Прогнозирование уровня загрязнения атмосферного воздуха в зоне влияния железорудной шахты
Цель. Целью работы является проведение оценки и прогнозирование экологического состояния атмосферного воздуха на территории размещения железорудной шахты. Методика. Лабораторные исследования и биологическая оценка состояния атмосферного воздуха в районе расположения шахты, выполнялись с помощью фи...
Збережено в:
| Дата: | 2016 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України
2016
|
| Назва видання: | Розробка родовищ |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104737 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Прогнозирование уровня загрязнения атмосферного воздуха в зоне влияния железорудной шахты / И. Миронова // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 2. — С. 64-71. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-104737 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1047372016-07-15T03:02:18Z Прогнозирование уровня загрязнения атмосферного воздуха в зоне влияния железорудной шахты Миронова, И. Цель. Целью работы является проведение оценки и прогнозирование экологического состояния атмосферного воздуха на территории размещения железорудной шахты. Методика. Лабораторные исследования и биологическая оценка состояния атмосферного воздуха в районе расположения шахты, выполнялись с помощью физико-химического анализа и биологического тестирования. Для определения особенностей рассеивания экологически опасных веществ в атмосфере от вентиляционного ствола железорудной шахты использовалась нормативная методика расчета концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе. Результаты. В результате выполненных исследований экологического состояния атмосферного воздуха вблизи железорудной шахты расположенной в черте города, выявлены закономерности изменения приземной концентрации экологически опасных веществ от расстояния до источника выброса. Выявлена зависимость изменения условного показателя повреждаемости биоиндикаторов с увеличением расстояния от вентиляционного ствола шахты. Установлена зависимость условного показателя повреждаемости биоиндикаторов от индекса опасности, с помощью которого определены уровни повреждения биоиндикаторов на разных расстояниях от источников выброса, как при использовании тротилосодержащих, так и эмульсионных взрывчатых веществ. Мета. Метою роботи є проведення оцінки і прогнозування екологічного стану атмосферного повітря на території розміщення залізорудної шахти. Методика. Лабораторні дослідження і біологічна оцінка стану атмосферного повітря в районі розташування шахти, виконувалися за допомогою фізико-хімічного аналізу та біологічного тестування. Для визначення особливостей розсіювання екологічно небезпечних речовин в атмосфері від вентиляційного ствола залізорудної шахти використовувалася нормативна методика розрахунку концентрацій шкідливих речовин в атмосферному повітрі. Результати. В результаті виконаних досліджень екологічного стану атмосферного повітря поблизу залізорудної шахти розташованої в межах міста, виявлені закономірності зміни приземної концентрації екологічно небезпечних речовин від відстані до джерела викиду. Виявлено залежність зміни умовного показника ушкодження біоіндикаторів зі збільшенням відстані від вентиляційного ствола шахти. Встановлено залежність умовного показника ушкодження біоіндикаторів від індексу небезпеки, за допомогою якого визначено рівні ушкодження біоіндикаторів на різних відстанях від джерел викиду, як при використанні тротиловмістких, так і емульсійних вибухових речовин. Purpose.The main purpose of the work is estimating and predicting ecological state of the atmosphere air on the territory of iron-ore mine. Methods. Laboratory research and biological estimation of the atmosphere state in the area of mine location were executed with the help of physical-chemical analysis and biological testing. Standard technique for calculating harmful sub-stances concentrations in the atmosphere air has been used for identifying specifics of dissipation of ecologically hazardous substances in the atmosphere from the ventilation shaft of iron-ore mine. Findings. As a result of the executed research into ecological condition of the atmosphere air in the vicinity of the iron-ore mine located within the city, we have revealed regularities of ground level concentration changes of ecologically hazardous substances depending on the distance to emission source. It is discovered that the conditional index of bioindicators damageability changes with increase of distance from the mine ventilation shaft. It is determined how the conditional index of bioindicators damageability relates to hazard index which helps to determine bioindicators damage levels at different distances from emission sources, both during the usage of trotyl-based and emulsion explosives. 2016 Article Прогнозирование уровня загрязнения атмосферного воздуха в зоне влияния железорудной шахты / И. Миронова // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 2. — С. 64-71. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 2415-3435 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/mining10.02.0064 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104737 622.23:504.3.054 ru Розробка родовищ УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Цель. Целью работы является проведение оценки и прогнозирование экологического состояния атмосферного воздуха на территории размещения железорудной шахты.
Методика. Лабораторные исследования и биологическая оценка состояния атмосферного воздуха в районе
расположения шахты, выполнялись с помощью физико-химического анализа и биологического тестирования.
Для определения особенностей рассеивания экологически опасных веществ в атмосфере от вентиляционного
ствола железорудной шахты использовалась нормативная методика расчета концентраций вредных веществ в
атмосферном воздухе.
