Загрязнение атмосферы карьеров Кольского полуострова

Влияние метеорологических условий на распределение загрязнений в атмосфере карьеров рассмотрим на наиболее характерных примерах. Наблюдения проведены в период, наиболее благоприятный для развития атмосферных процессов, способствующих скоплению загрязнений в атмосфере карьеров. В составленной таблице (табл. 10.1) приведены сезон года и время проведения наблюдений, высота над уровнем моря точки наблюдений, степень загрязнения атмосферы карьеров, температура воздуха и подстилающей поверхности, скорость ветра, коэффициент турбулентности, атмосферное давление. Дано описание состояния подстилающей поверхности, указаны погодные условия. Рассмотрим условия в Коашвинском и Ньоркпакхском карьерах. Из табл. 10.1 видно, что при достаточной конвекции 1,3 °С / 100 м и слабом ветровом режиме, коэффициенте турбулентности 0,1 м2/с на дне карьера происходит нарастание количества вредных примесей, однако процесс выноса их из карьера весьма интенсивен и концентрация с высотой резко падает. В самой долине реки Вуоннеймиок, где расположены два карьера, происходит накопление вредных примесей, концентрация которых превышает ПДК. Это указывает на то, что одних конвективных движений для естественной очистки атмосферы долины недостаточно, необходим еще и интенсивный горизонтальный перенос.

При выравнивании температур воздуха на дне карьера и в самой долине выноса примесей в долину уже не происходит, а концентрация их возрастает у дна карьера, увеличивается в нем и высота слоя загрязнения. Горизонтальный перенос в данном случае вообще отсутствует.

При сильно устойчивом состоянии атмосферы и отсутствии турбулентного перемешивания происходит накопление вредних примесей непосредственно в рабочих зонах, там, где наибольшее количество работающей техники. Процесс их рассеивания в атмосфере карьеров за счет атмосферной диффузии незначителен. При увеличении объемов добычи возрастает вероятность загрязнения, а углубление самого карьера будет способствовать формированию более устойчивых и продолжительных состояний внутрикарьерной атмосферы.

В карьере «Центральный» ОАО «Апатит», расположенном в более благоприятном для естественной вентиляции районе, чем Коашвинский и Ньоркпахкский, при устойчивых состояниях атмосферы и слабом турбулентном перемешивании также происходит накопление вредных примесей в рабочих зонах, так как даже сверхадиабатический градиент в надкарьерной атмосфере в самом карьере значительно ослабляется. Турбулентный обмен здесь интенсивнее, но концентрации примесей почти такие же, как и в долинных карьерах, т. е. перемешивание есть, а выноса нет. Это видно и на примере Коашвинского карьера. В карьере «Центральный» неоднократно регистрировалось превышение ПДК в рабочих зонах тупиковых забоев, где наблюдался явный недостаток естественной вентиляции. Следует отметить, что из-за загазованности в большинстве случаев (90 %) прекращают работы не менее трех экскаваторов одновременно, что связано с устойчивостью местоположения начальной зоны загрязнения на дне карьера в интервале 650— 750 м в соответствии с производственными условиями. Одной из особенностей данного карьера является то, что довольно часто облачность нижнего яруса развивается ниже уровня карьера, над которым в это время может наблюдаться ясное небо, а это, в свою очередь, способствует развитию устойчивого состояния атмосферы в карьере, развивается инверсия оседания пограничного слоя. Максимальные осредненные концентрации вредных примесей приходятся на среднюю часть атмосферы карьера (табл. 10.2). В Коашвинском карьере максимальная концентрация примесей приходится на долинную часть и накапливается в средней зоне (табл 10.3). Инверсионные градиенты в Центральном карьере значительно меньше, чем в карьерах, расположенных в долинах, продолжительность инверсий здесь короче. Район этого карьера находится под влиянием свободной атмосферы, и погодные условия здесь крайне неустойчивы.

Таблица 10.1

Степень загрязнения атмосферы карьеров Кольского полуострова при различных метеорологических условиях

Сезон, время

Горизонт, м

Степень

Загрязнения

°С

°С

V, м/с

к, м2

р, мм. рт. ст.

