Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ воздействия открытой разработки полезных ископаемых на окружающую среду 10
1.1. Источники пылегазовыделений на карьерах 10
1.2 Влияние пылевого загрязнения на состояние окружающей среды 23
1.3. Влияние пылевого загрязнение на здоровье человека 43
Выводы 59
Глава 2. Методы оценки экологического риска и техногенной нагрузки на окружающую среду 60
2.1 Анализ методов оценки техногенного воздействия 60
2.2 Методы определения экологического риска и его численной оценки 66
2.2.1 Понятие экологического риска 66
2.2.2 Математическое определение риска 71
2.3. Оценка экологического риска 74
2.4. Риск токсических эффектов 78
2.5. Максимальный экологический риск и его использование для оценки пылевого загрязнения окружающей среды 85
Выводы 88
Глава 3. Экспериментальные исследования влияния пылевого загрязнения окружающей среды при открытых горных работах 89
3.1. Факторы, определяющие пылевое загрязнение среды 89
3.2. Методика экспериментальных исследований 98
3.2.1. Выбор объекта исследований 98
3.2.2. Методика проведения снеговой съемки 98
3.2.3. Методика анализа экспериментальных данных в лабораторных условиях 100
3.3. Результаты экспериментальных исследований и их анализ 106
3.4. Методика расчета выделения пыли с пылящей поверхности 109
Выводы 113
Глава 4. Оценка пылевого загрязнения территории для условий Оленегорского ГОКа 114
4.1. Оценка степени воздействия Оленегорского ГОКа на атмосферу 114
4.2. Стратегия выбора мероприятий по охране воздушного бассейна при открытой разработке месторождений полезных ископаемых 119
4.3. Применение геоинформационных технологий для оценки негативного влияния открытых горных работ на окружающую среду 124
4.3.1. Формирование ГИС-проекта территории прилегающей к Оленегорскому ГОКу 126
4.3.2. Оценка величины пылевого воздействия хвостохранилища Оленегорского ГОКа на окружающую среду 133
4.4. Оценка пылевого загрязнения окружающей среды с учетом пространственного распределения максимального экологического риска 137
4.5. Способ снижения выноса пыли с поверхности хвостохранилища 140
4.6. Экономическая оценка предлагаемого способа 144
4.6.1. Определение капитальных затрат 144
4.6.3. Эколого-экономические расчеты 145
Выводы 147
Заключение 148
Литература 150
- Влияние пылевого загрязнения на состояние окружающей среды
- Риск токсических эффектов
- Оценка степени воздействия Оленегорского ГОКа на атмосферу
- Способ снижения выноса пыли с поверхности хвостохранилища
Введение к работе
Актуальность работы. Разработка месторождений полезных ископаемых оказывает сложное и многоплановое воздействие на окружающую среду. Это относится и к открытому способу добычи полезных ископаемых. При производстве открытых горных работ в воздушную среду поступает значительное количество поллютантов, причем основным загрязняющим веществом выступает неорганическая пыль. Выделение данного вещества приводит к постепенной деградации зеленых насаждений, снижению их продуктивности и утрате устойчивости.
Для человека особую опасность представляют пылевые частицы размерами менее 10 мкм, способные проникать в альвеолы и периферии легкого. С учетом рекомендаций Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в ряде стран осуществлен переход на нормирование содержания в воздушной среде частиц пыли с размерами менее 10 мкм. В Российской Федерации в настоящее время нормирование запыленности воздушной среды осуществляется без учета конкретного дисперсного состава пыли.
Несмотря на различные механизмы образования пыли (бурение, взрывные работы, пыление на дорогах, сдув пыли с поверхности отвалов и хвостохранилищ) пространственный перенос пыли определяется, в основном, сочетанием метеорологических факторов (скорость ветра, направление его действия, температура и влажность атмосферного воздуха), законы изменения которых имеют вероятностную природу.