Результаты. В результате выполненных исследований экологического состояния атмосферного воздуха
вблизи железорудной шахты расположенной в черте города, выявлены закономерности изменения приземной
концентрации экологически опасных веществ от расстояния до источника выброса. Выявлена зависимость изменения условного показателя повреждаемости биоиндикаторов с увеличением расстояния от вентиляционного
ствола шахты. Установлена зависимость условного показателя повреждаемости биоиндикаторов от индекса
опасности, с помощью которого определены уровни повреждения биоиндикаторов на разных расстояниях от
источников выброса, как при использовании тротилосодержащих, так и эмульсионных взрывчатых веществ. |
| format |
Article |
| author |
Миронова, И. |
| spellingShingle |
Миронова, И. Прогнозирование уровня загрязнения атмосферного воздуха в зоне влияния железорудной шахты Розробка родовищ |
| author_facet |
Миронова, И. |
| author_sort |
Миронова, И. |
| title |
Прогнозирование уровня загрязнения атмосферного воздуха в зоне влияния железорудной шахты |
| title_short |
Прогнозирование уровня загрязнения атмосферного воздуха в зоне влияния железорудной шахты |
| title_full |
Прогнозирование уровня загрязнения атмосферного воздуха в зоне влияния железорудной шахты |
| title_fullStr |
Прогнозирование уровня загрязнения атмосферного воздуха в зоне влияния железорудной шахты |
| title_full_unstemmed |
Прогнозирование уровня загрязнения атмосферного воздуха в зоне влияния железорудной шахты |
| title_sort |
прогнозирование уровня загрязнения атмосферного воздуха в зоне влияния железорудной шахты |
| publisher |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України |
| publishDate |
2016 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104737 |
| citation_txt |
Прогнозирование уровня загрязнения атмосферного воздуха в зоне влияния железорудной шахты / И. Миронова // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 2. — С. 64-71. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| series |
Розробка родовищ |
| work_keys_str_mv |
AT mironovai prognozirovanieurovnâzagrâzneniâatmosfernogovozduhavzonevliâniâželezorudnojšahty |
| first_indexed |
2025-07-07T15:45:56Z |
| last_indexed |
2025-07-07T15:45:56Z |
| _version_ |
1837003607278354432 |
| fulltext |
Founded in
1900
National Mining
University
Mining of Mineral Deposits
ISSN 2415-3443 (Online) | ISSN 2415-3435 (Print)
Journal homepage http://mining.in.ua
Volume 10 (2016), Issue 2, pp. 64-71
64
UDC 622.23:504.3.054 http://dx.doi.org/10.15407/mining10.02.0064
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ЖЕЛЕЗОРУДНОЙ ШАХТЫ
И. Миронова1*
1Кафедра экологии, Национальный горный университет, Днепропетровск, Украина
*Ответственный автор: e-mail mig220879@gmail.com, тел. +380676626206
PREDICTION OF CONTAMINATION LEVEL OF THE ATMOSPHERE
AT INFLUENCE ZONE OF IRON-ORE MINE
I. Myronova1*
1Department of Ecology, National Mining University, Dnipropetrovsk, Ukraine
*Corresponding author: e-mail mig220879@gmail.com, tel. +380676626206
ABSTRACT
Purpose. The main purpose of the work is estimating and predicting ecological state of the atmosphere air on the
territory of iron-ore mine.
Methods. Laboratory research and biological estimation of the atmosphere state in the area of mine location were
executed with the help of physical-chemical analysis and biological testing. Standard technique for calculating harm-
ful substances concentrations in the atmosphere air has been used for identifying specifics of dissipation of ecologi-
cally hazardous substances in the atmosphere from the ventilation shaft of iron-ore mine.
Findings. As a result of the executed research into ecological condition of the atmosphere air in the vicinity of the
iron-ore mine located within the city, we have revealed regularities of ground level concentration changes of eco-
logically hazardous substances depending on the distance to emission source. It is discovered that the conditional
index of bioindicators damageability changes with increase of distance from the mine ventilation shaft. It is de-
termined how the conditional index of bioindicators damageability relates to hazard index which helps to deter-
mine bioindicators damage levels at different distances from emission sources, both during the usage of trotyl-
based and emulsion explosives.
Originality. Consists in establishing dependence of ground level concentrations of ecologically hazardous substanc-
es influence on the levels of bioindicators damageability at cellular and organismal levels, which will allow to esti-
mate ecological condition of the atmosphere air on the territories adjacent to the mine.
Practical implications. Regularities of ground level concentrations of hazardous substances impact on the condition
of indicating systems at various levels of their organization are established. It allows to estimate the state of envi-
ronment and to increase reliability of local environmental monitoring in the area of iron-ore mine location.
Keywords: physical-chemical analysis, biological testing, ground level concentration of ecologically hazardous
substances, conditional index of bioindicators damageability, ecological state of the atmosphere
1. ВВЕДЕНИЕ
Горнорудная промышленность Украины имеет
мощный горнодобывающий потенциал и занимает
одно из ведущих мест среди стран европейского сою-
за по добыче железных руд. Украина входит в число
ведущих минерально-сырьевых государств мира,
которая занимает всего 0.4 % земной суши и имеет в
своих недрах 5% минерально-сырьевого потенциала.
В Украине разведано 49 месторождений железных
руд, общие запасы которых свыше 28 млрд т, что
составляет порядка 8 – 9% от мировых.