Состояние подстилающей поверхности

Погодные условия

СО

NO

пдк

20 мг/м3

пдк 5 мг/м3

Карьеры «Коашвинский», «Ньоркпахский» ОАО «Апатит» и район их расположения

Декабрь, 11—15, жел/дор. ст. в долине

475

0,0

0,0

-5,0

-2,5

2,0

0,08

694

снег

Высоко- и слои-сто-кучевая об-лачность 10/10, снег обложной, гр. 1,3 °С / 100 м

340

0,0

0,0

-3,0

-5,5

1,9

0,08

705

снег

275

10,71

0,0

-2,4

-5,0

0,0

0,0

711

снег

280

22,76

0,182

-3,4

-5,0

1,5

0,06

711

снег

Март 11—15 жел/дор. ст. в долине

450

0,0

0,0234

-3,8

-0,2

0,0

0,0

721

св еже-выпав-ший снег

слоисто-кучевая облачность 10/10 гр. 0,9 °С / 100 м, осадков нет

370

11,25

0,0324

-3,2

-2,6

0,0

0,0

728

280

25,6

0,014

-2,2

-0,5

0,0

0,0

736

280

0,0

0,011

-2,2

-2,0

0,0

0,0

736

Ноябрь жел/дор. ст. дор.

450

1,3

0,012

-12,9

-22,0

0,0

0,0

708

свеже-

выпав-

ший

гр

ин. 5,4 °С / 100 м

370

0,65

0,03

-14,4

-25,5

0,0

0,0

714

270

1,0

0,175

-22,6

-25,0

0,0

0,0

722

280

0,8

0,047

-21,6

-24,5

0,0

0,0

724

снег чистый

Ясно, солнце

270

0,75

0,037

-19,2

-24,0

1,4

0,06

722

Сезон, время

Горизонт, м

Степень

Загрязнения

*в>

°С

*п>

°С

V, м/с

к, м2

Р, мм. рт. ст.

Состояние подстилающей поверхности

Погодные условия

СО

NO

пдк

20 мг/м3

пдк 5 мг/м3

Ньоркпах-кский

450

30,55

0,037

-13,6

-19,0

0,0

0,0

707

снег белый

гр. ин.

3,6 °С / 100 м

370

0,5

0,012

-14,2

-22,4

0,0

0,0

713

270

0,65

0,008

-20,1

-23,4

2,1

0,08

722

Карьер «Центральный» ОАО «Апатит»

Январь 12—14

830

3,0

0,134

-6,8

2,8

0,11

672

снег белый

гр. 3 °С / 100 м 5/3 Ас8с обл. ниже уровня карьера

850

6,25

0,0

-5,8

2,1

0,08

670

снег серый

гр. 1,4 °С / 100 м

гр. 2,1 °С / 100 м

865

8,75

0,277

-6,2

2,6

0,1

669

снег белый

865

-6,6

2,6

0,1

669

снег белый

910

3,0

0,055

-7,0

2,1

0,08

665

снег серый

Сезон, время

Горизонт, м

Степень

Загрязнения

*в>

°с

*п>

°С

V, м/с

к, м2

Р, мм. рт. ст.

Состояние подстилающей поверхности

Погодные условия

СО

NO

пдк

20 мг/м3

пдк 5 мг/м3

1005

-8,0

3,2

0,13

657

снег белый

1090

-9,8

7,0

0,3

снег белый

Январь 11—13

820

1,5

0,0

-9,8

0,0

0,0

674

снег белый

гр. 0,6 °С / 100 м 10/10 снег, туман

850

1,5

0,068

-9,8

0,0

0,0

672

снег серый

865

5,25

0,056

-10,4

0,0

0,0

670

снег белый

910

1,5

0,0

-10,2

3,2

0,13

667

снег белый

925

1,5

0,0

-10,4

2,5

о,1

665

снег белый

1005

1,5

0,0

-10,7

4,7

0,19

659

снег белый

Сезон, время

Горизонт, м

Степень

Загрязнения

*в>

°С

*п>

°С

V, м/с

к, м2

Р, мм. рт. ст.

