Влияние АО «Костанайские минералы» на состояние атмосферного воздуха и здоровье населения г. Житикары
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Литературный обзор 8
1.1 Классификация асбеста 8
1.2 История изучения влияния асбестового загрязнения на здоровье 14
1.3 Влияние асбестового загрязнения на здоровье 16
1.3.1 Асбестообусловленные риски на производстве 18
1.3.2 Пороговые значения и воздействия на здоровье 20
1.3.3 Производство и заболеваемость в производственных отраслях 24
1.4 Влияние производства концентрации асбеста на качество воды 26
1.5 Характеристика залежей асбестовых руд в окрестностях г. Житикары 27
1.5.1 Физико-химическая характеристика асбеста 29
1.5.2 Классификация хризотил-асбестовых руд 30
1.5.3 Характеристика серпентина 31
2 Методика исследования 29
2.1 Определение механического состава пород 29
2.2 Определение запыленности воздуха по снегу 30
2.3 Определение запыленности атмосферного воздуха по липким лентам 30
3 Результаты исследования 31
3.1 Природные условия района исследования и общие сведения о предприятии АО «Костанайские минералы» 31
3.1.1 Климатическая характеристика региона 31
3.1.2 Оценка фактического воздействия добычи и переработки асбестовых руд Житикаринского месторождения на окружающую среду 32
3.1.3 Общие сведения о предприятии АО «Костанайские минералы» 34
3.1.4 Технологический процесс добычи и обогащения асбестосодержащей руды 34
3.1.5 Характеристика хранилища отходов 37
3.1.6 Инвентаризация неорганизованных источников выбросов 38
3.1.7 Характеристика хранилища отходов 40
3.2 Изучение механического состава отвалов от переработки асбестовой руды 41
3.3 Вычерчивание «розы ветров» 45
3.4 Анализ содержания пыли в атмосферном воздухе г. Житикары 46
3.4.1 Определение запыленности воздуха по снегу 46
3.4.2 Определение запыленности воздуха методом собирания пыли на клейкую ленту 51
3.5 Экологические условия жизни и здоровья населения 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 57
ВВЕДЕНИЕ
В связи с ухудшающейся экологической обстановкой в мире, наиболее актуальным является мониторинг за предприятиями оказывающими серьезное валяние на экологическую обстановку крупных регионов, в частности городов и других населенных пунктов. Значительный вклад в фоновое, региональное и локальное загрязнение окружающей среды вносят горно -добывающие предприятия.
Хризотиловый асбест использовался в производстве высокоплотного цемента и фрикционных изделий около ста лет. За это время из всего объема мирового производства хризотила около 90% использовались в производстве асбоцементных изделий, таких как трубы, листы (гладкие и гофрированные), лепные украшения, шифер и черепицы (кровельные плитки).
1 Литературный обзор
1.1 Классификация асбеста
В переводе с греческого «асбестос» означает «не иссякающий», «неугасимый», «неослабевающий». Другое его название звучит как «горный лен». Смысл данного названия в том, что асбест способен расщепляться на тончайшие длинные волокна толщиной до 0.5 мкм. Греческое название характеризирует природные свойство асбеста противостоять высоким температурам.
Асбест является природной разновидностью гидросиликатов, волокнистых минералов (серпентин, амфиболы), легко расщепляющихся на тонкие прочные волокна, которые представляют собой кристаллы рулонной или трубчатой структуры. Он обладает высокой термостойкостью: плавится при температуре 1550 градусов Цельсия. Его прочность при растяжении вдоль волокон – до 30000 кгс/см2, что выше прочности стали. Стоек против щелочей, кислот и других агрессивных жидкостей. Обладает также выдающимися прядильными свойствами, эластичностью, щелочестойкостью, высокими сорбционными, тепло-, звуко- и электроизоляционными свойствами [3].
1.2 История изучения влияния асбестового загрязнения на здоровье
Асбест является торговым названием, применяемым к группе шести естественно залегающих волокнистых минералов. Пятеро из них принадлежат к минералогическому типу, известному как амфиболы (и включают голубой и коричневый асбест, иначе называемые крокидолитами и амозитами, соответственно), а один является серпентином, называемым хризотилом или белым асбестом, который является основным промышленным минералом (около 90% мирового производства).
Эти минеральные волокна являются высокоэффективными изолирующими материалами и наносились на трубы и бойлеры миллионами тонн каждый год до 50-х годов.
