок угля (ОС и Т), и антрацитов. Производственная мощность шахты 350тыс т/ год. Добыча угля по годам составила:

- 1998 – 215,8 тыс. т;
- 1999 – 180 тыс. т;
- 2005 – 95,4 тыс. т;
- 2006 – 86,1 тыс. т. (планируемый 115,0 тыс. т).
При сравнении объемов добываемого угля за указный период наблюдается четкая тенденция к их снижению в 1998 г. по сравнению с 2006 г. добыча угля снизилась почти в 2,5 раза, невыполнение плана добычи колеблется от 20–120 тыс. тонн. Ничтожно мал этот показатель в сравнении с другими передовыми шахтами. Например, на шахте «Комсомолец Донбасса», занимающей лидирующее место среди шахт Украины по уровню угледобычи и росту производительности труда,объем добычи составляет 3,4 млн. т. Поле шахты «Полтавская» состоит из добычных и вспомогательных участков. В настоящее время эксплуатируется 4 добычных участка. Добываемый уголь высокозольный (32,6 %) и имеет среднее содержание серы (3,1 %).

Основное загрязнение атмосферы угледобывающими предприятиями происходит при добычи угля. Освобождающийся из пластов газ – метан вместе с угольной пылью выбрасывается через диффузор вентиляционного ствола в атмосферу. По данным ВГСЧ объемный расход пылегазовоздушной смеси составляет 14000 м3/мин. Концентрация пыли в газовоздушной смеси составляет 5,5 мг/м3, метана – 0,1 % на одну тонну добываемого угля. При выгрузке угля и хранении его на складе в атмосферный воздух выбрасывается угольная пыль. При перемещении угля по закрытой галерее периодически производится очистка и просып породы, которая сбрасывается через люк. Пыль неорганическая с содержанием двуокиси кремния поступает в атмосферный воздух. При прохождении горных выработок большая часть породной массы (90 %) вывозится на породный отвал, а часть (10 %) используется на закладку выработанного пространства. При погрузке-выгрузке породы и формирования отвала бульдозером в воздух поступает пыль неорганическая с высоким содержанием двуокиси кремния.

На балансе шахты находится также два недействующих и негорящих породных отвала, один действующий, имеющий периодические очаги тепловыделения. Недействующие породные отвалы имеют форму конусов и достаточно большие размеры (11998 м2 и 15244 м2 ). Действующий отвал является плоским его высота 75 м, а площадь основания 27643 м2. Количество складируемой породы составляет 48360 т/год. Отвалы являются источником загрязнения атмосферного воздуха угольной пылью и окисью углерода.

Промышленная котельная, которая обеспечивает горячей водой и теплом объекты предприятия, оборудована тремя котловыми агрегатами. В качестве топлива использует уголь с годовым расходом 12000 т. Продукты сгорания топлива (окислы азота, ангидрид сернистый, углерода окись, а так же пыль неорганическая) принудительной вентиляцией через трубу выбрасываются в атмосферу. При сгорании угля образуется 3600 т золы, которая складируется на открытой площадке и вывозится самосвалами на действующий породный отвал. При работе компрессоров в воздух поступает аэрозоль масла минерального, расход которого составляет 58 т.

Предприятие располагает следующими деревообрабатывающими станками: циркулярным, строгальным и фрезерным. Оборудование не оснащено пылеочистными установками и образующаяся при работе станков пыль древесная выбрасывается в атмосферу оконным вентилятором.

В состав объектов предприятия также входят сварочный и газовый цеха. Они осуществляют ремонтные работы, а также изготовление металлоконструкций. Во время их работы в атмосферу выделяется окись железа, марганец и его соединения, окись азота. Сварочный и газовый пост являются неорганизованными источниками выброса загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Так же на базе предприятия находится прачечная, укомплектованная тремя стиральными машинами. Выделяющийся при стирке карбонат натрия выбрасывается через оконный проем.