В существующих исследованиях процессов образования и распространения пыли, результаты которых изложены в работах П.В. Бересневича, Н.З. Битколова, Л.Д. Дьяконова, А.В. Зберов-ского, В.Б. Комарова, В.А. Михайлова, B.C. Никитина, М.Т. Осодоева, К.З. Ушакова, П.Н. Торского, Ю.В. Шувалова и др., проблема учета вероятностного характера пылевого загрязнения изучена недостаточно. В этой связи, установление закономерностей загрязнения окружающей природной среды при ведении открытых горных работ на основе экологического риска,
учитывающего вероятностную природу определяющих метеорологических параметров, позволит повысить точность оценки пылевого загрязнения и эффективность выбора природоохранных мероприятий.
Цель работы - повышение эффективности мероприятий по защите окружающей среды от пылевого воздействия при ведении открытых горных работ.
Основная идея работы. Разработку природоохранных мероприятий следует осуществлять на основе анализа пространственного распределения экологического риска, учитывающего вероятностные законы изменения скорости ветра и направления его действия.
Основные задачи работы:
анализ источников пылевого воздействия при открытой разработке МПИ. и выделение источников, оказывающих превалирующее воздействие на окружающую среду;
разработка процедуры определения расчетных значений скорости ветра и направления его действия, соответствующих величине максимального экологического риска, от воздействия пыли на окружающую среду;
проведение натурных исследований пространственного распределения дисперсного состава пыли;
разработка методики определения пространственного распределения экологического риска с учетом вероятностных законов изменения скорости ветра, направления его действия, и фракционного состава пыли;
оценка пылевого загрязнения при работе Оленегорского ГОКа на основании величины распределения экологического риска;
разработка аэродинамического метода уменьшения выноса пыли с поверхности хвостохранилища и определение технико-экономических параметров данного способа применительно к Оленегорскому ГОКу.
Научная новизна.
Установлены закономерности распределения величины экологического риска с учетом вероятностных законов изменения параметров определяющих пылевое воздействие, и распределение концентрации частиц разного гранулометрического состава в пространстве.
Основные защищаемые положения:
-
Определение распределения в атмосферном воздухе концентрации пыли, выносимой с поверхности хвостохранилища, при известных параметрах розы ветров должно выполняться из условия достижения максимальной величины экологического риска при расчетных значениях скоростей ветра в каждом из географических направлений его действия.
-
Оценка пылевого загрязнения окружающей среды от хвостохранилища должна производиться в соответствии с химическим составом складируемого вещества, который определяет класс опасности образующейся пыли и её предельно-допустимую концентрацию, а также пространственным распределением суммарной концентрации пыли и концентраций пыли различного фракционного состава в атмосферном воздухе.
-
Выбор природоохранных мероприятий по снижению пылевой нагрузки на окружающую среду целесообразно осуществлять с учетом закономерностей изменения относительных величин экологического риска, установленных с учетом соотношения между площадями, в пределах каждой из которых концентрации пыли считаются неизменными, а также распределения в пространстве пыли различных фракций; при этом для снижения пылевой нагрузки на окружающую среду предлагается аэродинамический способ уменьшения выноса пыли с поверхности хвостохранилища.
Методы исследований включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов; лабораторные и натурные методы изучения условий формирования рассеивания пыли; микроскопический, седиментационный, ситовой
анализы дисперсности материала. Обработка данных экспериментальных исследований проводилась методами математической статистики с применением современных стандартных компьютерных программ (MS-Excel, MS-Access, Statistica for Windows и др.).
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается большим объемом аналитических, лабораторных и экспериментальных исследований состояния окружающей среды в районах пылящих поверхностей, применением стандартного математического обеспечения для осуществления оценки пылевого загрязнения окружающей среды, сходимостью численных расчетов с данными инструментальных и опытно-промышленных исследований.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
Предложена процедура выбора исходных параметров для оценки пылевого воздействия хвостохранилища на окружающую среду;
Разработан метод оценки воздействия пылящих поверхностей на окружающую среду на основе площадного распределения экологического риска;
Предложен аэродинамический способ снижения выноса пыли с поверхности хвостохранилища и разработана методика определения его параметров;
Разработаны рекомендации по снижению пылевого воздействия на окружающую среду хвостохранилища в условиях Оленегорского ГОКа.