1.3 Влияние асбестового загрязнения на здоровье
Десятилетия исследований прояснили многое об асбестовых минералах и заболеваниях, которые они могут вызвать. Асбестовые волокна определенного размера могут попасть в дыхательную систему и глубоко проникнуть в легкие. Все такие волокна и другие частицы любого состава или формы называются респирабельными. Однако не все частицы являются волокнами, и не все волокна, по общему соглашению, вызывают заболевание. Многие исследования показали, что только асбестовые волокна длиной более 5 μm (l), диаметром менее 3 μm (d) и с соотношением размеров (l : d) более 3:1 могут вызывать заболевание. Это определение ВОЗ, а волокна, подпадающие под это определение, иногда называются волокнами ВОЗ [4].
1.3.1 Асбестообусловленные риски на производстве
Многие исследования показали, что представляемая асбестовыми волокнами опасность увеличивается с их длиной. Стантон (1981г.) сделал предположение, что оптимально допустимый риск возникает при длине волокон менее 8 микрометров и ширине менее 0.25 микрометров. Это предположение известно под названием Гипотезы Стантона. Так как данная работа не прошла испытания временем в полной мере, существует общее соглашение о том, что длинные тонкие волокна представляют самую большую опасность, предполагая, что опасность от волокон длиной более 20 микрометров является наиболее существенной.
1.3.2 Пороговые значения и воздействия на здоровье
Пороговое значение вредного воздействия представляет собой уровень кумулятивного вредного воздействия, ниже которого невозможно обнаружить вызываемое воздействием асбеста заболевание. Затем риск заболеваемости увеличивается по мере увеличения вредного воздействия.
Вредное воздействие не является разовым событием, как принятие аспирина, оно продолжается в течение некоторого времени и описывается как общее или кумулятивное воздействие. Обычно оно исчисляется в количестве волокон на миллилитр за годы воздействия (в/мл годы) и основано на уровне вредного воздействия на рабочем месте, исчисляемом как количество волокон, обнаруженных в каждом мл воздуха, вдыхаемом на рабочем месте, умноженное на количество лет или периодов года, в течение которых рабочий подвергается вредному воздействию.
1.3.3 Производство и заболеваемость в производственных отраслях
Асбестоз является заболеванием, возникающим в результате высоких уровней воздействия на производстве. Как отмечалось выше, доказано, что имеется пороговое значение, при котором он возникает. Сейчас трудно определить уровни воздействия, при которых начинает развиваться заболевание, поскольку случаи смерти непосредственно от асбестоза стали относительно редкими в последние годы.
1.4 Влияние производства концентрации асбеста на качество воды
В воздухе городов концентрация асбеста не превышает, как правило, 100мг/куб.м, обычно же меньше на порядок. Однако, в близи предприятий производящих или широко использующих асбестовые изделия варьирует, достигая величин до 800 мг/куб.м. Средние концентрации асбеста в питьевой воде составляют о,3-1,5 мгк/литр. Следует обратить внимание на то, что асбестовые волокна могут попадать в пищевые продукты, алкогольные и безалкогольные напитки, некоторые лекарственные препараты.
В естественных условиях асбест попадает в воду путем вымывания асбестовых волокон из асбестосодержащих минералов и руд, а также из воздуха. В атмосферу асбестовые волокна попадают в результате выветривания и эрозии выходящих на поверхность асбестосодержащих геологических образований. Волокна асбеста легко расщепляются на более мелкие и в воздухе способны образовывать аэрозоли и переноситься ветром на большие расстояния [10].
1.5 Характеристика залежей асбестовых руд в окрестностях г. Житикары
Житикаринское месторождение занимает 5-е место в мире по запасам хризотил - асбеста. По данным ОАО «ДАГОК Кустанайасбест» первоначальные запасы месторождения составляли 1 074 млн. тонн руды. На конец 1992 года 32,5% запасов отработано, остаточные запасы - 724,9 млн. тонн. В конце 1992 года запасы были пересчитаны при содержании асбеста в руде 3,88%, при этом они уменьшились до 705,3 млн. тонн. На конец 2000 года остаточные запасы месторождения составляли 684 млн. тонн. В случае сохранении нынешних темпов добычи (около 3 млн. тонн руды в год), такие запасы были бы достаточны на 228 лет, а в случае вывода комбината на проектную мощность (10 млн тонн руды в год) - примерно на 70 лет. По данным эмитента среднее содержание асбеста в добываемой руде за последние 4 года менялось от 4,82% до 5,74%, при средневзвешенной величине 5,16%, что примерно на треть больше, чем среднее содержание, использованное при пересчете запасов в 1992 году. Отсюда следует, что в настоящее время происходит заметное разубоживание запасов и высока вероятность того, что при следующем пересчете они будут существенно уменьшены. Соответственно, может уменьшиться и срок жизни рудника. Однако даже в случае постепенного увеличения добычи и ужесточения кондиций, срок жизни комбината не должен быть менее 50 лет [11].
