Оценка воздействия на атмосферу горнодобывающих предприятий Иркутской области

Таким образом, для городов Приангарья в режиме мониторинга получен значительный массив аналитических данных по содержанию растворенных и взвешенных форм отдельных элементов в атмосферных осадках. Наибольшую нагрузку по содержанию растворенных и взвешенных форм тяжелых металлов испытывают городские районы, в которых большинство металлов находятся в нерастворимой форме. В районах, удаленных на десятки километров от про-

мышленных комплексов, и фоновых районах преобладают растворимые формы элементов. Соотношение абсолютных концентраций элементов в осадках зимнего и летнего периодов указывает на большее загрязнение атмосферы тяжелыми металлами в холодное время года, обусловленное увеличением объемов сжигаемого топлива и синоптическими процессами в регионе.

1. О состоянии и об охране окружающей среды Иркутской области в 2009 году: гос. доклад. Иркутск: Главное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Иркутской области, 2010. 585 с.

2. Королева Г.П., Горшков А.Г., Виноградова Т.П., Бутаков Е.В., Маринайте И.И., Ходжер Т.В. Исследование загрязнения снегового покрова для депонирующей среды (Южное Прибайкалье) // Химия в интересах устойчивого развития. 1998. № 6. С. 327-337.

3. Гамаюнова К.А., Королева Г.П., Зеленая О.Г. Выбор участка для определения геохимического фона и оценки загрязнения металлами индустриальных центров (Южное Прибайкалье): тез. докл. IV Сибирской междунар. конф. мо-

Библиографический список

лодых ученых по наукам о Земле. Новосибирск, 2008. С. 8485.

4. Королева Г.П., Верхозина А.В., Гапон А.Е. Геохимический мониторинг загрязнения снегового покрова металлами-этоксикантами (Южное Прибайлькалье) // Инженерная экология. 2005. № 3. С. 22-34.

5. Королева Г.П., Андрулайтис Л.Д. Ртуть в атмосферных осадках городов Приангарья и озера Байкал // Ртуть в биосфере: Экологические аспекты: материалы междунар. симпозиума. Москва, 7-9 сентября 2010 г

6. Ломоносов И.С., Макаров В.Н., Хаустов А.П. [и др.]. Эко-геохимия городов Сибири. Якутск: Изд-во Ин-та мерзлотоведения СО РАН, 1993. 108 с.

УДК 622.2:628.395

ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НА АТМОСФЕРУ ГОРНОДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ

С.С. Тимофеева1, А.А. Коробкова2

Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Выполнен анализ пыле- и газообразных выбросов горнодобывающих предприятий Иркутской области. Проведено сравнение трех групп предприятий открытой добычи полезных ископаемых: угольные разрезы, предприятия по добыче россыпного золота, предприятия по добыче нерудных строительных материалов. Выявлены основные зависимости количества выбросов от параметров горнодобывающих объектов и даны рекомендации по сокращению негативного воздействия горных работ на окружающую среду. Ил. 2. Табл. 8. Библиогр. 6 назв.

Ключевые слова: горнодобывающая отрасль; разработка россыпей; добыча нерудных строительных материалов и угля; пыле- и газообразные выбросы.

ASSESSMENT OF IRKUTSK REGION MINING COMPANY ATMOSPHERIC EFFECT S.S. Timofeeva, A.A. Korobkova

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk,664074.

The paper analyzes dust and gaseous emissions of Irkutsk region mining enterprises, and compares three groups of open-pit mining enterprises: coal strip mines, companies for placer gold mining and companies for non-metallic building materials mining. The basic dependencies of the amount of emissions from the parameters of mining facilities are specified, the recommendations to reduce the negative impact of mining on the environment are given. 2 figures. 8 tables. 6 sources.

Key words: mining industry; development of placers; mining of non-metallic building materials and coal; dust and gaseous emissions.

1Тимофеева Светлана Семеновна, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой промэкологии и безопасности жизнедеятельности, тел.: (3952) 405106.

