CC BY
43
УДК 622.014 В.И. Папичев
О СООТНОШЕНИИ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО И ОПОСРЕДОВАННОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ РЕСУРСОВ А ТМОСФЕРЫ В КАРЬЕРАХ
Приведен расчет величины интегральной техногенной нагрузки на атмосферу. Ключевые слова: окружающая среда, опосредованно потребленный ресурс, нагрузка транспорта на атмосферу.
Неделя горняка
качестве комплексного показателя оценки воздействия горного производства на окружающую природную среду можно рассматривать совокупное изъятие части какого-либо ресурса из окружающей среды - непосредственное (земли под горный отвод, подземных вод в результате дренажа и др.) и опосредованное (при изменении качества этого ресурса в результате внесения в него инородных веществ). Количественным показателем техногенного воздействия на каждый природный ресурс являются относительные отклонения фактических значений количества ресурса от его исходных (естественных) значений, которые могут явиться результатом как непосредственного, так и опосредованного потребления ресурса.
Непосредственно потребленный ресурс - это величина, на которую изменились запасы ресурса, в результате использования их непосредственно на осуществление технологического процесса, где он полностью изменяет и утрачивает свои первичные свойства вследствие механических и физикохимических превращений.
Опосредованно потребленный ресурс
- это величина, на которую изменились запасы ресурса вследствие поступления в среду вещества и энергии, вызванного воздействием производства при непосредственном ресурсопотреблении, приводящем к ухудшению его состояния, в
результате чего он утрачивает свои свойства.
При таком подходе интегральная техногенная нагрузка на атмосферу (Иа) рассчитывается из следующего выражения:
И — 0т ' К I Мвп ' кн
Иа а о, ’
где 0т - расход топлива, кг; 10 - потребность воздуха на сжигание единицы топлива, кг/кг; Мвп - масса пылегазовых выбросов в атмосферу, кг; кн - коэффициент нагрузки пылегазовых выбросов на атмосферу; 0а - запасы воздуха в атмосфере оцениваемой территории, кг.
Коэффициент нагрузки показывает степень опосредованного потребления ресурса в результате изменения его природных свойств при внесении инородного вещества. Формула для его расчёта имеет следующий вид:
ТМ • А -Т
ул III
Кн = _Ы_________
п
IМ
.—1
где М - масса веществ, поступивших с отходами в окружающую среду, т; . -количество видов веществ, поступивших в окружающую среду; А - показатель относительной агрессивности веществ; Т - поправка на время существования примесей в окружающей среде.
Таблица 1
Доля интегральной нагрузки на атмосферу в карьерах СНГ
Процессы Доля нагрузки по процессам, %
Минимум Средняя Максимум
Бурение 0,00 0,00 0,0006
Экскавация 0,23 1,29 6,51
Транспортирование 37,04 84,27 98,22
Взрывание 0,98 13,19 57,75
Отвалообразование 0,03 0,11 0,39
Показатель А .-того вещества характеризует степень его агрессивности относительно агрессивности вещества, принятого в качестве нормирующего для рассматриваемой среды. В общем виде показатель относительной агрессивности определяется отношением предельной величины используемого для санитарной оценки среды показателя самого безопасного вещества к величине этого показателя .-того вещества.
Поправка Т показывает, какую часть выбранного временного интервала оценки составляет время жизни примеси в природной среде с момента эмиссии до деструкции в рамках этого интервала. Её величина может быть определена из соотношения:
Т=0о,
где: (0 - длительность выбранного временного интервала оценки; ^ - длительность существования примеси.
В том случае, если длительность существования примеси превышает длительность временного интервала ^ принимается равным to.
С применением предложенного показателя выполнены сравнительные оценки на-
Соотношение между нагрузками при транспортировании
грузки на атмосферу основных технологических процессов в железорудных карьерах СНГ. Сводная таблица показателей по процессам представлена ниже (табл. 1).
Приведенные в табл. 1 результаты показывают, что основным источником нагрузки на атмосферу в железорудных карьерах является транспорт. Наибольшую нагрузку от транспорта оказывают не только карьеры, использующие автомобильный транспорт, но и такие, которые в качестве тяги на железнодорожном транспорте используют тепловозы. Наименьшая доля нагрузки приходится на карьеры, использующие в качестве основного электрифицированный железнодорожный транспорт (ЮГОК - 37 %, карьеры Коршуновского и Качканарский ГОКов - около 60 %). Причём карьер ЮГОКа является единственным, где потребление ресурсов атмосферы от производства взрывных работ превышает потребление от транспортирования горной массы.
Следует отметить, что из рассмотренных процессов только транспортирование в величину нагрузки включает как непосредственное, так и опосредованное потребление. О влиянии этого фактора можно судить по следующим данным (табл. 2).