1.5.1 Физико-химическая характеристика асбеста
Асбест в природе встречается среди определенного состава горных пород большей частью в виде жил. Асбестовые минералы имеют волокнистое строение и при механическом воздействии способны распадаться на тончайшие волокна (эффект «распушивания»).
Виды геогенного асбеста: кислотостойкие (крокодилит-асбест, антофилит-асбест, амозит-асбест, актинолит-асбест и тремолит асбест) и некислотостойкие (хризотил-асбест, имеет большое значение в промышленности, в коротковолоконных структурах добывается в единственном в Республике Казахстан и пятом по месту в мире Житикааринском месторождении, г. Житикара, АО «Костанайские минералы»). Химический состав выражается формулой 3MgOH2 SiOH2H2O, т.е. он является гидросиликатом магния [3].
1.5.2 Классификация хризотил-асбестовых руд
Сильное воздействие на технологические показатели оказывают состав исходных пород, прочностные свойства хризотил - асбеста и тип асбестоносности.
Однако главными из них являются петрографический состав исходных пород, степень и типы их серпентинизации, которые служат естественной минералогенерирующей средой, способной при определенных геотермических условиях не только порождать жилы хризотил-асбеста, но и определять основные природные свойства руд [10].
1.5.3 Характеристика серпентина
Серпентин (от лат serpents - змея) - группа минералов подкласса слоистых силикатов, включающая различные структурные модификации и политипы состава Mg3(Si205) (OH)4. Главные структурные разновидности серпентина-антигорит, лизардит и хризотил.
Обычно в серпентине присутствуют примеси Fe2+, Fe3+, Al3+, Ni2+, иногда Ti2+, Mn2+, Ca2+ [9].
Кристаллическая структура. Молекулярная решетка построена из слоистых макромолекул. Основной мотив структуры лизардита и хризотила -одноэтажные сеточные радикалы из 6-членных колец SiO4 - тетраэтров; макромолекулярные пачки у этих минералов двухслойные.
2 Методика исследования
Основы гравиметрического метода измерения концентрации переносимой по воздуху асбестосодержащей пыли на рабочем месте.
Для решения поставленных задач необходимо было ознакомиться с методикой исследования асбестовой пыли, применяемой производственной лаборатории на комбинате. Рассмотрим основные общие положения.
1 Концентрации переносимой по воздуху пыли должны измеряться в непосредственной близости от разных единиц оборудования.
2 Измерения концентраций переносимой по воздуху пыли должны производиться в зоне дыхания и принимаются во внимание основные технологические процессы, которые могут вызывать возникновение такой асбестосодержащей пыли. При проведении таких измерений пробы отбираются на высоте 1,5 м (5 футов) от пола или земли.
2.1 Определение механического состава пород
Для точного определения механического состава нами применялся механический анализ, основанный на просеивании через специальные сита с отверстиями различного диаметра для деления образца на отдельные фракции. Отдельные механические фракции нами собирались, высушивались, взвешивались. Далее нами был вычислен их процент по отношению ко всей взятой для анализа навеске. Классификация механических элементов такова: камни - крупнее 3 мм в диаметре; гравий - 3 - 1 мм; пыль крупная - меньше 1мм [13, 14].
2.2 Определение запыленности воздуха по снегу
Снег - один из наиболее удобных индикаторов загрязнения воздушной среды. На его запыленность оказывают влияние природные факторы, особенно ветровой режим. Каждый месяц после появления устойчивого снежного покрова (ноябрь, декабрь 2007 года; январь, февраль, март 2008 года) перевернутой чистой литровой стеклянной банкой (1 дм.3) мы отбирали по 10 проб по всей глубине снежной толщи на равноудаленных участках от исследуемого нами источника пыли – отвалов [15,16] .