Состояние подстилающей поверхности

Погодные условия

СО

NO

пдк

20 мг/м3

пдк 5 мг/м3

Январь 11—13

820

0,0

0,0036

-14,2

1,4

0,06

669

снег чистый

снег

белый

снег белый

гр. 1,2 °С / 100 м 10/10 снег, метель

850

0,0

0,1224

-14,6

2,5

0,1

667

865

0,0

0,1224

-14,2

1,2

0,05

665

850

0,0

0,0864

-14,8

1,6

0,06

667

снег белый

880

0,0

0,0036

-14,8

1,8

0,07

664

снег белый

910

0,0

0,0216

-15,6

1,3

0,05

661

снег белый

1005

0,0

0,0072

-16,4

2,0

0,08

654

снег белый

1090

-16,0

7/12

0,38

снег белый

Сезон, время

Горизонт, м

Степень

Загрязнения

*в>

°С

°С

V, м/с

к, м2

Р, мм. рт. ст.

Состояние подстилающей поверхности

Погодные условия

СО

NO

пдк

20 мг/м3

пдк 5 мг/м3

Март 11—14

815

0,0

0,0504

-6,8

-3,2

1,6

0,06

686

снег серый, камни

0/0 солнце, явлений осадков нет, 0/0 обл. ниже ур. замера

гр. 0,6 °С / 100 м гр. 1,9 °С / 100 м

850

5,0

0,0396

-7,0

-11,0

1,5

0,06

684

снег серый

895

3,75

0,0468

-7,6

-1,3

1,6

0,06

680

снег серый

910

Сл.

0,0324

-7,2

-1,2

3,4

0,14

679

снег белый

1005

0,0

0,0342

-8,0

-1,8

1,9

0,08

671

снег белый

1090

0,0

0,0234

-9,6

-7,7

3,8

0,15

665

снег белый

Сезон, время

Горизонт, м

Степень

Загрязнения

*в>

°с

°С

V, м/с

к, м2

Р, мм. рт. ст.

Состояние подстилающей поверхности

Погодные условия

СО

NO

пдк

20 мг/м3

пдк 5 мг/м3

Карьер «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК»

Апрель 9—11.30

276

3,8

0,029

-0,8

-4,2

3,3

0,13

731

вл. гряз, снег

10/10 8с явл. нет

гр. 0,6 °С / 100 м

213

2,8

0,097

0,8

-0,5

2,6

0,1

737

снег гр. лед

82

1,2

0,032

2,0

1,5

1,5

0,06

750

мокрая скала темносерая

Май 12—14

276

0,01

7,4

11,5

3,0

0,12

745

10/10 8с явл. нет

гр. 0,9 °С / 100 м

213

1,53

0,02

8,2

11,0

1,6

0,06

751

сухая

82

1,54

0,01

9,2

13,0

1,1

0,04

764

Сентябрь 10—12

276

0,65

0,027

1,4

1,0

5,2

0,21

721

мокрая

  • 10/10 8с,СЬ снег мокрый гр.
  • 1,2 °С / 100 м

213

0,55

0,027

2,0

2,0

2,2

0,09

728

лужи

82

0,55

0,003

3,8

1,5

1,4

0,06

740

Сезон, время

Горизонт, м

Степень

Загрязнения

*в>

°с

°С

V, м/с

к, м2

Р, мм. рт. ст.

Состояние подстилающей поверхности

Погодные условия

СО

NO

пдк

20 мг/м3

пдк 5 мг/м3

Ноябрь 15—17

276

0,2

0,003

1,2

0,3

7,5

0,3

726

мокрая

10/10 8с,СЬ, снег мокрый, гр. 0,9 °С / 100 м

213

0,2

0,009

1,6

0,5

4,1

0,16

733

лужи

82

0,6

0,07

3,0

0,7

1,0

0,04

745

Карьер «Центральный» ГМК «Печенганикель»

Март 11—13

231

150,0

0,0

-5,4

-6,8

6,4

0,5

739

снег серый гр.

10/10 8с гр. 1,0 °С / 100 м

104

0,0

0,0

-4,4

-3,7

2,7

0,2

752

коричневый гр.

36

0,0

0,0

-3,4

-3,7

2,2

0,2

758

серый гр.

Март 15—17

231

13,8

0,35

-4,2

-4,0

7,7

0,5

740

снег серый гр.

10/10 8с гр. 0,7 °С / 100 м

104

0,0

0,066

-2,6

-2,5

4,3

0,3

752

коричневый гр.

36

11,3

0,046

-2,8

-4,0

2,6

0,2

758

серый гр.

Сезон, время

Горизонт, м

Степень

Загрязнения

*в>

°С

°С

V, м/с

к, м2

Р, мм. рт. ст.