Наиболее значимыми месторождениями железной
руды в Украине являются Криворожский железоруд-
ный бассейн, Кременчугский железорудный район,
Белозерский железорудный район, Конкский район
магнитных аномалий, Приднепровский железорудный
район, Приазовский железорудный район, Одесско-
Белоцерковский железорудный район и Керченский
железорудный бассейн. Из выше перечисленных ме-
сторождений железных руд в настоящее время откры-
тым и подземным способами разрабатываются Криво-
рожско-Кременчугская железорудная зона (бассейн) и
I. Myronova. (2016). Mining of mineral deposits, 10(2), 64-71
65
подземным способом Белозерский железорудный
район (Khomenko, Kononenko & Netecha, 2016).
В настоящее время для снижения негативного
влияния на окружающую среду, а в частности атмо-
сферный воздух, во время проведения взрывных
работ все карьеры переведены на эмульсионные
взрывчатые вещества (ВВ), при взрывании которых в
атмосферу выбрасывается в четырнадцать раз мень-
ше экологически опасных веществ, чем при исполь-
зовании тротилосодержащих ВВ. На сегодняшний
день на железорудных шахтах Украины до сих пор в
качестве основных ВВ используются тротилосодер-
жащие аналоги. После проведения взрывных работ,
связанных с подземными горными работами, отрабо-
танный воздух из шахт выбрасывается в атмосферу
через вентиляционные стволы без очистки, так как на
сегодняшний день не существует эффективного обо-
рудования и очистительных сооружений для улавли-
вания и очистки газов, которые выдаются на поверх-
ность в значительных объемах. В зависимости от
расположения шахт и их вентиляционных стволов,
исходящая струя воздуха, насыщенная экологически
опасными веществами, негативно воздействует на
объекты окружающей среды, здоровье населения и
растительность, произрастающую на прилегающей к
предприятию территории.
2. АНАЛИЗ ВЫПОЛНЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Использование природных ресурсов, нарушение
природных систем, загрязнение окружающей среды и
чрезмерная техногенная нагрузка приводит к тому,
что экологические проблемы стали одним из акту-
альных проблем как государственного, так и регио-
нального уровней. Оценка состояния окружающей
среды в горнодобывающих регионах Украины свиде-
тельствует об увеличении уровня экологической
опасности и чрезвычайной антропогенной нагрузки.
Авторами в работе (Kulyna & Horova, 2009) пред-
ставлены результаты анализа статистических данных
санитарно-гигиенических показателей состояния
окружающей среды в Червоноградском горнопро-
мышленном регионе. Данные о количестве проб
почвы, воды и атмосферного воздуха, которые пре-
вышали нормативные значения, были приведены к
единой системе измерения, а именно к условным
показателям загрязнения биологических систем,
согласно методике представленной в работе (Horova,
2001). Выполненные исследования отдельных ком-
понентов окружающей среды по санитарно-
гигиеническим показателям, которые учитывали
среднее их значение в Червоноградском горнопро-
мышленном регионе с помощью интегрального
условного показателя загрязнения, позволило уста-
новить, что уровень загрязнения окружающей среды
в целом определен как “выше среднего”, а категория
экологической опасности окружающей среды регио-
на – “опасная”. На основе этого авторами сделан
вывод, что существенное загрязнение окружающей
среды в регионе требует внедрения мероприятий,
направленных на улучшение качества окружающей
среды, и снижения влияния горнодобывающей про-
мышленности региона на биоту и человека путем
внедрения малоотходных и безотходных технологий
по добыче и обогащению полезного ископаемого.
Также проведение более детального наблюдения за
объектами окружающей среды не только с помощью
статистических данных, но и с использованием ме-
тодов биоиндикации. В проведенных исследованиях
не установлены закономерности изменения биологи-
ческих показателей с увеличением расстояния от
источников выброса, а представлены только стати-
стические данные и качественная оценка состояния
горнопромышленного региона.
Исследованиям состояния окружающей среды
промышленной площадки горнорудного предприя-
тия с помощью биондикации посвящена работа
(Mashtaler, 2008). В тоже время в условиях постоян-
ного техногенного влияния наблюдается нарушение
роста и развития растений. Наиболее чувствитель-
ными к воздействию химических и физических фак-
торов являются процессы образования микроспор.
Поэтому целью исследований, выполненного авто-
ром, являлось изучение чувствительности мужского
гаметофита пяти видов Penstemon для диагностики
загрязнения среды на мониторинговом участке –
промышленной площадке публичного акционерного
общества “Южный горно-обогатительный комби-
нат” (ПАО “ЮГОК”, г. Кривой Рог). Основными
компонентами аэрозольных выбросов предприятия
является пыль и газообразные вещества (оксиды
азота, серы и окись углерода). В результате выпол-
ненных исследований установлено, что пять видов
Penstemon характеризуются разной чувствительно-
стью к влиянию промышленных эмиссий горноруд-
ного предприятия. Наиболее существеннее изменя-
ются значения показателей фертильности пыльцы у
Penstemon arizonicus (почти в 10 раз), тогда как у
Penstemon digitalis, Penstemon leavigatus и Penstemon
venustus лишь до 30%. Полученные результаты дают
возможность применения биоиндикационного мето-
да для мониторинга состояния атмосферного возду-
ха на территориях прилегающих к горнорудному
предприятию.