Апробация работы. Основные положения и практические результаты диссертационной работы докладывались на ежегодных конференциях молодых ученых СПГГИ (ТУ) «Полезные ископаемые России и их освоение» (СПб, 2004, 2005, 2006 гг.); на научных конференциях МГТУ «Неделя горняка» (Москва, 2003 г., 2004 г., 2005 г.); III международной научной конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» (Пенза,
2003); Всероссийской научно-практической конференции «Техногенная безопасность, надежность, качество, энергосбережение» (Ростов-на-Дону - Шепси, 2003 г.); IV Международной конференции «Воздух-2004» (СПб, 2004 г.); Первой Всероссийской научно-технической Интернет-конференции «Современные проблемы экологии и безопасности» (Тула, 2005 г.).
Личный вклад автора заключается в постановке задач и разработке методики исследования; в проведении экспериментальных исследований по определению рассеивания пылевых частиц в пространстве; в разработке методики оценки воздействия пылящих поверхностей на окружающую среду; в разработке аэродинамического способа снижения выделения пыли с поверхности хвостохранилища; в составлении рекомендаций по снижению пылевого воздействия на окружающую среду.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 8 научных трудах, в том числе: 7 научных статьях и 1 тезисах докладов на научно-практических конференциях.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 157 страницах машинописного текста, содержит 60 рисунков, 39 таблиц и список литературы из 119 наименований.
Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю, профессору, доктору технических наук С.Г. Гендлеру за идею, которая послужила основой проведения исследований, за помощь, оказываемую в процессе выполнения работы.
Влияние пылевого загрязнения на состояние окружающей среды
Пылью называют дисперсную систему, состоящую из воздуха и тонких твердых частиц витающих (аэрозоль), или осевших на поверхности (аэрогель). Земная атмосфера содержит большое количество пыли, главным образом образовывающейся в результате действия ветровой эрозии. Атмосфера промышленных районов или городов в большей степени загрязнена золой, копотью и промышленной пылью [99].
Согласно принятой классификации [49,99], различают следующие виды промышленной пыли:
неорганическую (минеральную или металлическую);
органическую (растительную или животную);
смешанную (шлифовальную, зерновую и др.).
промышленная пыль в большинстве случаев образуется в результате механического измельчения (дезинтеграции) твердого вещества.
Пыль характеризуется следующими свойствами: формой частиц, их плотностью, абразивностью, скоростью оседания, смачиваемостью, размер частиц (дисперсный состав) и др.
Форма частиц пыли оказывает влияние на скорость их оседания и определяется способом разрушения горных пород, а также зависит от способности минералов раскалываться в зависимости от формы кристаллов. По своей форме частицы аэрозоля принято делить на: сферические, изометрические (правильные многогранники), пластинки (протяженность в двух измерениях значительно больше, чем в третьем), иглы, волокна, призмы, сложные агрегаты (длинные цепочки, звездочки). В основном частицы пыли имеют неправильную форму.
Плотность отдельной частицы пыли с известными допущениями можно принять равной плотности горной породы, из которой она была образована. Однако отдельные частицы пыли способны связываться друг с другом, образуя агрегаты, плотность которых может уменьшаться до 0,1 кг/м3 и менее плотности массивного куска. Обычно различают истинную плотность частиц пыли и плотность насыпной массы пыли. Истинная плотность пыли соответствует плотности материала, из которого она образуется. Плотность насыпной массы учитывает наличие воздушных зазоров между отдельными пылинками и изменяется в широких пределах в зависимости от крупности пыли (может быть в 20 раз меньше истинной плотности).
Плотность некоторых видов частиц пыли приведена в таблице 1.6 [49].
Абразивность (истирающая способность) частиц пыли зависит от их твердости, формы, размеров, плотности и других факторов. Это свойство частиц приходится учитывать при создании пылеулавливающих установок и выборе материала воздуховодов.
Скорость оседания частиц пыли определяется в зависимости от соотношения сил тяжести и сил сопротивления. Полученную при этом скорость принято называть скоростью витания частицы пыли. Скорость витания для одинаковых условий, зависит только от диаметра и плотности пылевых частиц. Частицы пыли диаметром менее 0,1 мкм ведут себя в воздухе подобно газовым молекулам, участвуя в броуновском движении.