Преобладающая роль в нагрузке
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
О
—о— Непосредственная нагрузка Опосредованная нагрузка *
1
Г0
ш.УппОО
10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 Карьеры
Таблица 2
Доля опосредованной нагрузки на атмосферу в карьерах СНГ
Процессы Доля нагрузки по процессам, %
Минимум Средняя Максимум
Бурение 0,0 0,0 0,0008
Экскавация 0,4 1,9 8,4
Транспортирование 26,0 77,4 97,0
Взрывание 1,6 19,2 67,8
Отвалообразование 0,0 0,2 0,5
транспорта на атмосферу сохраняется даже в случае исключения из расчётов доли нагрузки от непосредственного потребления.
Представляет интерес характер изменения соотношения между непосредственной и опосредованной нагрузками в процессе транспорти-рования (рис., табл. 3).
Рост непосредственной нагрузки сопровождается практически параллельным ростом опосредованной и только в отдельных случаях кривые роста пересекаются.
Приведенные в табл. 2 данные показывают, что в среднем на железорудных карьерах почти 43% нагрузки на атмосферу вызвано потреблением кислорода дизельными двигателями, эта величина возрастает до 55,9 % на
карьерах Кривого Рога, где наряду с автомобильной широко используется тепловозная откатка. Около 58% нагрузки приходится на опосредованное потребление, которое связано с выбросом в атмосферу как токсичных, так и нетоксичных веществ. В среднем соотношение между непосредственной и опосредованной нагрузками составляет 0,76.
Теоретически соотношение между непосредственным и опосредованным потреблением атмосферного воздуха при работе дизельного двигателя может быть рассчитано по расходу топлива с использованием известных зависимостей.
Потребление кислорода на 1 кг дизельного топлива составляет 3,15 кг/кг [1]. Следовательно, непосредственная нагрузка, оказываемая на атмосферу при сжигании 1 кг топлива составит 3,15 единиц.
Опосредованная нагрузка складывается из нагрузки от выбросов в атмосферу нетоксичных и токсичных веществ. Масса выбросов нетоксичных веществ, приходящаяся на единицу массы топлива, согласно [2] составляет:
Таблица 3
Соотношение между непосредственной и опосредованной нагрузками на атмосферу при транспортировании горной массы
Значения Нагрузка, доли единиц Соотношение нагрузок
Непосредственная (Ин) Опосредованная (Ио) Общая (И) Ин/Ио Ин/И Ио/И
мини- мальное 0,00026 0,0004 0,0006 0,62 0,38 0,44
среднее 0,158 0,186 0,34 0,76 0,43 0,58
макси- мальное 1,042 1,107 2,15 1,26 0,56 0,62
Среднегодо-
вая
Таблица 4
Расчет приведенной массы выбросов дизельного автомобиля
Выбрасываемые вещества Масса выброса (Р), кг/кг Агрессивность (А) Время существования (Т), лет Р*А*Т
Водяные пары (Н2О) 1,152 1 0,014 0,0158
Двуокись углерода (СО2) 3,175 1 0,875 2,7781
Оксид азота (N0^ 0,075 1250 0,014 1,2844
Оксид углерода (СО) 0,02 16,7 0,178 0,0595
Двуокись серы ^О2) 0,01 1000 0,004 0,041
Углеводороды (СН) 0,0025 50 0,014 0,0017
Твёрдые частицы 0,002 333 0,003 0,0018
Приведенная масса выбросов 4,1823
- по двуокиси углерода Р = 3.175 кг/кг
- по водяным парам Р = 1.152 кг/кг
Сумма удельных по топливу средневзвешенных выбросов токсичных веществ согласно [3] составляет 110.5 г/кг.
Расчёт приведенной массы выбросов при опосредованном потреблении ресурсов атмосферы при выбросах токсичных и нетоксичных веществ дизельным двигателем с учётом их агрессив-
1. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. М.: Высшая школа, 1980 - 400 с.
2. Пихлак А.-Т.А. Проблемы изучения и учёта потребления кислорода атмосферы в промышленности./ Открытые горные работы,
ности и длительности существования в атмосфере представлен в табл. 4.
Следовательно, опосредованная нагрузка при сжигании 1 кг топлива на атмосферу составит: 4,18 единиц. Отношение непосредственной нагрузки к опосредованной составит: 3,15:4,18= 0,75. Эта величина практически не отличается от представленной в табл. 3 средней по железорудным карьерам.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
№1, 2001 - С. 12-18.
3. Кулешов А.А., Серебренников Д.Д., Новиков А.А. Расчет объемов вредных выбросов при работе дизельной техники на карьерах./ Горный вестник, 1998 , № 5 , с. 56-61.
г Коротко об авторе
Папичев В.И. - доктор технических наук, ИПКОН РАН, [email protected]