По выбросам угольной пыли и газа (метана) предприятие относится к сверхкатегорийным. Методика, по которой проводились прямые инструментальные измерения концентраций загрязняющих веществ, взяты согласно перечня допущенных к использованию и аттестованных методик определения состава и количества загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий [4, 5]. Замеры концентраций загрязняющих веществ проводились на границе санитарно-защитной зоны в 12 точках. По полученным данным были произведены расчеты статистических хараткеристик, затем все концентрации загрязняющих веществ сравнивались с предельно допустимыми нормами для атмосферы (табл.2).

Таблица 2 – Статистические характеристики загрязнения атмосферы шахтой "Полтавская"

В результате для шахты «Полтавская» были установлены следующие загрязнители, средние значения которых превышают ПДК: карбонат натрия – в 2 раза, окись углерода в 1,2 раза, пыль древесная – в 3 раза, пыль антрацита – в 4 раза. Остальные соединения не превышают предельно допустимых нормативов.

Для комплексной оценки загрязнения веществ был выполнен корреляционный анализ веществ, в результате которого были выделены две группы показателей связанные значимой положительной связью 1)окись углерода и пыль антрацита; 2)карбонат натрия и масло минеральное. Это позволило рассчитать комплексные мультипликативные показатели, которые более контрастно отражают распределение загрязнения в санитарно-защитной зоне.

Наибольшие концентрации и опасность имеют показатели, попавшие в первую группу (окись углерода и пыль антрацита) поэтому для них была построена карта мультипликативного показателя рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе (рис. 1).

Рисунок 2 – Карта комплексного показателя загрязнения, в долях ПДК

Проанализировав карту рассеивания в атмосферном воздухе можно сделать вывод, что максимальная концентрация вредных веществ наблюдается в точке № 11. Этот выброс осуществляется вентиляционным стволом шахты. Значительные концентрации также наблюдаются в точке № 8, положение которой связано с находящимся здесь плоским породным отвалом.

Таким образом, на шахте «Полтавская» установлены два наиболее значимых источника загрязнения атмосферного воздуха – вентиляционный ствол шахты и породные отвалы, которые носят наибольший существенный вклад в загрязнение атмосферного воздуха. Они выбрасывают угольную пыль в атмосферный воздух, затем оседающую, накапливающуюся и формирующую техногенные аномалии в почве. На предприятии не выполняются мероприятия по уменьшению вредных выбросов. Они заключаются в реконструкции вентиляционных установок и батарейных циклонов, установке гидрантов для увлажнения угля на открытом складе, выполнении плановых работ по озеленению двух недействующих породных отвалов. Если учесть, что шахта по добыче угля не выполняет планов и при этом наносит существенный экологический ущерб своими выбросами загрязняющих веществ, то, очевидно при таком состоянии, ее следует закрыть.

Список использованной литературы

1. Волкова Т.П., Попова Ю.С., Волкова К.В. Аналіз та оцінка впливу промислових підприємств на забруднення грунтів Донецької області // Проблемы экологии. – Донецк: ДонНТУ, 2005. – №1–2, 164 с.
2. Панов Б.С., Шевченко О.А., Дудик А.М., Дудик С.А., Селяков С.Ю. Современные экологические проблемы Донецкого бассейна // Геофизический журнал, 2003. – №3.– с. 46–60.
3. Недодаева Л.Л, Майдуков Г.Л. Эколого-экономические проблемы промышленности: метан и другие отходы основного производства угольных шахт Донбасса, как объект маркетинга // Инженерная экология – 2007. – №3. – с.27–47
4. Сборник методик по определению концентраций загрязняющих веществ в промышленных выбросах. Л.: Гидрометиоиздат, 1987. – 45 с.
5. Метрологічне забезпечення. Відбір проб промислових викидів. Інструкція. КНД 211.2.3 063–98. Київ, 1989. – 50с.
6. Земля тривоги нашої. За матеріалами доповіді про стан навколишнього природного середовища в Донецькій області у 2002 році / Під ред. С.В. Третьякова. – Донецьк: Новий мир. – 2003. – 158 с.