Одним из важных показателей пыли является ее смачиваемость водой, в зависимости от которой породы разделяются на гидрофильные и гидрофобные. К хорошо смачиваемым (гидрофильным) породам относятся кварц, сульфаты, силикаты, карбонаты и др. К плохо смачиваемым (гидрофобным) породам относятся сульфиды, графит и т. д. В связи с такими свойствами горных пород для пылеподавления при разработке гидрофобных разностей требуется применение различных пылесвязывающих добавок, что естественно усложняет применение противопылевых мероприятий и повышает их стоимость [54,56].
Дисперсность в значительной мере определяет свойства пыли. В результате измельчения изменяются некоторые свойства вещества и приобретаются новые. Это вызвано, в основном, тем, что при диспергирований вещества многократно увеличивается его суммарная поверхность [74,75].
В результате резкого увеличения суммарной поверхности вещества повышается поверхностная энергия, что влечет за собой увеличение физической и химической активности. Очень быстро и интенсивно протекают реакции окисления этих веществ. О повышении физической активности говорит, например, то, что измельченные вещества растворяются во много раз быстрее, чем исходный материал.
Во взвешивающей газообразной среде присутствует влага, пары кислот, щелочей. В результате их поглощения свойства частиц отличаются от свойств исходного материала.
Дисперсный состав характеризует пыль с различных сторон. Кроме физических и химических свойств, дисперсный состав определяет в значительной мере характер и условия распространения пыли в воздушной среде [50,61,67].
Мелкодисперсная пыль осаждается значительно медленнее, а особо мелкодисперсная пыль практически вовсе не осаждается. Таким образом, рассеивание пылевых частиц в воздухе в значительной мере определяется дисперсным составом пыли.
В зависимости от условий выделения пыли, а также плотности, размеры ее могут отличаться (рис.1.10) [99].
В зависимости от размера аэрозольные частицы различают:
V крупные - от 100 до 500 мкм (0,1-0,5 мм), которые легко выпадают из потока газа при небольшой скорости его и почти отсутствуют в атмосфере;
V мелкие - от 10 до 100 мкм (0,01-0,1 мм), которые удерживаются в воздухе, хотя в спокойной среде они оседают вначале с возрастающей, а потом с постоянной скоростью;
V тонкие, или туманы - 0,1-10 мкм, трудно оседающие в спокойной газовой среде;
V весьма тонкие, или дымы - менее 0,1 мкм, которые не оседают под действием силы тяжести, находятся в броуновском движении.
В процессе ведения горных работ пыль, попадающая в атмосферу, различна по своему минеральному, химическому и дисперсному составу. Согласно [42] по минеральному составу она близка к минеральному составу пород, особенно непосредственно около источника пылеобразования. Состав пыли, осаждающейся на значительном удалении от этого источника, отличается от минерального состава разрабатываемых пород. Это зависит от прочности породообразующих минералов, крупности частиц пыли, их плотности, скорости витания в атмосфере и так далее. Поэтому на значительном удалении от источника пы-леобразования в осевшей пыли могут преобладать частицы более легких породообразующих минералов [52].
Химический состав пыли также близок к химическому составу пород. Химический и минералогический состав пыли определяют ее ядовитость или неядовитость. Ядовитая пыль содержит токсичные элементы и их соединения, вдыхание которых вызывает специфические отравления людей. Ядовитая пыль воздействует на центральную нервную систему, печень, желудок, суставы. К ним относится пыль асбеста, свинцовых руд, мышьяковая, ртутная, радиоактивная пыль урана, тория, теллура и др. Ко второй группе относится пыль, содержащая свободную двуокись кремния в ее кристаллической модификации (кварц, кристобалит, тримид), угольная и другие виды пыли. Однако и неядовитая пыль вредна, если ее содержание в атмосфере превышает допустимый уровень запыленности воздуха (табл.1.7).
Риск токсических эффектов
В течение долгого времени оценка риска для здоровья людей, обусловленного загрязнением окружающей среды, была уделом экспертов в области токсикологии и гигиены. Это было связано с необходимостью учета огромного количества факторов, определяющих характер воздействия вредного вещества на организм человека. В настоящее время разработаны методики, позволяющие получать приближенные оценки риска на основании некоторых обобщающих показателей (класс опасности вещества, кратность превышения предельно допустимой концентрации и т.д).