Timofeeva Svetlana, Doctor of technical sciences, Professor, Head of the Department of Industrial Ecology and Life Safety, tel.: (3952) 405106.

Коробкова Анастасия Андреевна, аспирант. Korobkova Anastasiya, Postgraduate.

Динамика промышленного производства Иркутской области в последние годы характеризуется стабильным ростом. Упадок производства, который был характерен для российской экономики переходного периода 1990-х гг., сменился устойчивым развитием, вызванным выгодной ценовой конъюнктурой на мировых товарных рынках после 1998 г. Аналогичные процессы происходили и в Иркутской области, однако, носили более явный характер. В результате сформировались механизмы интеграции региональной экономики в национальное хозяйство и взаимодействия с другими областями [1].

В структуре промышленного производства области наибольшую долю занимает горно-металлургическое производство (29%). Анализ ситуации в использовании недр Иркутской области показывает, что в горнодобывающей отрасли по добыче твердых полезных ископаемых наиболее стабильно работают золото- и угледобывающая подотрасли, а также промышленность стройматериалов.

По добыче золота Иркутская область занимает третье-пятое место в России (около 10% от общероссийской добычи). Золото до настоящего времени добывается в основном из россыпей. Государственным балансом запасов на территории области учтено 320 россыпных и 6 рудных объектов. По подготовленным запасам рудного золота область занимает одно из первых мест [1].

В распределенном фонде недр находится 1187,6 млн т запасов угля, в нераспределенном - 6909,5 млн т (85,3%). Основной объем угля добывается ООО «Компания «Востсибуголь» на трех месторождениях Иркутского бассейна: Черемховском, Азейском, Мугун-ском.

Балансом запасов по Иркутской области на 01.01.2011 г. учтены 121 месторождение песчано-гравийной смеси, 26 - строительных песков и 59 -строительных камней [2]. Объемы добычи стройматериалов интенсивно нарастают. Ресурсы строительных материалов области способны обеспечить потребности всего Сибирского региона.

В последние годы наблюдается заметный рост добычи всех упомянутых выше полезных ископаемых: золота, угля и строительных материалов, в том числе песчано-гравийной смеси (табл. 1).

Постоянно растущие потребности в минерально-сырьевых ресурсах обуславливают необходимость

интенсивного развития горной промышленности. Вместе с тем разработка месторождений открытым способом вызывает наиболее существенные изменения структуры природных ландшафтов и других компонентов окружающей природной среды в результате прямого или косвенного влияния деятельности горнодобывающих предприятий. Можно утверждать, что развитие минерально-сырьевой базы предопределяет ухудшение состояния окружающей среды; воздействие современных карьеров и техногенных массивов на природу приобретает региональный характер [3-5].

Объектами исследования настоящей работы являются карьеры по добыче россыпного золота (табл. 2), угля (табл. 3) и нерудных строительных материалов (табл. 4) открытым способом.

Добыча полезных ископаемых открытым способом осуществляется с использованием следующих процессов: бурение, взрывание, вскрышные и добычные работы, отвалообразование.

Для бурения скважин на карьерах применяют буровые станки различных марок. Бурение сопровождается выделением пыли в атмосферу.

При взрывах основными выбрасываемыми веществами являются оксид и диоксид азота, углерод оксид и пыль. Загрязнение окружающей среды происходит за счет выделения вредных газов и пыли из пыле-газового облака и газов из взорванной горной массы. Взрывы кратковременные поэтому не являются постоянными источниками выбросов.

Добыча полезных ископаемых и вскрышные работы осуществляются с помощью экскаваторов и автосамосвалов, бульдозерами. На интенсивность пыле-выделения при погрузо-разгрузочных работах оказывают влияние объем одновременно разгружаемой породы, высота разгрузки. На породных отвалах работает карьерный транспорт. Как правило, наибольшее количество выбросов пыли в атмосферу при добыче полезных ископаемых осуществляется при ведении горных работ по транспортной схеме. Загрязнение атмосферы пылью происходит в результате сдувания её с поверхности транспортируемого материала. Автомобильный транспорт помимо этого загрязняет атмосферу при движении в результате взаимодействия с поверхностью дороги. При работе автотранспорта в атмосферный воздух выбрасываются продукты сгорания дизельного топлива.

