Оценка влияния горнодобывающей промышленности на качество атмосферного воздуха.

 1.2. Характеристика вредных примесей, выбрасываемых в атмосферу предприятиями горнодобывающей промышленности.(диоксид азота, диоксид серы, оксид углерода, хлор, углеводороды, сажа)

Диоксид азота - газ красно-бурого цвета с характерным острым запахом. 
             Альтернативные названия - бурый газ или оксид азота(IV). 
Оксид азота (IV) высоко токсичен. В маленьких концентрациях он раздражает дыхательные пути, в больших вызывает отёк лёгких. 
ПДК диоксида азота 2 мг/м3. 
Оксиды азота, улетучивающиеся в атмосферу, представляют серьезную опасность для экологии, так как вызывают кислотные дожди и сами являются токсичными веществами, вызывающими раздражение слизистых оболочек.                Диоксид азота усиливает действие канцерогенных веществ, способствуя возникновению злокачественных новообразований. 
Образующаяся в результате взаимодействия диоксида азота с водой азотная кислота является сильным коррозионным агентом. 
                Для лабораторных исследований диоксид азота получают взаимодействием азотной кислоты и меди. 
                Диоксид азота применяется для получения азотной и соляных кислот. Применяется в производстве некоторых видов ракетного топлива, является одним из компонентов составных взрывчатых веществ.

Диоксид серы альтернативные названия - сернистый газ, сернистый ангидрид, оксид серы(IV). 
Диоксиды серы - бесцветный газ с раздражающим запахом, запах загорающейся спички. Химическая формула SO2. ПДК диоксида серы в воздухе рабочей зоны составляет 10 мг/м3, в атмосфере 0,5 мг/м3.              Большую опасность представляют выбросы соединений серы промышленными предприятиями при сжигании угля, нефти, природного газа. Большое количество диоксида серы выделяется при выплавке цветных металлов и производстве серной кислоты. Большая часть загрязнений соединениями серы приходится на промышленно развитые страны. В России самые загрязненные города по диоксиду серы Челябинск и Норильск.

Диоксид серы получают сжиганием серы или обжигом пирита. Основной способ получения из железного колчедана FeS2 В лабораторных условиях получают воздействием сильных кислот на гидросульфиты  или медь. Для калибровки измерительных  приборов выпускаются специальные  источники микропотоков с заданной концентрацией.

Основное применение диоксида серы - использование при производстве серной кислоты. Диоксид серы также применяется, как восстановитель, хладагент, антиоксидпнт. В пищевой промышленности зарегистрирован, как E220 консервант. Широко используется в виноделии, удаляет нежелательный вкус и запах побочных продуктов брожения.

Диоксид серы, соединяясь с влагой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань человека и животных. Особенно четко эта связь прослеживается при анализе детской легочной патологии и степени концентрации диоксида серы в атмосфере. Особенно опасен диоксид серы, когда он осаждается на пылинках и в этом виде проникает глубоко в дыхательные пути.

Оксид углерода (II) (уга́рный газ, о́кись углеро́да, моноокси́д углеро́да) — бесцветный ядовитый газ (при нормальных условиях) без вкуса и запаха. Химическая формула - CO. Оксид углерода СО образуется в процессе сжигания угля при недостаточном притоке воздуха. Это ядовитый газ без цвета и запаха, который не поддерживает горения, однако сам является горючим. Вес 1 л оксида углерода составляет 1,25001 г (при 0 °С и 700 мм рт ст), уд. вес (относительно воздуха) 0,907. Следовательно, оксид углерода несколько легче воздуха. В воде он растворим слабо (3,3 об. ч. СО в 100 ч. воды при 0 °С; 2,3 − при 20 °С), лучше − в спирте (20,4 об. ч. в 100 ч. спирта в интервале 0-25 °С). При обычной температуре оксид углерода нельзя перевести в жидкое состояние. Его критическая температура −140,2 °С, критическое давление 34,6 атм., критическая плотность 0,311. При атмосферном давлении оксид углерода сжижается при −191,5 °С, затвердевает при −204,0 °С.

Ядовитость оксида углерода объясняется тем, что он соединяется с красящим веществом крови − гемоглобином, которое поэтому теряет способность соединяться с кислородом. Сходство гемоглобина к оксиде углерода гораздо больше, чем к кислороду. Из воздуха с содержанием 0,1 % СО, в котором, следовательно, СО и О₂ находятся в отношении 1:200, кровь поглощает оба газа в равных количествах. Поэтому достаточно самой ничтожной коцентрации СО, чтобы значительно понизить способность крови воспринимать кислород и тем самим вызвать удушье. Однако при вдыхании чистого воздуха или, еще лучше, чистого кислорода оксид углерода постепенно удаляется из крови. Если это сделать своевременно, отравление оксидом углерода не оставит длительных вредных последствий. Содержанием оксида углерода объясняется ядовитость светильного газа и других газов, образующихся при горении в условиях недостаточного доступа воздуха.

Хлор - химический элемент VII группы периодической системы элементов, член семейства галогенов (F, Cl, Br, I, At).

 Распространенность в природе. В свободном виде хлор в природе не встречается, но существует множество природных хлорсодержащих соединений. Основным источником хлора является морская вода, содержащая хлорид натрия. Наиболее важные минералы хлора - это галит (или каменная соль) NaCl и хлораргирит AgCl. 
Атомный номер 17 Атомная масса 35,453. Изотопы стабильные 35, 37.

Температура плавления -100,98 ° С. Температура кипения -34,6 ° С. Температура критическая 144 ° С. Давление критическое 76,1атм Содержание в земной коре 0,314 % (масс.). Степени окисления -1, +1, +3, +4, +5, +7. Хлор непосредственно реагирует со всеми химическими элементами, кроме C, N, O и благородных газов, образуя хлориды.  Хлор вступает в реакции сочетания с другими веществами, например, с CO на свету или при нагревании и образует фосген, с гашеной известью - хлорную известь CaOCl (отбеливатель), а с водой - гидрат хлора Cl2*8H2O.

Углеводороды от С₂Н₂ до С₄Н₆ представляют собой при обычных условиях газы, начиная с углеводорода с пятью атомами углерода в молекуле – жидкости, а начиная с С₁₆Н₃₀ – твердые тела. Закономерности в отношении температур кипения и плавления в этом ряду те же, что и углеводородов ряда метана и ряда этилена.

Углероды - это соединения углерода с водородом, не содержащие других элементов. 
Известно множество углеводородов различного состава и строения, в частности ароматические углеводороды. Состав углеводородов выражается общей формулой C_nH_m. 
Углеводороды образуются при гниении растительных организмов и останков животных. Используют углеводороды как топливо и как исходные продукты для синтеза разнообразных веществ. Основными источниками получения углеводородов являются природный газ и нефть. В состав природного таза входят главным образом углеводороды с малым молекулярным весом. В состав нефти входят разнообразные углеводороды, обладающие более высоким молекулярным весом, чем углеводороды природных газов. Углеводороды, особенно циклические, получают также сухой перегонкой каменного угля и горючих сланцев. Вследствие разнообразия продуктов, содержащих углеводороды, и условий, при которых они могут образоваться заново, углеводороды могут играть роль профвредностей почти во всех отраслях промышленности: при добыче природного жидкого и газообразного топлива (газовая, нефтедобывающая промышленность), при переработке нефти и получаемых из нее продуктов (нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность), при использовании продуктов термической переработки каменного и бурого угля, сланцев, торфа, нефти и т. д. для самых различных целей (например, в качестве горючего для автомобилей, тракторов, самолетов и т. д., в качестве растворителей во многих производствах, в качестве минеральных масел и др.). Углеводороды могут играть роль и бытовых ядов: при курении табака (полиароматические), при применении в качестве растворителей в быту (например, при чистке одежды в небольших помещениях), при случайных отравлениях, главным образом детей, жидкими смесями углеводородов (бензином, керосином и т. д.) и в других случаях. 
Профвредности разных углеводородов определяются силой их наркотического действия и наличием у некоторых из них также специфического токсического действия. Наиболее выражено оно у ароматических углеводородов. 
Опасность профессиональных отравлений углеводородами определяется в значительной степени их летучестью. Углеводороды жирного ряда, содержащие до 5 атомов углерода в молекуле (метан, ацетилен, пропан, бутан, пентан) и представляющие собой при обычной температуре и давлении газообразные вещества, могут содержаться в воздухе в любых концентрациях и приводить в некоторых случаях к недостатку кислорода в воздухе (например, накопление метана в угольных шахтах и др.) и к взрывам. Предельные углеводороды, содержащие от 6 до 9 атомов углерода в молекуле (гексан, гептан, октан, нанан),— жидкие вещества, входящие в состав бензина, керосина. Они широко применяются как растворители и разбавители клеев, лаков, красок, а также как обезжиривающие вещества и могут создавать высокие концентрации паров в производственных помещениях (резинотехническая, лакокрасочная, машиностроительная и другие отрасли промышленности). Тяжелые углеводороды с 10 и более атомами углерода в молекуле (нефтяные и минеральные масла, парафины, нафталин, фенантрен, антрацен, битумы, пеки и др.) отличаются малой летучестью, но вызывают те или иные поражения при хроническом воздействии на кожу и слизистые оболочки, а также оказывают общетоксическое действие. Так, при работе с охлаждающими смазывающими жидкостями (фрезол, сульфофрезол и др.) и изготовленными на их основе эмульсолами и эмульсиями (обработка металла резанием и др.) могут развиться масляные фолликулиты. В связи с этим основные профилактические мероприятия на производствах, получающих и использующих углеводороды, направлены на предотвращение и устранение загрязнения воздушной среды газообразными углеводородами и воздействия на кожные покровы жидких углеводородов. Так, например, производят пропарку и интенсивное вентилирование емкостей (цистерн, отсеков, танкеров и др.), используемых для перевозки нефти и топливного бензина, при очистке этих емкостей перед новым наливом. При использовании смазочно-охлаждающих масел, керосинов и бензинов в машиностроительной промышленности производственные помещения обеспечиваются местной вытяжной вентиляцией для улавливания масляного и керосинового тумана в местах его образования и общеобменной вентиляцией. Предельно допустимые концентрации углеводородов в воздухе ( в пересчете на углерод) составляют 300 мг/м³, а для паров топливных бензинов — 100 мг/м³. 

Сажа – это черный налет от неполного  сгорания топлива, оседающий в печах и дымоходах. Химический продукт, получаемый при неполном сгорании или нагревании углеводородов. Сажа - полидисперсный углерод, продукт термического разложения различных углеводородов. По внешнему виду она напоминает порошок темного цвета. При этом  чем дисперснее сажа, тем она темнее. Форма частиц сажи близка к сферической, средний диаметр частиц от 90 до 6000А*. Частицы сажи соединяются между собой, образуя цепочки или так называемые сажевые структуры. Разветвленность цепочек может быть различной. Сажи с сильно разветвленными цепочками называются высокоструктурными. В состав сажи, кроме углерода, входят также водород, кислород, сера в виде соединений с углеродом. Углерода в саже содержится от 89 до 99%, водорода – до 0,5, кислорода – до 10, серы – до 1,1% . Сажа обладает высокой плотностью. Истинная плотность сажи составляет до 2000 кг/ . В промышленности сажа применяется в виде мелких частиц (гранул) с насыпной плотностью для пылящих саж 40-120 кг/ . Насыпная плотность сажи – это масса единицы объема, занимаемого свободно насыпанными частицами сажи. 

1.3 Оценка влияния примеси выбрасываемых горнодобывающей промышленности на здоровье населения.

Диоксид азота  воздействует в основном на дыхательные  пути и легкие, а также вызывает изменения состава крови - уменьшает  содержание в крови гемоглобина. Оксиды азота  раздражают, а в тяжелых случаях и разъедают слизистые оболочки, например, глаз, легких, участвуют в образовании ядовитых туманов и т. д. Особенно опасны они, если содержатся в загрязненном воздухе совместно с диоксидом серы и другими токсичными соединениями. В этих случаях даже при малых концентрациях загрязняющих веществ возникает эффект синергизма, т. е. усиление токсичности всей газообразной смеси. Могут увеличивать восприимчивость организма к вирусным заболеваниям (типа гриппа), раздражают легкие, вызывают бронхит и пневмонию. При воздействии на организм человека повышенных концентраций диоксида серы наблюдается воспаление носоглотки, кашель, хрипота и боль в горле. 
            Широко известно действие на человеческий организм оксида углерода (угарного газа). При остром отравлении появляется общая слабость, головокружение, тошнота, сонливость, потеря сознания, возможен летальный исход (даже спустя три—семь дней). Однако из-за низкой концентрации СО в атмосферном воздухе он, как правило, не вызывает массовых отравлений, хотя и очень опасен для лиц, страдающих анемией и сердечно-сосудистыми заболеваниями ,  вызывает сонливость и может быть причиной потери сознания и смерти.

Хлор раздражает верхние дыхательные пути, нарушает световую чувствительность глаз и ритм дыхания. Хлор в нормальных условиях представляет собой желтовато-зеленый газ с неприятным запахом, раздражающе действующий на слизистые носа и горла.

Все углеводороды влияют на сердечно-сосудистую систему  и на показатели крови (снижение содержания гемоглобина и эритроцитов), также  возможно поражение печени, нарушение  деятельности эндокринных желез. Особенности  воздействия паров нефти и  ее продуктов связаны с ее составом. Нефть, бедная ароматическими углеводородами, по своему действию приближается к  бензиновым фракциям. При попадании  паров автомобильного бензина через  дыхательные пути или в результате всасывания в кровь из желудочно-кишечного  тракта, происходит частичное растворение  жиров и липидов организма. Бензин поражает центральную нервную систему, может вызвать острые и хронические  отравления, иногда со смертельным  исходом. Все виды бензина обладают выраженным действием на сердечно-сосудистую систему. Раздражение рецепторов вызывает возбуждение в коре головного  мозга, которое вовлекает в процесс  подавления органы зрения и слуха. При  остром отравлении бензином состояние  напоминает алкогольное опьянение. Оно наступает при концентрации паров бензина в воздухе 0.005-0.01 мг/м³. При концентрации 0.5 мг/м³ смерть наступает почти мгновенно. В результате частых повторных отравлений бензином развиваются нервные расстройства, хотя при многократных воздействиях небольших количеств может возникнуть привыкание (понижение чувствительности). 

Действие сажи на организм человека: раздражающее;  канцерогенное; воспалительное. Вдыхание сажи, содержащейся в отработанных газах, вызывает болезнетворные изменения в системе дыхательных органов человека - аллергию. Однако большая опасность связана со свойством сажи накапливать на поверхности своих частиц канцерогенный бензапирен. Длительное воздействие сажи на организм человека таким образом может привести к онкологическим заболеваниям. 

4.  Мероприятия, средства и методы защиты атмосферного воздуха на горнодобывающей промышленности.

Поисковые работы Разведочные работы Добычные работы Перерабатывающие работы

1. Защитные. Размещение транспортных площадок в местах наименьшей мощности почвенных отложений и густоты растительного покрова. Вывоз буровой и тяжелой техники в зимний период. Соотнесение проведения буровзрывных работ с метеоусловиями. Соблюдение жестких правил размещения обогатительных фабрик с учетом метеорологической ситуации.

2. Инженерные. Минимизация вырубок при устройстве временных лагерей. Обустройство площадок проведения взрывных работ с предварительным съемом почвенно-растительного слоя, который следует складировать во временные хранилища. Вывоз отходов и дальнейшее их захоронение на полигонах или их вывоз после предварительной сепарации и переработки отходов, пригодных для вторичного использования. Применение песков, укрепленных щебнем и гравием, при создании насыпей и дорожного полотна с соблюдением мерзлотных условий основание.