Неблагоприятные изменения здоровья людей, обусловленные повседневным или профессиональным контактом с токсическими веществами, в общем случае носят вероятностный характер. Вероятностный характер этих процессов обусловлен значительными вариациями в физическом состоянии людей, а также невозможностью точно контролировать такие определяющие риск параметры, как доза, время контакта, специфика поступления вещества в организм и т.д.
Для характеристики частоты негативных изменений в здоровье населения в медицинской статистике используют термин «заболеваемость».
Заболеваемость — статистический показатель, определяемый как отношение числа заболевших к средней численности населения на территории наблюдения в период, к которому относится расчет этого показателя [35]: где 3 - заболеваемость, У год; p(N ) — частота заболевания, человек/год; N -численность населения, человек.
Заболеваемость — величина, имеющая размерность потенциального риска, близко связанная с понятием экологического риска, однако не тождественная ему. Риск следует рассматривать как дополнительную заболеваемость, связанную с поступлением в организм экртоксикантов [35]: 3=a+e-R3 (2.8) где R3 — риск заболевания, 1/год; а— фоновая заболеваемость, 1/год; в — коэффициент пропорциональности.
Риск заболевания является функцией дозы токсиканта, поступившего в организм среднего представителя данной группы населения за всю жизнь. Применительно к загрязнению атмосферы доза токсиканта может быть оценена на основе данных о концентрации токсиканта в воздухе и времени пребывания людей в условиях загрязненной атмосферы,
Для описания негативного воздействия загрязнения окружающей среды на здоровье, которое может реализоваться в форме немедленных токсических либо хронических проявлений (в том числе канцерогенных и иммунотоксиче-ских) используются, как правило, две группы моделей: пороговые и беспорого 80 вые.
Как известно, острая токсичность (немедленные токсические проявления) имеет ярко выраженный пороговый характер. Для оценки риска немедленных токсических эффектов может быть использована модель индивидуальных порогов действия. Применительно к загрязнению атмосферы эта модель может быть в общем виде описана формулой (2.9): К= 1= J ехр( y2)dr (2.9) где а и b — параметры, зависящие от токсикологических свойств вещества; с -концентрация токсиканта в атмосфере, мг/м3; г- параметр интегрирования.
Интеграл в формуле (2.9) не может быть выражен через элементарные функции. Для выполнения расчетов следует использовать вычислительную технику или математические таблицы.
Значения коэффициентов а и b в формуле (2.9) определяются на основании специальных токсикологических исследований свойств веществ и, как правило, приводятся только в специальной литературе. Для выполнения практических расчетов представляется целесообразным связать коэффициенты а и Ъ со значениями традиционных параметров, применяемых для характеристики токсичности веществ и нормирования их содержания в объектах окружающей среды, таких, как класс токсичности вещества, предельно допустимые концентрации (ПДК) и т.д.
В работе [35] предложено в уравнении (9) вместо с использовать выражение (с /ПДКм.р.), где ПДКм.р.. — предельно допустимая максимальная разовая концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м3. Эта концентрация при вдыхании в течение 30 мин. не должна вызывать рефлекторных (в том числе субсенсорных) реакций в организме человека [25].
Значения параметров а и Ъ, рекомендованные авторами [2,35] для проведения расчетов, приведены в табл. 2.1.
При расчете риска интоксикации аэрозольными частицами, необходимо учитывать тот факт, что для человека особую опасность представляют собой респирабельные пылинки, способные проникать в альвеолы и периферии легкого. В мировой практике с учетом рекомендаций Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в ряде стран осуществлен переход на нормирование содержания в воздушной среде частиц пыли с размерами не более 2,5 мкм и 10 мкм. В Российской Федерации в настоящее время нормирование запыленности воздушной среды осуществляется без учета конкретного дисперсного состава пыли, т.е. дисперсный состав вдыхаемой пыли в расчетах риска интоксикации не учитывается. Исходя из выше сказанного, с целью наиболее четкой оценки степени риска воздействия на организм человека, предлагается в формуле (2.11) в место содержания общей концентрации твердых частиц С,-, использовать значение концентрации характеризующей содержание фракци обладающей респирабель-ным действием на организм человека (диаметр частиц 10 мкм). С учетом сказанного формула для расчета риска интоксикации аэрозольными частицами принимает вид
Оценка степени воздействия Оленегорского ГОКа на атмосферу
В процессе своего функционирования железорудные ГОКи выбрасывают в атмосферу значительное количество загрязняющих веществ. На рисунке 4.1. представлена динамика выбросов загрязняющих веществ по Оленегорско-му ГОКу за период с 1990 по 2005 г.