Таблица 1

Объемы добычи твердых полезных ископаемых в Иркутской области [2]

Полезное ископаемое

2009 г.

2010 г.

2011 г.

Уголь, млн т

10,97

13,044

13,7

Железные руды, млн т

11,289

11,1

12,762

Золото, кг,

14767

15996

17007

в том числе:

рудное

4403

5215

5272

россыпное

10364

10781

11735

Гипс, тыс. т

508

239

300

Песчано-гравийная смесь, тыс. м3

1241,1

2058,9

2500

Строительные пески, тыс. м

196,7

111,94

120

Цементное сырье, тыс. т

587

531

600

Таблица 2

Характеристика анализируемых объектов по добыче россыпного золота открытым способом

Наименование месторождения, предприятия Используемая техника Способ разработки

Руч. Большой Догалдын, ЗАО «Ленсиб» Бульдозеры

Руч. Правый Догалдын, ЗАО «Ленсиб» Бульдозеры

Р. Вача, ЗАО «Ленсиб» Бульдозеры

Р. Угахан, ООО «УГАХАН» Бульдозеры

Руч. Мамочкин, ООО «УГАХАН» Бульдозеры (Д-355А; Т-170); экскаватор (Hitachi); автосамосвалы (БелАЗ-7540) Транспортная система разработки без БВР

Левосторонняя терраса р. Жуя, ООО «УГАХАН» Бульдозеры

Руч. Мариинский, ООО «УГАХАН» Бульдозеры (Д-355А; Т-11) Транспортная система разработки без БВР

Руч. Мочи, ЗАО ГПП «Реткон» Бульдозеры

Характеристика анализируемых объектов добычи угля открытым способом

Таблица 3

Наименование месторождения, предприятия Используемая техника Способ разработки

Месторождение «Головинское», ООО «Ольхон» Бульдозеры

Центральный блок, Филиал «Разрез Мугун-ский» ООО «Компания Востсибуголь» Бульдозеры

Восточный блок, Филиал «Разрез Мугунский» ООО «Компания Востсибуголь» Бульдозеры

Филиал «Разрез Азейский» ООО «Компания Востсибуголь» Бульдозеры

Филиал «Разрез Черем-ховский» ООО «Компания Востсибуголь» Бульдозеры

Таблица 4

Характеристика анализируемых объектов добычи нерудных строительных материалов _открытым способом_

Наименование месторождения, предприятия Используемая техника Способ разработки

Месторождение «Иркутное», ООО ПК «ИНЭМ» Бульдозер (SHANTUI SD 23); экскаваторы (LIUGONG CLG 925LC); автосамосвалы (КрАЗ-256); фронтальный погрузчик (GLG842) Транспортная система разработки без БВР

Карьер «Центральный», ООО «КНАУФ ГИПС БАЙКАЛ» Бульдозеры

Карьер «Северный», ООО «КНАУФ ГИПС БАЙКАЛ» Бульдозеры

Карьер «Солдатский», ООО «СЭНТ» Бульдозер (Shantuy SD16); экскаватор (Hyundai 240); автосамосвал (Howo) Транспортная система разработки без БВР

Анализ показал, что наиболее значимое загрязнение атмосферы пылью от горнодобывающих предприятий происходит при транспортировании горной породы и формировании отвалов, а также выбросов загрязняющих веществ (ЗВ) от сжигания топлива в двигателях внутреннего сгорания горной техники. При этом в атмосферу с отработавшими газами поступают аэрозольные и газообразные компоненты. Наиболее опасными из газообразных выбросов дизельных двигателей являются оксид и диоксид азота, оксид углерода и углеводороды.

В табл. 5 представлены удельные выбросы и удельный ущерб от загрязнения атмосферы в зависимости от вида добываемого полезного ископаемого.

Выброс вредных веществ (пыли) при отвалообра-зовании вскрышных пород сопоставим с выбросами пыли при транспортировании горной массы, причем при экскаваторном способе отвалообразования запыленность воздуха выше, чем при бульдозерном. Общим для всех способов отсыпки отвалов является создание больших незакрепленных поверхностей, которые при неблагоприятных условиях приводят к интенсивному пылеобразованию, зависящему от вида материала, гранулометрического состава, метеорологических условий [6].

Распределение выбросов загрязняющих веществ (ЗВ) от анализируемых горнодобывающих предприятий приведено в табл. 6, 7, 8.

Таблица 5

Удельные выбросы ЗВ в атмосферу и удельный ущерб, наносимый окружающей среде, при добыче

различных видов полезных ископаемых

Полезное ископаемое Удельные выбросы, т/м3 Удельный ущерб, руб./м3

средние средневзвешенные средний средневзвешенный

Россыпное золото 6,04-10" 4 6,91-10" 4 7,68-10"2 8,7-10"2

Уголь 1,2-10" 4 1,3-10" 4 5,71-10"3 4,74-10"3

Нерудные строительные материалы 3,38-10" 4 8,76-10"5 4,23-10"2 1,03-10"2

Таблица 6

Выбросы ЗВ в атмосферу при разработке россыпей_

Месторождение, предприятие Производственная мощность предприятия по добыче пол. иск., тыс, м3/год Количество ЗВ, отходящего от источников выбросов, т/год Удельные выбросы, т/м3

N02 N0 сажа в02 СО бенз/а /пирен *10"6 форма" льдегид у/в по керосину пыль всего

Руч. Большой Догал-дын, ЗАО «Ленсиб» 425 3,093 8,23-10"4 0,493 0,344 5,122 0 0 0,845 339,543 349,869 8,23-10"4

Руч. Правый Догалдын, ЗАО «Ленсиб» 360,6 29,742 8,46-10"4 4,951 3,305 28,079 0 0 7,648 226,866 305,424 8,46-10"4

Р. Вача, ЗАО «Ленсиб» 100 17,395 6,43-10"4 2,944 1,974 17,023 0 0 4,54 81,952 128,655 1,28-10"3

Р. Угахан, ООО «УГАХАН» 200 14,189 6,45-10"4 2,312 0,0766 14,705 0.8 0,00738 3,708 91,863 129,167 6,45-10"4

Руч. Мамочкин, ООО «УГАХАН» 100 4,301 2,41-10"4 0,715 0,479 3,919 0 0 1,109 12,958 24,180 2,41-10"4

Левосторонняя терраса р. Жуя, ООО «УГАХАН» 200 7,502 2,43-10"4 1,096 0,826 10,286 0,81 0,00738 1,917 25,890 48,743 2,43-10"4

Руч. Мариинский, ООО «УГАХАН» 50 0,00546 2,06-10"5 0,00176 0,000919 0,0238 0 0 0,00394 0,994 1,030 2,06-10"5

Руч. Мочи, ЗАО ГПП «Реткон» 150 6,421 7,303-10"4 0,882 0,695 15,943 2,0 0,0171 1,754 82,801 109,547 7,303-10"4

Выбросы ЗВ в атмосферу при добыче нерудных строительных материалов

Таблица 7

Наименование объекта Производственная мощность предприятия по добыче пол. иск., тыс. м3/год Количество ЗВ, отходящего от источника выбросов, т/год Удельные выбросы, т/м3

N02 N0 сажа в02 С0 форма" льдегид у/в по бензину у/в по керосину пыль всего

Месторождение «Иркутное», ООО ПК «ИНЭМ» 30 1,143 0,186 0,176 0,122 0,988 0 0 0,28 27,567 30,462 1,01-10"3