Во всем мире годовое потребление промышлен-
ных ВВ в настоящее время превысило 6 млн т. При
разработке рудных месторождений основным спосо-
бом отбойки полезного ископаемого является буро-
взрывной, что подтверждают данные об объемах
применения ВВ (Davies & Calvin, 2016). Основная
масса применяемых в горнорудной промышленности
ВВ является тротилосодержащей, что является ис-
точником повышенного выделения газообразных
токсичных выбросов. Группой авторов в работе
(Chebenko, Kozlovskaya & Komir, 2009) представлены
результаты экспериментальных исследований на
протяжении 2005 – 2008 гг. по способам нейтрализа-
ции газообразных выбросов при проведении массо-
вых взрывов на карьерах Кременчугского карьеро-
управления “Кварц”, Редутского и Крюковского ка-
рьероуправлений, добывающих граниты. В результа-
те проведенных промышленных исследований уста-
новлено, что ускорение химических реакций взрыв-
чатого превращения, вызванное присутствием гид-
I. Myronova. (2016). Mining of mineral deposits, 10(2), 64-71
66
роксида кальция и сульфата натрия, снижает количе-
ство токсичных выбросов. Снижение объемов выбро-
сов оксидов углерода и азота достигается размеще-
нием нейтрализаторов в специальных конструкциях
забоечных устройств, путем перемешивания с ВВ,
расположением нейтрализаторов на стыке ВВ и за-
бойки, что не влияет на интенсивность дробления
пород, а в отдельных случаях и улучшает ее. Токсич-
ные газы, содержащиеся в продуктах взрыва после
завершения вторичных реакций, могут быть нейтра-
лизованы солями щелочных металлов, оксидами и
гидроксидами щелочноземельных металлов, по-
скольку они легко связывают образующиеся оксиды
углерода и азота с образованием соответствующих
нитратов, нитритов и формиатов (Guo, Gan, Tan &
Yan, 2012; Qi, Wang, Gao & Jiang, 2014).
В представленных исследованиях отсутствуют ре-
зультаты влияния взрывных работ в карьерах на объ-
екты окружающей среды, а только представлены
способы снижения негативного влияния массовых
взрывов на атмосферный воздух.
Исследователями государственного высшего
учебного заведения “Национальный горный универ-
ситет” (ГВУЗ “НГУ”, г. Днепропетровск), выполнены
исследования на территории промышленной пло-
щадки частного акционерного общества “Запорож-
ский железорудный комбинат” (ЧАО “ЗЖРК”), ре-
зультаты которых отражены в работе (Horova, Kole-
snyk & Myronova, 2014). По результатам исследова-
ния получены эмпирические формулы, определяю-
щие приземную концентрацию суммарного воздей-
ствия экологически опасных веществ с учетом
удельного годового расхода ВВ и расстояния до ис-
точника выброса, которые использовались для даль-
нейшего сопоставления с показателями изменения
состояния биоиндикаторов. Рассчитано условный
показатель повреждаемости (УПП) биоиндикаторов,
позволивший визуализировать токсико-мутагенную
активность атмосферного воздуха вокруг источников
выброса шахты, а использование полученных рас-
четных значений позволило установить регрессион-
ную зависимость изменения УПП от приземной кон-
центрации суммарного воздействия экологически
опасных веществ. Результаты многолетних исследо-
ваний экологического состояния атмосферного воз-
духа промышленной площадки ЧАО “ЗЖРК”
(Mironova & Borysovs’ka, 2014), и территорий, приле-
гающих к шахте, позволил составить оценочную
шкалу экологической оценки состояния атмосферно-
го воздуха вокруг источника выброса. Представлен-
ные результаты исследования состояния атмосферно-
го воздуха выполнялись для железорудной шахты,
которая расположена за пределами города.
Выполненные исследования в области техноген-
ного влияния на атмосферный воздух горных пред-
приятий проводились для карьеров и для шахт рас-
положенных за пределами населенных пунктов, что
обусловливает необходимость оценки влияния на
воздушный бассейн горных предприятий ведущих
разработку руд подземным способом расположенных
в черте города.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Анализ технических показателей производствен-
ной деятельности железорудных шахт Криворожско-
го бассейна и Белозерского железорудного района
позволил установить, наиболее актуальный полигон
для проведения исследований по экологической
оценке состояния атмосферного воздуха, которым
является промышленная площадка и прилегающая к
ней территория шахты “Новая” Общества с ограни-
ченной ответственностью “Восток-Руда” (ООО “Вос-
ток-Руда”). Шахта “Новая” ООО “Восток-Руда” рас-
положена в северной части Криворожского желе-
зорудного бассейна в районе города Желтые Воды
Днепропетровской области и работает на базе Жел-
тореченского месторождения железных руд.
Основными источниками загрязнения атмосфер-
ного воздуха шахты “Новая” ООО “Восток-Руда”
являются дробильно-сортировочная фабрика, закла-
дочный, автотранспортный, железнодорожный цеха,
котельная и шахта. В 2000 г. совместно с предприяти-
ем “Экоуниверсал” была проведена инвентаризация
всех источников выбросов, выполнение которых поз-
волило снизить выбросы в атмосферу на 1165 т/год.
На дробильно-сортировочной фабрике было установ-
лено ПОУ мокрой очистки, на закладочном комплек-
се для улавливания цементной пыли установлены
рукавные фильтры, котельная переведена с мазута на
газ. Значительное количество экологически опасных
веществ несет отработанная струя воздуха, которая
выдается на поверхность из вентиляционного ствола
шахты “Северная-Дренажная”. Отсутствие эффектив-
ного оборудования и очистных сооружений для улав-
ливания экологически опасных веществ из отрабо-
танной струи рудничного воздуха, который выдается
на поверхность в больших объемах и со значительной
скоростью, приводит к тому, что вредные вещества
могут беспрепятственно поступать в окружающую
среду и вызывать ухудшение ее качества.