Снижение выбросов загрязняющих веществ в период с 1991 г по 1997 г. объясняется резким спадом в экономике страны в текущий период, что в свою очередь привело к резкому снижению объемов производства в стране, и как следствие, сказалось на работе Оленегорского ГОКа.
Всего на предприятии имеется 108 источников загрязнения, из них 99 организованных. Всего, от источников комбината выбрасываются 36 загрязняющих веществ, 5 из которых обладают эффектом суммации действия. Основными загрязняющими веществами являются: твердые частицы (пыль неорганическая 20-70%), диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота (в пересчете на NO2), углеводороды. Данные вещества относятся ко 2, 3, 4 классам опасности. Вклад каждого загрязняющего вещества выделяющегося при работе ГОКа, к общей П5 сумме загрязняющих веществ, представлен на рисунке 1.6. (I глава).
Абсолютные величины выбрасываемых в атмосферу Оленегорским ГОКом загрязняющих веществ в 2005 г. (т/год) представлены в таблице 4.1.
Источниками газовыделений являются следующие источники: технологические процессы в карьере (взрывные работы, транспортирование горной массы, складирование отвалов вскрышной породы); производство теплоэнер-гии (центральная котельная); сушка концентрата на обогатительной фабрике. Удельный вклад каждого из источников в суммарном выбросе газообразных веществ представлен на рисунке 4.2.
Из данных представленных на рисунке 4.2. видно, что основным источником газовыделений на предприятии является центральная котельная. Следует отметить, что если функционирование остальных источников дискретно во времени, то котельная работает постоянно в течение года.
Для работы центральной котельной (исходя из мощности котельной 140 Гкал/час и годовым расходом угля 213 тыс. т.), было выполнено математическое моделирование рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе (с помощью пакета программ УПРЗА «Эколог» Версия 2.55. Программа создана на базе методики ОНД-86). Результаты моделирования рассеивания загрязняющих веществ (NOx, SO2) в атмосфере [78], представлены на рисунках 4.3 и 4.4. Их анализ показал, что работа котельной при фактических значениях выброса по основным выбрасываемым веществам NOx - 20 г/с; SO2 - 187,5 г/с, не приводит к превышению значения ПДК в атмосферном воздухе (ПДКно 0,085 мг/м3; ПДК50 - 0,5 мг/м3).
Из данных представленных на рисунке 1.6 (раздел 1.1.) следует, что при работе ГОКа в атмосферу больше всего выделяется диоксид кремния (БіОг) до 36% всех выбросов. В результате анализа данных было выявлено, что основными источниками пылевыделения являются технологические процессы, связанные с непосредственной добычей и переработкой полезного ископаемого. Среди источников можно выделить следующие технологические процессы: бурение скважин, взрывные работы, выемочно-погрузочные работы, транспортирование горной массы, складирование пустой породы в отвал, пыление с поверхности хвостохранилища.
Удельный вклад каждого процесса в загрязнение атмосферы приведен на рисунке 4.5.
Пыление поверхности хвостохранилища занимает большую долю в загрязнении окружающей среды. Это объясняется тем, что при существующем способе разработке железорудных месторождений на ГОКах до 50-60% перерабатываемого исходного сырья переходит в отходы обогащения (хвосты), которые складируются в виде пульпы в хвостохранилищах [4]. Хвосты представляют собой тонкозернистый материал. Все фракции которого являются эрозион-ноопасными. В летний период, когда поверхность хвостохранилищ нагревается, она быстро теряет влагу и легко поддается ветровой эрозии. Обезвоженные участки хвостохранилищ при скорости ветра 5-7 м/с и более становятся интенсивными источниками выделения пыли. Взметывающаяся с поверхности хвостохранилища пыль отрицательно влияет на санитарно-гигиенические условия близь расположенных жилых массивов и промышленных предприятий.