Карьер «Централный», ООО «КНАУФ ГИПС БАЙКАЛ» 808,6 3,22 0,523 0,572 0,371 4,548 0 0,0114 0,8506 16,676 26,772 3,31-10" 5

Карьер «Северный», ООО «КНАУФ ГИПС БАЙКАЛ» 458,6 4,805 0,7808 0,855 0,549 5,357 0,0177 0 1,2703 15,753 29,389 6,40-10"5

Карьер «Солдатский», ООО «СЭНТ» 177 10,725 1,742 1,908 1,232 10,153 0 0 2,843 14,023 42,630 2,40-10"4

Таблица 8

Выбросы ЗВ в атмосферу при добыче угля_

Производ- Количество ЗВ, отходящего от источника выбросов, т/год

Наименование объекта ственная мощность предприятия по добыче пол. иск., м3/год N02 N0 сажа в02 СО бенз/а/ пирен 10-6 форма-льде-гид у/в по бензину у/в по керосину пыль всего Удельные выбросы, т/м3

Месторождение «Головинское», ООО «Ольхон» 800 000 11,188 1,818 1,791 1,315 12,016 3,2 0,0348 0,0207 3,325 6,650 38,159 4,7610-5

Центральный блок, Филиал «Разрез Мугунский» ООО «Компания Востси-буголь» 3 309 990 17,357 2,821 0,392 0,0006 37,047 0 0 0 1,894 41,799 101,311 3,0610-5

Восточный блок, Филиал «Разрез Мугунский» ООО «Компания Востси-буголь» 830 576 8,534 1,377 0,251 0,0005 13,47 0 0 0 1,628 19,622 44,882 5,4010-5

Филиал «Разрез Азейский» ООО «Компания Востси-буголь» 1 913 000 4,067 0,661 0,578 0,42 419,302 0 0 0 0,975 123,475 549,478 2,8710-4

Филиал «Разрез Черемховский» ООО «Компания 3 245 000 0,930 0,151 0,132 0,096 536,581 0 0 0 0,222 47,524 585,639 1,8010-4

Востсибуголь»

1,4

£ 1,2

1

о 0,8

0,6

ю ш

<и 0,4 л

3 0,2

£

0,5

1 1,5 2 2,5

Объём добычи, млн. куб. м/год

3,5

ю >

ю >

а.

ю" а.

Я)

3

>

.о

X .0 с

о

£

ф россыпное золото  уголь а строительные материалы

Рис. 1. График зависимости удельных выбросов ЗВ от годовой производительности

горнодобывающих предприятий

0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0

-0,02

35

Объем добычи, млн. куб. м/год

россыпное золото

уголь

строительные материалы

Рис. 2. График зависимости удельного ущерба от производительности горнодобывающих предприятий

0

0

3

В целом по анализируемым горнодобывающим объектам удельные выбросы вредных веществ, т/м3, относительно годовой производительности предприятий уменьшаются по мере нарастания производственной мощности объекта (рис. 1). Та же самая зависимость отмечается и по величине удельного ущерба, наносимого окружающей среде (рис. 2), который для предприятия с годовой производительностью более 1 млн м в среднем в 3 раза меньше, чем у предприятий с годовой производительностью 0,05-0,5 млн м3.

Таким образом, увеличение производственной мощности горнодобывающих объектов позволяет заметно снижать негативное воздействие на атмосферу при добыче полезных ископаемых.

Удельные выбросы ЗВ при добыче угля значи-

тельно меньше, чем при разработке россыпей и месторождений строительных материалов. Указанный факт объясняется преимущественным использованием на последних дизельного оборудования с выбросами большего объема загрязняющих веществ.

Выполненный анализ выбросов подтверждает целесообразность использования бестранспортных технологий разработки месторождений полезных ископаемых, а также более производительного оборудования на электроприводе. Поэтому для повышения экологической чистоты горных работ рекомендуется по возможности укрупнять горнодобывающие объекты, что позволит использовать более мощное оборудование на электрическом приводе.

Библиографический список

1. Тальгамер Б.Л., Коробкова Е.А. Угольная промышленность Иркутской области: история и перспективы развития: учеб. пособие. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2009. 112 с.

2. Отчет Министерства природных ресурсов и экологии Иркутской области за 2011 год. Иркутск, 2012.

3. Сенченко Д.С. Инженерно-геологическое обоснование метода оценки нарушенности горным производством земель для восстановления экологического равновесия: автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 2011. 22 с.

4. Лужков Ю.М., Тимофеева С.С. Влияние технологиче-

ских процессов и горнотранспортного оборудования добычи угля на экологическую нагрузку Черемховского района // Горное оборудование и электромеханика. 2008. № 3. С. 3841.

5. Тимофеева С.С., Лужков Ю.А. Экологические и профессиональные риски при добыче угля открытым способом // Уголь. 2010. № 1. С. 25-26.

6. Методика расчета вредных выбросов (сбросов) для комплекса оборудования открытых горных работ (на основе удельных показателей). Люберцы, 1999.

УДК 550.42

СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ^^ Zn, Cd, Hg) В ПОЧВЕННОМ ПОКРОВЕ ИРКУТСКА И ЕГО ОКРЕСТНОСТЕЙ

В.Л. Халбаев1, В.И. Гребенщикова2

Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1а.

Работа посвящена оценке экологического состояния почвенного покрова города Иркутска и его ближайшего окружения (5-10 км). Оценка проведена на основе данных по содержанию тяжелых металлов Pb, Zn, Cd, Hg в почвах и почвогрунтах города. Содержание металлов в почве сравнивалось с предельно допустимыми концентрациями (ПДК), относительно допустимыми концентрациями (ОДК) и фоновыми значениями, определенными конкретно для территории города. Выявлены неблагоприятные и слабо загрязненные участки по содержанию тяжелых металлов в почвенном покрове, рассчитан суммарный показатель концентрации (Zc). Проведен анализ загрязнения почвенного покрова с учетом функционального зонирования территории города. Ил. 3. Табл. 3. Библиогр. 20 назв.

Ключевые слова: тяжелые металлы; почвенный покров; суммарный показатель концентрации.

CONTENT OF HEAVY METALS (Pb, Zn, Cd, Hg) IN SOIL COVER OF IRKUTSK AND ITS ENVIRONS V.L. Khalbaev, V.I. Grebenshchikova

Vinogradov Institute of Geochemistry SB RAS, 1a Favorsky St., Irkutsk, 664033.

The paper deals with the assessment of the ecological status of the soil cover of Irkutsk and its nearest environs (5-10 km). The assessment is based on the data of the content of heavy metals Pb, Zn, Cd, Hg in soils and lands of the city. The content of metals in the soil was compared with the maximum permissible concentrations (MPC), relatively permissible concentrations (RPC) and background values specifically determined for the city. Unfavorable and slightly contaminated sites in the soil cover are identified by the content of heavy metals. The total concentration index (Zc) is calculated. The analysis of soil cover contamination is carried out with regard to the functional zoning of the city.

1Халбаев Валерий Лазоевич, аспирант, тел.: (3952) 511471, e-mail: valhalla87@mail.ru Khalbaev Valery, Postgraduate, tel.: (3952) 511471, e-mail: valhalla87@mail.ru

2Гребенщикова Валентина Ивановна, доктор геолого-минералогических наук, зав. лабораторией проблем геохимического картирования и мониторинга, тел.: (3952) 426600, e-mail: vgreb@igc.irk.ru

Grebenshchikova Valentina, Doctor of Geological and Mineralogical Sciences, Head of the Laboratory of Problems of Geochemical Mapping and Monitoring, tel.: (3952) 426600, e-mail: vgreb@igc.irk.ru