2.3 Определение запыленности атмосферного воздуха по липким лентам
Собирание пыли на клейкую ленту проводилось в сухую ветреную погоду в апреле месяце и летом 2012 г.
По направлению розы ветров мы выбрали микрорайоны, расположенные на разном расстоянии от источника пылевого загрязнения, это: 7-й микрорайон, 11-й микрорайон, 5-й микрорайон, 12-й микрорайон, ул. Шахтёров, ул. Геологов. На разном расстоянии от источника пыли, на указанных участках, по 3 пробы (всего получилось по 18 проб ежемесячно). Таким образом, мы определили расстояние распространения пыли и степень запыленности микрорайонов города Житикары.
3 Результаты исследования
3.1 Природные условия района исследования и общие сведения о предприятии АО «Костанайские минералы»
3.1.1 Климатическая характеристика региона
Климат г. Житикара континентальный с холодной продолжительной зимой, активной ветровой деятельностью.
Летом наиболее жарким месяцем является июль, со среднемесячной температурой 20,1°С. Дневные температуры в июне - августе колеблются в пределах 25-27,5°С.
В теплое время года выпадает максимальное количество осадков 206 мм. В среднем за год выпадает 265 мм.
3.1.2 Оценка фактического воздействия добычи и переработки асбестовых руд Житикаринского месторождения на окружающую среду
Добыча и переработка хризотил-асбестовых руд на западе Костанайской области осуществляется с 1965 года.
Почти 40 лет интенсивной эксплуатации месторождения и работы обогатительной фабрики позволяют оценить уровень нарушенности недр и других природных компонентов, а также их влияния на здоровье населения г. Житикара. Комплексный анализ фактического воздействия этого горнопромышленного объекта на состояние окружающей среды основан на технических параметрах карьера, отвалов, промплощадки и экологической
ситуации на прилегающей к горному отводу территории, включая экосистемы почв, недр и реки Шортанды.
Учтены также результаты специальных гидрогеологических и геохимических исследований, дистанционной (космической) диагностики и другие факторы.
3.1.3 Общие сведения о предприятии АО «Костанайские минералы»
Сам Житикаринский комбинат АО «Костанайские минералы» расположен в 200 км юго-западнее областного центра - города Костанай, в пределах всхолмленной равнины с абсолютными отметками 300м (в среднем). Обогатительный комплекс и рудник комбината удалены на 3 км к юго-востоку от жилого массива. Севернее обогатительного комплекса на расстоянии 1 км расположен поселок строителей. Ремонтно-механический завод примыкает к восточной окраине города [11].
Акционерное общество открытого типа АО «Костанайские минералы» «Костанайские минералы» размещено в пределах города Житикара.
3.1.4 Технологический процесс добычи и обогащения асбестосодержащей руды
В виду благоприятных условий залегания разработка месторождения ведется открытым способом — карьером. Вскрытие месторождения осуществлено двумя капитальными траншеями внутреннего заложения. Система разработки — транспортная с внешним отвалообразованием. Высота уступа 15м, минимальная ширина рабочих площадок в зоне работы ж/д транспорта - 45м, автотранспорта — 35м. Технология горных работ цикличная с применением буровзрывных работ.
3.1.5 Характеристика хранилища отходов
Для складирования отходов обогащения существует хвостохранилище на размещение 70 млн.т. хвостов обогащения в течении 70 лет эксплуатации. С начала ввода в эксплуатацию поступило 123,858 млн.т. хвостов. При содержании в хвостах до 0,3% свободного асбеста массовая доля его составляет 97,585 млн.т.
Сами хвосты состоят из ряда грунтов. Основание отвала сложено сверху вниз:
3.1.6 Инвентаризация неорганизованных источников выбросов
Все источники выделения вредных веществ на руднике являются (кроме авто- и железнодорожного транспорта) неорганизованными. Учитывая непрерывный режим работы карьера, режим выделения вредных веществ в атмосферу может считаться равномерным. Исключением являются взрывные работы, где выброс пыли и газов в атмосферу является залповым.
3.1.7 Характеристика хранилища отходов
Наименование хранилища, его ведомственная принадлежность: отвал пустых пород и отходов обогащения, асбестовых руд, рудоуправление АО «Костанайские минералы».
Полный объем накопленных отходов по состоянию на начало года нормирования - (ожидаемое) - 1029400 тыс. тонн.
Сроки эксплуатации объекта (начало-окончание). Год полного обезвреживания складируемых отходов (консервации накопителей, рекультивации отвалов и др.). Год начала формирования отходов - с 1961 года - на весь период эксплуатации месторождения.
Условия предотвращения вредного влияния отходов на окружающую среду и здоровье населения (профильтрационный экран, система обеспылевания, сбор и очистка вод).
3.2 Изучение механического состава отвалов от переработки асбестовой руды
Для изучения механического состава отвалов (от переработки асбестовой руды) нами было взято по 20 проб (через каждые 100 погонных метров) - с верхнего слоя каменистых отвалов (твердые отходы пустых пород) и по 20 проб (через каждые 100 погонных метров) - с поверхности на пылевых отвалах (отходов обогащения асбестовых руд).
Механический состав отвалов имеет непосредственное влияние на пылеобразование во время ветреной погоды, поэтому при оценке механического состава отходов, состоящих из вскрышных пород и отходов обогатительной фабрики, мы высчитали количество образующейся пыли с поверхности всей площади отвалов. Для этого мы взяли пробы с отвалов (через каждые 100 погонных метров) на поверхности площадью 400 см2=0,04 м2 (т.е. 20 см × 20 см) [21].
3.3 Вычерчивание «розы ветров»
Изучив климат города Житикара, мы выяснили, что он характеризуется активной ветровой деятельностью.
Чтобы определить основные направления распространения пыли, мы в течение двух месяцев, летом в июле и зимой в январе наблюдали направление ветра по дыму из трубы городской котельной зимой и поветкам деревьев в остальное время года, проанализировали, сравнили с данными метеорологической станции и составили розу ветров.
3.4 Анализ содержания пыли в атмосферном воздухе г. Житикары
3.4.1 Определение запыленности воздуха по снегу
Каждый месяц после появления устойчивого снежного покрова (ноябрь, декабрь 20011года; январь, февраль, март 2012 года) нами были собраны по 10 проб по всей глубине снежной толщи на равноудаленных участках от исследуемого нами источника пыли – отвалов.
Пробы отбирались на улице Буровиков, в парке Победы, 6-м и 11-м микрорайонах, в поселке Айнабулак, а также на самих отвалах.
Итого у нас получалось по 50 проб снега в ноябре, декабре месяце 2011 года, а также в январе, феврале, марте 2012 года.
Численные средние значения опытов изучения запыленности воздуха по снегу в ноябре, декабре месяце 2011 года, а также в январе, феврале, марте 2012 года приведены (Таблица 10,11, 12, 13, 14).
3.4.2 Определение запыленности воздуха методом собирания пыли на клейкую ленту
Собирание пыли на клейкую ленту проводилось в сухую ветреную погоду в апреле месяце и летом 2011 года. Сбор материалов производился в 5-ом, 7-ом, 11-ом, 12-ом микрорайонах, а также на улице Шахтеров и улице геологов.
Расчет запыленности воздуха по липкой ленте весной (в апреле месяце) и летом (в июне, июле августе) 2012 года (таблица 16).
3.5 Экологические условия жизни и здоровья населения
Снижение качества окружающей среды, отрицательно влияет на состояние здоровья населения и продолжительность его жизни. Рабочие зон карьера и обогатительной фабрики, а также население города находятся в сравнительно дискомфортных условиях.
Это запыленность и загрязненность воздуха, шум, вибрация, возможные электромагнитные поля и ионизирующие излучения, употребление питьевой воды рабочими, а также местным населением близлежащих районов к местам разработок полезных ископаемых. Возможно употребление ими пищевых продуктов, выращенных на почвах, содержащих подвижные ионы тяжелых металлов.
Этот сравнительно неблагоприятный природно-техногенный фон, несомненно, негативно сказывается на самочувствии и здоровье населения, проживающих в окрестностях отвалов и города в целом, что подтверждается медико-статистическими данными [23] (таблица 17).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В процессе исследования с 2009 по 2012 год путем анализа собранных проб нами был определен приблизительный объем пыли содержащейся в поверхностных слоях хвостохранилищ АО «Костанайские минералы» который составил около 1 млн. 116 тыс. 281 тонн, следовательно часть данной пыли в результате ветровой эрозии может поступать в состав атмосферных потоков направленных в сторону г. Житикара, в периоды преобладающих ветров.