Ухудшение состояния качества природной среды
в районах размещения горнодобывающих предприя-
тий вызывает необходимость поиска путей и методов
преодоления отрицательных последствий вмеша-
тельства человека в функционирование природных
систем (Kholodenko, Ustimenko, Pidkamenna & Pavly-
chenko, 2014). Поэтому целью работы является про-
ведение оценки и прогнозирование экологического
состояния атмосферного воздуха на территории раз-
мещения железорудной шахты. Для достижения цели
были поставлены следующие задачи: рассчитать
рассеивание экологически опасных веществ вокруг
шахтного источника выброса; оценить токсико-
мутагенное состояние атмосферного воздуха на при-
легающих к шахте территории; определить характер
изменения индекса опасности от расстояния до ис-
точника выброса; установить уровень повреждения
биоиндикаторов на разных расстояниях от источни-
ков выброса при использовании тротилосодержащих
и эмульсионных ВВ.
Измерение концентрации экологически опасных
веществ исходящих из вентиляционного ствола “Се-
верная-Дренажная” выполняли с помощью экспресс-
метода физико-химического анализа. Отбор проб
I. Myronova. (2016). Mining of mineral deposits, 10(2), 64-71
67
анализируемого воздуха осуществляли в междусмен-
ный перерыв после проведения взрывных работ в
шахте. С помощью газоанализатора “Палладий-3М”
и газоопределителя ГХ-М проводили измерения кон-
центрации окиси углерода и оксидов азота. Для
определения особенностей рассеивания экологически
опасных веществ в атмосфере от вентиляционного
ствола использовали автоматизированную систему
расчета загрязнения атмосферы “ЭОЛ 2000 [h]”. В
основу программного обеспечения положены нормы,
которые устанавливает методика расчета концентра-
ций вредных веществ в атмосферном воздухе.
В расчетах принимались следующие исходные
данные: коэффициент стратификации атмосферы
А = 200, коэффициент рельефа местности η = 1, сред-
няя максимальная температура воздуха наиболее
жаркого месяца года равная +26.9°С, средняя темпе-
ратура воздуха наиболее холодного месяца года –
–5.6°С, среднегодовая скорость ветра равная 10.5 м/с.
Расчетный полигон представляет собой квадрат с
размером стороны 8000 м, в центре которого разме-
щается источник выброса. В расчетном квадрате
топографическими знаками обозначены все попав-
шие в него объекты. Источник выброса: вентиляци-
онный ствол “Северная-Дренажная” – высота 5 м,
диаметр выходного отверстия 4.7 м, расход воздуха
131.2 м3/с и температура воздуха равная 21 °С. Вред-
ные вещества: окись углерода – ПДК массовая разо-
вая равная 5 мг/м3, класс опасности 4, коэффициент
оседания 1, коэффициент потенциирования равный
0.9; оксиды азота – ПДК массовая разовая равная
0.085 мг/м3, класс опасности 2, коэффициент оседа-
ния 1, коэффициент потенциирования равный 1.3.
По результатам расчетов были построены изоли-
нии, характеризующие приземную концентрацию
суммарного воздействия экологически опасных ве-
ществ от вентиляционного ствола за 2013 год (Рис. 1).
Рисунок 1. Изолинии приземных концентраций суммар-
ного воздействия экологически опасных
веществ вокруг вентиляционного ствола
шахты за 2013 год
Основные изолинии приземной концентрации сум-
марного воздействия экологически опасных веществ
вокруг вентиляционного ствола шахты в радиусе 355 м
равно 0.32 д.е. от ПДК вещества и уменьшаются до 0.04
на расстоянии 2450 м от источника выброса (Рис. 1).
Уменьшение приземной концентрации в среднем про-
исходит с 200 до 750 м на 0.03 – 0.1 д.е. от ПДК.
Общую картину изменения величины приземной
концентрации суммарного воздействия, а также эколо-
гически опасных веществ в отдельности, с увеличением
расстояния от источника выброса можно наблюдать по
изменению их концентрации в д.е. от ПДК (Рис. 2).
Рисунок 2. Характер изменения приземной концентра-
ции экологически опасных веществ вокруг
вентиляционного ствола шахты
В результате проведения аппроксимации макси-
мальных значений, получены эмпирические уравне-
ния зависимости приземной концентрации экологи-
чески опасных веществ от расстояния до источника
выброса. Величина приземной концентрации сум-
марного воздействия:
L
всум еС ⋅−⋅= 001.0
. 45.0 , (1)
где:
L – расстояние до источника выброса, м.
Величина приземной концентрации окись углерода:
L
СО еС ⋅−⋅= 002.005.0 . (2)
Величина приземной концентрации оксидов азота:
L
NО еС
x
⋅−⋅= 001.038.0 . (3)
Выполненный анализ значений приземных кон-
центраций суммарного воздействия экологически
опасных веществ, позволил установить, что с увели-
чением расстояния до 2450 м от источника выброса
значение концентраций уменьшаются в 8 раз.
Полученные зависимости использовались для
дальнейшего сопоставления с показателями измене-
ния состояния биоиндикаторов. Расчет УПП состоя-
ния окружающей среды, который рассчитывается в
долях единицы (д.е.), позволил визуализировать ток-
сико-мутагенную активность атмосферного воздуха
вокруг источника выброса (Рис. 3).
Изменения УПП биоиндикаторов с увеличением
расстояния от источника выброса можно наблюдать
по изменению их концентрации в д.е. (Рис. 4).
I. Myronova. (2016). Mining of mineral deposits, 10(2), 64-71
68
Рисунок 3. Пространственные изменения УПП биоин-
дикаторов на прилегающих территориях
шахты “Новая” в 2014 году
Рисунок 4. Характер изменения УПП индикаторов
вокруг вентиляционного ствола
В результате проведения аппроксимации макси-
мальных значений, получено эмпирическое уравнение
зависимости УПП от расстояния до источника выброса.
Величина УПП:
LеУПП ⋅−⋅= 0002.05.0 . (4)
Выполненный анализ значений УПП биоиндика-
торов, позволил установить, что с увеличением рас-
стояния до 3200 м от источника выброса значения
концентраций уменьшается в 2 раза.
В результате выполненных исследований уста-
новлено повышение концентраций экологически
опасных веществ, выделяющихся в атмосферный
воздух при проведении буровзрывных работ с при-
менением тротилосодержащих ВВ. Выделяющиеся
продукты взрыва вызывают загрязнение атмосферно-
го воздуха на территориях, прилегающих к вентиля-
ционному стволу шахты, что приводит к угнетению и
нарушению нормального роста и развития расти-
тельности. Кроме того, в зависимости от природно-
климатических условий возможно проявление нега-
тивного влияния, выделяющихся экологически опас-
ных веществ, как на работников комбината, так и
фермерские хозяйства, расположенные на прилега-
ющих к железорудной шахте территориях. В связи с
этим, возникает необходимость в количественной
оценке уровня экологической опасности для объек-
тов окружающей среды, в том числе живых организ-
мов от выбросов экологически опасных веществ.
Определение уровня экологической опасности осу-
ществляли с помощью методики, учитывающей риск
для здоровья населения, подвергающегося негатив-
ному влиянию загрязняющих веществ выделяющих-
ся при применении тротилосодержащих ВВ. Соглас-
но результатов, представленных в работе (Khomenko,
Kononenko & Myronova, 2013), применение на под-
земных горных работах эмульсионного ВВ типа
Украинит ПМ-2Б приводит к снижению выделения
экологически опасных веществ до 50%. Поэтому для
повышения уровня экологической безопасности име-
ет место определение и сравнение коэффициентов и
индексов опасности при использовании тротилосо-
держащих и эмульсионных ВВ.
Определение коэффициента экологической опас-
ности возможного появления у живых организмов
неканцерогенных эффектов от влияния рассматривае-
мых загрязняющих веществ производится по формуле:
RfC
C
HQ i
i = , (5)
где:
Ci – уровень влияния i-ого вещества, мг/м3;
RfC – безопасный уровень влияния, мг/м3.
Индекс опасности от комбинированного воздей-
ствия экологически опасных веществ проводили по
формуле:
iHQHI Σ= . (6)
Результаты расчета индексов опасности для объ-
ектов окружающей среды при использовании на под-
земных горных работах тротилосодержащих и
эмульсионных ВВ приведены в Таблице 1.
Таблица 1. Результаты расчетов коэффициентов и индексов опасности
Показатель
Расстояние от источника выброса, м
100 500 1000 1500 2000
Тротилосодержащие ВВ
HQ (NO + NO2) 0.34 0.23 0.14 0.08 0.05
HQ (CO) 0.04 0.02 0.01 0.00 0.00
HI 0.38 0.25 0.15 0.09 0.05
Эмульсионные ВВ
HQ (NO + NO2) 0.17 0.12 0.07 0.04 0.03
HQ (CO) 0.02 0.01 0.00 0.00 0.00
HI 0.19 0.13 0.07 0.04 0.03
I. Myronova. (2016). Mining of mineral deposits, 10(2), 64-71
69
По результатам расчета коэффициентов и ин-
дексов опасности построен график зависимости
индекса опасности от расстояния до источника
выброса (Рис. 5).
Рисунок 5. Характер изменения индекса экологической
опасности от расстояния до источника
выброса
Из анализа данных, представленных в Таблице 1
и Рисунке 5, видно, что при использовании тротило-
содержащих ВВ наблюдаются наибольшие значения
коэффициентов и индексов опасности для всех ана-
лизируемых загрязняющих веществ. Причем, по мере
удаления от источников выброса происходит умень-
шение коэффициентов и индексов опасности. При-
менение на подземных горных работах эмульсионно-
го ВВ позволяет снизить коэффициенты и соответ-
ственно индексы экологической опасности в 2 раза.
В результате сопоставления данных УПП биоин-
дикаторов с индексами опасности было установлено,
что на расстояниях от источников выброса, где
наблюдались высокие уровни повреждаемости инди-
каторов, выявлены высокие значения индексов опас-
ности. Данный факт позволил установить корреляци-
онную зависимость значений УПП от индекса опас-
ности, представленную на Рисунке 6.
Рисунок 6. График зависимости УПП биоиндикаторов
от индекса опасности
Проведя аппроксимацию максимальных значе-
ний, получено эмпирическое уравнение зависимости
УПП биоиндикаторов от индекса опасности, которое
имеет вид:
2.06.0 HIУПП ⋅= . (7)
Используя формулу (7) определяли уровни по-
вреждения биоиндикаторов на разных расстояниях от
источников выброса, как при использовании троти-
лосодержащих, так и эмульсионных ВВ (Рис. 7).
Рисунок 7. Гистограмма изменения УПП от расстояния
до источника выброса при использовании
тротилосодержащих и эмульсионных ВВ
Анализ результатов расчета УПП биоиндикато-
ров на прилегающей к железорудной шахте терри-
тории, представленный на Рисунке 7, позволил
установить, что при использовании эмульсионных
ВВ ингибирующее воздействие на состояние био-
индикаторов снижается от 10 до 15 % по сравнению
с применением тротилосодержащих ВВ, что в свою
очередь приводит к повышению уровня экологиче-
ской безопасности.
4. ВЫВОДЫ
В результате выполненных исследований уста-
новлены закономерности изменения приземной кон-
центрации экологически опасных веществ вокруг
шахтного источника выброса с помощью экспресс-
метода физико-химического анализа и расчета кон-
центраций опасных веществ в атмосферном воздухе.
Выполнена оценка и установлены закономерности
общей токсико-мутагенного активности атмосферно-
го воздуха вокруг источников выброса. Установлено
регрессионную зависимость изменения УПП биоин-
дикаторов от расстояния до шахтного источника
выброса, которые позволяют прогнозировать эколо-
гические риски на территориях вокруг шахты. Полу-
чено эмпирическое уравнение зависимости УПП
биоиндикаторов от индекса опасности. Определен
УПП биоиндикаторов от расстояния до источника
выброса при использовании тротилосодержащих и
эмульсионных ВВ. Установлено, что при использо-
вании на подземных горных работах эмульсионных
ВВ ингибирующее воздействие на состояние биоин-
дикаторов снижается от 10 до 15% по сравнению с
применением тротилосодержащих ВВ.
БЛАГОДАРНОСТЬ
За предоставление исходных данных и оказанную
поддержку при проведении лабораторных исследо-
ваний автор выражает благодарность отделу эколо-
гии шахты “Новая” ООО “Восток-Руда”.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Chebenko, V., Kozlovskaya, T., & Komir, V. (2009). Praktich-
eskie sposoby neytralizatsii gazoobraznykh vybrosov pri
provedenii massovykh vzryvov v kar’yerakh. Infor-
matsionnyy Byulleten’ Ukrainskogo Soyuza Inzhenerov-
Vzryvnikov, (4), 17-22.
I. Myronova. (2016). Mining of mineral deposits, 10(2), 64-71
70
Davies, G.E., & Calvin, W.M. (2016). Quantifying Iron Con-
centration in Local and Synthetic Acid Mine Drainage:
A New Technique Using Handheld Field Spectrometers.
Mine Water Environ.
http://dx.doi.org/10.1007/s10230-016-0399-z
Guo, J., Gan, D.Q., Tan, J., & Yan, G.B. (2012). Analysis on
Monitor and Experiment of Blasting Vibration for Sijiaying
Iron Mine. Applied Mechanics and Materials, (214), 407-411.
http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.214.407
Horova, A. (2001). Metodolohichni aspekty otsinky henetych-
nykh naslidkiv tekheohenozu. Ekolohiia i Pryrodokorys-
tuvannia, (1), 51-56.
Horova, A., Kolesnyk, V., & Myronova, I. (2014). Pidvysh-
chennia rivnia ekolohichnoi bezpeky pry vydobutku
zaliznykh rud pidzemnym sposobom. Mining of Mineral
Deposits, 473-479.
Kholodenko, T., Ustimenko, Y., Pidkamenna, L., & Pavlychen-
ko, A. (2014). Ecological safety of emulsion explosives use
at min-ing enterprises. Progressive Technologies of Coal,
Coalbed Methane, and Ores Mining, 255-260.
http://dx.doi.org/10.1201/b17547-45
Khomenko, O., Kononenko, M., & Myronova, I. (2013). Blast-
ing works technology to decrease an emission of harmful
matters into the mine atmosphere. Mining of Mineral
Deposits, 231-235.
http://dx.doi.org/10.1201/b16354-43
Khomenko, O., Kononenko, M., & Netecha, M. (2016). Indus-
trial research into massif zonal fragmentation around mine
workings. Mining of Mineral Deposits, 10(1), 50-56.
http://dx.doi.org/10.15407/mining10.01.050
Kulyna, S., & Horova, A. (2009). Sanitarno-hihiienichni pokaz-
nyky chervonohradskoho hirnychopromyslovoho rehionu
yak skladova intehralnoi otsinky yakosti stanu dovkillia.
Visnyk Lvivskoho Universytetu. Seriia Biolohiia, (50), 52-58.
Mashtaler, N. (2008). Bioindykatsiia stanu dovkillia promys-
lovoho maidanchyku hirnycho-rudnoho pidpryiemstva za
zhyttiezdatnistiu pylku deiakykh vydiv Penstemon. Nau-
kovyi Visnyk Chernivetskoho Universytetu: Zb. Nauk. Prats.
Biolohiia, (417), 95-98.
Mironova, I., & Borysovs’ka, O. (2014). Defining the pa-
rameters of the atmospheric air for iron ore mines. Pro-
gressive Technologies of Coal, Coalbed Methane, and
Ores Mining, 333-339.
http://dx.doi.org/10.1201/b17547-57
Qi, J.D., Wang, P., Gao, Y.T., & Jiang, Z.A. (2014). Study on
Optimization of Numerical Simulation for Smooth Blasting
Parameters in Xishimen Iron Mine. Applied Mechanics and
Materials, (529), 605-610.
http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.529.605
ABSTRACT (IN RUSSIAN)
Цель. Целью работы является проведение оценки и прогнозирование экологического состояния атмосфер-
ного воздуха на территории размещения железорудной шахты.
Методика. Лабораторные исследования и биологическая оценка состояния атмосферного воздуха в районе
расположения шахты, выполнялись с помощью физико-химического анализа и биологического тестирования.
Для определения особенностей рассеивания экологически опасных веществ в атмосфере от вентиляционного
ствола железорудной шахты использовалась нормативная методика расчета концентраций вредных веществ в
атмосферном воздухе.
Результаты. В результате выполненных исследований экологического состояния атмосферного воздуха
вблизи железорудной шахты расположенной в черте города, выявлены закономерности изменения приземной
концентрации экологически опасных веществ от расстояния до источника выброса. Выявлена зависимость из-
менения условного показателя повреждаемости биоиндикаторов с увеличением расстояния от вентиляционного
ствола шахты. Установлена зависимость условного показателя повреждаемости биоиндикаторов от индекса
опасности, с помощью которого определены уровни повреждения биоиндикаторов на разных расстояниях от
источников выброса, как при использовании тротилосодержащих, так и эмульсионных взрывчатых веществ.
Научная новизна. Состоит в установлении зависимости влияния приземных концентраций экологически
опасных веществ на уровни повреждаемости биоиндикаторов на клеточном и организменном уровнях, при-
менение которых позволит оценить экологическое состояние атмосферного воздуха на территориях, приле-
гающих к шахте.
Практическая значимость. Установлены закономерности влияния приземных концентраций опасных ве-
ществ на состояние индикаторных систем на различных уровнях их организации, что позволяет оценить состо-
яния окружающей среды и повысить достоверность локального экологического мониторинга в районе разме-
щения железорудной шахты.
Ключевые слова: физико-химический анализ, биологическое тестирование, приземная концентрация
экологически опасных веществ, условный показатель повреждаемости биоиндикаторов, экологическое
состояние атмосферного воздуха
ABSTRACT (IN UKRAINIAN)
Мета. Метою роботи є проведення оцінки і прогнозування екологічного стану атмосферного повітря на
території розміщення залізорудної шахти.
Методика. Лабораторні дослідження і біологічна оцінка стану атмосферного повітря в районі розташу-
вання шахти, виконувалися за допомогою фізико-хімічного аналізу та біологічного тестування. Для визна-
чення особливостей розсіювання екологічно небезпечних речовин в атмосфері від вентиляційного ствола
залізорудної шахти використовувалася нормативна методика розрахунку концентрацій шкідливих речовин в
атмосферному повітрі.
I. Myronova. (2016). Mining of mineral deposits, 10(2), 64-71
71
Результати. В результаті виконаних досліджень екологічного стану атмосферного повітря поблизу залізо-
рудної шахти розташованої в межах міста, виявлені закономірності зміни приземної концентрації екологічно
небезпечних речовин від відстані до джерела викиду. Виявлено залежність зміни умовного показника ушко-
дження біоіндикаторів зі збільшенням відстані від вентиляційного ствола шахти. Встановлено залежність умов-
ного показника ушкодження біоіндикаторів від індексу небезпеки, за допомогою якого визначено рівні ушко-
дження біоіндикаторів на різних відстанях від джерел викиду, як при використанні тротиловмістких, так і ему-
льсійних вибухових речовин.
Наукова новизна. Полягає у встановленні залежності впливу приземних концентрацій екологічно небезпе-
чних речовин на рівні ушкодження біоіндикаторів на клітинному і організменому рівнях, застосування яких
дозволить оцінити екологічний стан атмосферного повітря на територіях, прилеглих до шахти.
Практична значимість. Встановлено закономірності впливу приземних концентрацій небезпечних речовин
на стан індикаторних систем на різних рівнях їх організації, що дозволяє оцінити стан навколишнього середови-
ща та підвищити достовірність локального екологічного моніторингу в районі розміщення залізорудної шахти.
Ключові слова: фізико-хімічний аналіз, біологічне тестування, приземна концентрація екологічно небезпе-
чних речовин, умовний показник ушкодження біоіндикаторів, екологічний стан атмосферного повітря
ARTICLE INFO
Received: 2 March 2016
Accepted: 18 May 2016
Available online: 30 June 2016
ABOUT AUTHORS
Inna Myronova, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Ecology, National Mining
University, 19 Yavornytskoho Ave., 10/705, 49005, Dnipropetrovsk, Ukraine. E-mail: mig220879@gmail.com
|