В результате анализа источников загрязнения атмосферы на предприятии Оленегорский ГОК было выявлено, что наибольший вклад в загрязнение атмосферы вносит пыление хвостохранилища. в этой связи, мероприятия по минимизации этого воздействия должны быть направлены, прежде всего, на снижение пылевыделения с поверхности.
Способ снижения выноса пыли с поверхности хвостохранилища
Способ снижения выноса пыли с поверхности хвостохранилища, заключается в оконтуривании пылящей поверхности и создании защитных заграждений, располагаемых на пылящей поверхности источника в двух взаимно перпендикулярных направлениях: поперек направления действия господствующих ветров и вдоль этого направления. Для этого, определяется значение скорости ветра Viim (м/с), при которой на границе санитарной зоны вокруг хвостохранилища, обеспечивается предельно-допустимое значение концентрации пыли и максимальное значение скорости господствующих ветров Vmax (м/с), пылящую поверхность хвостохранилища разбивают на квадратные участки, по периметрам которых устанавливают защитные заграждения, выполненные из гибкого материала.
Предварительно определяется площадь пылящего участка. В результате инструментальных измерений или расчетов, выполняемых, например, с помощью пакета прикладных программ серии "Эколог 2.55" [100] /определяют значение скорости ветра Viim, при которой на границе санитарной зоны вокруг техногенного массива, обеспечивается предельно-допустимое значение концентрации пыли Спыли =Спдк Кроме того, в результате анализа многолетних данных метеорологических исследований устанавливают максимальное значение скорости господствующих ветров Vmax. Защитные заграждения устанавливают на пылящей поверхности техногенного массива таким образом, чтобы во всех случаях при любых направлениях ветра обеспечить сокращение скорости ветра у пылящей поверхности с Vmax до V]jm. Уменьшение скорости ветра достигается за счет создания, т.н. ветровой тени, протяженность которой зависит от высоты заграждения Нзаг. Чем выше Нзаг, тем при фиксированной величине V(im/ Vmax больше протяженность ветровой тени LTeH, и, следовательно, на большем расстоянии друг от друга можно располагать линии защитных заграждений. Аналитическая зависимость между отношением протяженности защитного заграж 141 дения L3ar к его высоте Нзаг и отношением протяженности ветровой тени LTel, к Нзаг имеет вид:
W Нзаг = 0,022 (Vlim/ Vmax)-2 6 (LTeH/ Нзаг)2 (4.6)
Существует вероятность того, что скорость ветра может достигать значения Vmax как при господствующем направлении ветра, так в направлении ему перпендикулярном. Поэтому гарантированное снижение скорости ветра у поверхности техногенного массива в Vnm/ Vmax раз будет обеспечено лишь в случае, когда протяженности ветровой тени LTe„ в двух взаимно перпендикулярных направлениях (в направлении господствующего ветра и перпендикулярном к нему направлении) будут одинаковы. Таким образом, ряды защитных заграждений, установленные перпендикулярно направлению господствующих ветров и параллельно этому направлению, должны находится друг от друга на равных расстояниях Ly4 (рис.4.20). Это расстояние устанавливается из формулы (4.6)
11 и И l_/gar " J—/уц к1 JL/Tgjj "" 1—/уч«
Ly, = 46,4 Нзаг (VIim/Vmax)2 6, м (4.7)
где Нзаг - высота защитного заграждения (м) выбирается из диапазона 0,5-3 м, при условии превышения Ly4 величины 10 м., и заданного снижения скорости ветра. Например при снижении скорости ветра соответственно на 40; 50; 60; 70 % высота заграждения Нзаг может составлять 1; 1,5; 2; 2,5 м соответственно [89].
Для создания такого заграждения всю пылящую поверхность хвостохранилища (1) разбивают на квадратные участки со стороной Ly4 (2), рассчитываемой по формуле (4.7). По периметрам участков устанавливают опоры (3), на которые закрепляют экраны (4), выполненные из гибкого материала. В качестве гибкого материала может быть использована, например, ячеистая сетка выполненная из полимера (рис.4.21). Характеристики защитного экрана представлены в таблице 4.6.