Состояние подстилающей поверхности

Погодные условия

СО

NO

пдк

20 мг/м3

пдк 5 мг/м3

Март 10—12

231

1,2

0,0077

7,0

12,0

1,4

0,1

742

морена сухая светлая

8/8 8с

гр. 0,7 °С / 100 м

104

1,8

0,13

7,2

11,5

3,4

0,24

754

сухая темная скала местами

св. песок

36

1,9

0,0077

8,4

10,0

1,9

0,1

760

Карьер «Оленегорский» ОАО «Олкон»

Февраль

11—13

Вне карьера 185

2,5

0,0

-2,8

2,4

0,1

737

снег

10/10 снег 8с

180

6,25

0,018

-3,0

5,7

0,23

735

снег

124

0,0

0,05

-2,6

0,0

0,0

742

снег серый

гр. 1,3 °С / 100 м

60

0,0

0,04

-1,4

0,7

0,03

748

снег серый

Сезон, время

Горизонт, м

Степень

Загрязнения

*в>

°с

°С

V, м/с

к, м2

Р, мм. рт. ст.

Состояние подстилающей поверхности

Погодные условия

СО

NO

пдк

20 мг/м3

пдк 5 мг/м3

Март 9—11

180

0,0

0,029

-9,2

-7,0

3,1

0,12

728

свежевыпавший снег

6/2 ОАсЗс

60

0,0

0,0

-7,8

-10,6

0,0

0,0

742

снег серый

солнце

-8

0,0

0,0

-6,4

-7,2

0,0

0,0

747

замер, почва

гр. 1,5 °С / 100 м

Апрель 12—14

180

1,6

0,0189

-1,6

-3,5

2,6

0,1

748

5 бал.

10/10 снег 8с

60

2,4

0,0189

-0,4

-5,0

1,7

0,07

763

снег по

чва

-8

3,2

0,0262

0,6

-5,0

2,0

0,08

769

темная

гр. 1,2 °С / 100 м

Июнь

11—13

180

0,0

0,06

5,2

9,5

1,1

0,04

744

сухая темная

10/10 8с

60

0,98

0,02

6,2

10,5

1,4

0,06

758

влажная

гр. 0,96 °С / 100 м

-8

0,8

0,01

7,0

10,5

1,2

0,05

765

темная

Сезон, время

Горизонт, м

Степень

Загрязнения

*в>

°с

°С

V, м/с

к, м2

Р, мм. рт. ст.

Состояние подстилающей поверхности

Погодные условия

СО

NO

пдк

20 мг/м3

пдк 5 мг/м3

Сентябрь 11—13

180

0,5

0,01

10,8

12,3

4,7

0,19

736

сухой гравий

гр. 1,2 °С / 100 м

60

0,35

0,01

12,2

14,5

1,1

0,04

749

серая

4/3 С18с

-8

0,3

0,02

11,8

7,5

0,0

0,0

755

сухая черная, грунт сыпучий

гр. ин.

0,6 °С / 100 м солнце

Октябрь 11.30—13.40

180

0,4

0,02

2,2

2,5

1,6

0,06

721

вл.

св. кор. морена

10/10 снег 8с

60

0,2

0,003

3,4

3,2

1,2

0,05

734

скала влажная

ДОЖДЬ

-8

0,2

0,01

4,0

3,5

3,2

0,13

740

скала мокрая

гр. 0,96 °С / 100 м

Окончание табл. 10.1

Сезон, время

Горизонт, м

Степень

Загрязнения

*в>

°С

°С

V, м/с

к, м2

Р, мм. рт. ст.

Состояние подстилающей поверхности

Погодные условия

СО

NO

пдк

20 мг/м3

пдк 5 мг/м3

Ноябрь 13—15

180

0,6

0,01

-8,8

-13,0

1,5

0,06

735

снег белый

0/0 солнце

60

0,72

0,03

-9,0

-13,0

0,0

0,0

745

снег белый

гр. 0,4 °С / 100 м

-8

0,6

0,077

-9,6

-13,0

0,0

0,0

752

снег белый

Таблица 10.2

Средние концентрации вредных примесей в Центральном карьере ОАО «Апатит»

Высота, м

СО, мг/м3

NOV, мг/м3

V, м/с

820

1,5

0,05

1,4

850

1,9

0,06

1,6

865

4,2

0,14

1,6

910

1,5

0,03

2,2

1005

0,8

0,004

3,3

Таблица 10.3

Средние концентрации вредных примесей в Коашвинском карьере

Высота, м

СО, мг/м3

NOV, мг/м3

V, м/с

280

5,2

0,05

1,1

324

0,9

0,03

1,0

465

3,8

0,04

2,8

В карьерах «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК» и «Оленегорский» ОАО «Олкон» в период исследований выявлены случаи загрязнения атмосферы выше ПДК. Так, в «Железном» карьере даже при сухоадиабатическом процессе на горизонтах + 130 м и +154 м в тупиковых забоях при работающих 7—8 автосамосвалах отмечено превышение ПДК окиси углерода более чем в 4 раза. В «Оленегорском» карьере при слабых ветрах и инверсионных градиентах температуры воздуха в объеме карьера на нижних горизонтах +5 м и +62 м отмечалось превышение ПДК окислов азота. Случаи загазованности рабочих зон тупиковых забоев характерны для всех карьеров Кольского полуострова, причем отмечаются при самых разнообразных метеоусловиях.

Из проведенного анализа видно, что окислы азота чаще присутствуют в атмосфере карьеров, но реже их концентрации достигают значений ПДК. Окислы углерода, как более легкие, реже регистрируются в атмосфере карьеров, но при этом значительно чаще их концентрации превышают ПДК. Отличительной чертой карьера «Центральный» ГМК «Печенганикель» является крайняя неустойчивость погодных условий района его расположения, обусловленная непосредственной близостью незамерзающей части Баренцева моря. Для карьера характерны неустойчивые стратификации атмосферы, значительное турбулентное перемешивание (см. табл. 10.1). Однако превышение ПДК в его атмосфере все же наблюдается, особенно после проведения массовых взрывов. Есть здесь и своя характерная особенность, состоящая в том, что уровень загрязнения наиболее часто высок на борту карьера по замкнутому контуру (см. табл. 10.1). Иногда он во много раз превышает ПДК. Объясняется это тем, что карьер находится в районе значительной промышленной активности. Загрязнению этой зоны способствует и вынос вредных примесей конвективными внутрика-рьерными потоками воздуха.

Недостаток солнечного света в зимнее время замедляет течение химических реакций по разложению загрязняющих веществ.

Источниками загрязнения атмосферы в нижней зоне карьера являются внутренние источники, и при инверсиях — источники с вышележащих горизонтов. Источниками загрязнения в верхней зоне являются внутренние источники, и при инверсиях и неблагоприятных ветровых переносах — источники вне контура карьера. В горизонтально однородной плоскости температуры воздуха в карьере температура перегретых газов быстрее выравнивается с температурой окружающего воздуха, и газ распространяется на определенное расстояние. С высотой (при падении температуры воздуха) выравнивание температур произойдет на большем расстоянии. Значит, рассеивание в высоту будет намного больше, чем по горизонтали. При инверсии температуры выравниваются на значительно меньшем расстоянии, и газы концентрируются внизу. Большое влияние на уровень концентрации вредных примесей оказывает скорость ветра.

Выявлена основная зона загрязнения атмосферы исследуемых карьеров. Эта зона находится в средней части карьера, верхняя граница ее расположена на 1/3 глубины карьера от замкнутого контура. Эти данные хорошо согласуются с работами А. А. Клевцова для Коашвинского и Лебединского карьеров, с результатами математического моделирования, выполненного А. А. Баклановым. Следует указать, что и загрязнение подстилающей поверхности в карьерах также максимально именно в этой зоне.

Контрольные вопросы

  • 1. Расскажите о загрязнении атмосферы Коашвинского и Ньорк-пахского карьеров ОАО «Апатит».
  • 2. Расскажите о загрязнении атмосферы карьера «Центральный» ОАО «Апатит».
  • 3. Расскажите о загрязнении атмосферы карьера «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК».
  • 4. Расскажите о загрязнении атмосферы карьера «Оленегорский» ОАО «Олкон».
  • 5. Расскажите о загрязнении атмосферы карьера «Центральный» ГМК «Печенганткель».
  • 6. Где находится основная зона загрязнения атмосферы карьеров?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >