Характеристика изучения залежей асбестовых руд в окрестностях города Житикары

  • Вид работы:
    Дипломная (ВКР)
  • Предмет:
    Экология
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    876,77 Кб
  • Опубликовано:
    2015-06-27
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Характеристика изучения залежей асбестовых руд в окрестностях города Житикары

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).

Около 7% используются в производстве фрикционных изделий, таких как тормозные колодки и фрикционные накладки муфты и только 3% в производстве прочих материалов, в т.ч. текстильных изделий, наружной обшивки, электроизоляционных материалов, трубной изоляции, прокладок, бумажных изделий, виниловых листов и виниловых напольных плиток, в которых хризотил использовался в качестве наполнителя, а также в качестве заполнителя в декоративной штукатурке, пластиках, кровле и различных шпаклевочных и шовных смесях. В состав напыляемой рыхлой изоляции на стальные конструкции зданий входит до 85% крокидолита (голубой асбест), амозита (бурый асбест) или хризотила (белый асбест).

Учет данных о здоровье и безопасности работников в сфере производства хризотиловых изделий ведется всего лишь в течение последних 60 лет. Эти данные указывают на незначительное количество проблем со здоровьем рабочих, которые производили и использовали хризотиловые изделия даже в те дни, когда меры по улавливанию пыли почти не принимались [1]. Это подтверждалось с каждым исследованием состояния здоровья работников в сфере производства цемента или фрикционных изделий на основе хризотила, которое когда-либо проводилось в отношении производства, где хризотил применялся в качестве единственного асбестового волокна.

Применением хризотила в такой продукции были обеспокоены те, кто использовал статистику вредного воздействия на здоровье других форм асбеста или смешанных волокон или кто не смог понять вводящую в заблуждение роль табачного дыма в области эпидемиологии. Беспокойство подкреплялось доверием к сомнительным математическим моделям, вместо анализа фактических данных состояния здоровья работников. Здесь следует отметить, что модели риска не применялись при оценке риска для здоровья работников от применения в такой продукции волокон-заменителей.

Опасные уровни вредного воздействия могут наблюдаться у тех, кто просто живет в непосредственной близости от рудников по добыче голубого асбеста, где сухой климат и используемые в качестве дорожной щебенки шахтные отвалы поддерживают высокую концентрацию волокон в воздухе. Однако, исследования состояния здоровья весьма значительного количества людей, живущих рядом с хризотиловыми рудниками или на рудных телах хризотила, показали отсутствие чрезмерного асбестообусловленного риска заболеваемости в этих районах [2]. Даже в промышленных масштабах существующие низкие уровни воздействия хризотила не смогли создать существенного риска заболеваемости.

Тема дипломной работы «Характеристика изучения залежей асбестовых руд в окрестностях г. Житикары».

Производящее добычу асбестосодержащих руд, и являющееся основным источником загрязнения ряда природных сред в окрестностях г. Житикары.

Актуальность исследования обусловлена остротой проблемы сохранения жизни и здоровья населения в условиях среды обитания, измененной под влиянием работы промышленных преприятий.

Практическое значение дипломной работы заключается в том, что в ней дается полный анализ изучения залежей асбестовых руд, и полученные данные могут быть использованы для комплексной оценки экологического состояния города Житикары.

Сделанные обоснования и выводы могут послужить научно-методической основой для последующих региональных и других специальных исследований. Также нами представлен ряд предложений по предупреждению загрязнению окружающей среды асбестом и предлагается ряд превентивных мер по охране труда рабочих занятых на добыче и обогащении асбестовых руд.

Цель работы: анализ изучения залежей асбестовых руд и его влияния АО «Костанайские минералы» на экологическое состояние атмосферного воздуха г. Житикары и здоровье населения.

Задачи:

дать общую характеристику АО «Костанайские минералы»;

выделить основные неорганизованные источники загрязнения атмосферного воздуха в АО «Костанайские минералы»;

определить воздействие асбестовой пыли на качество атмосферного воздуха;

охарактеризовать влияние асбестовой пыли на здоровье людей.

асбестосодержащий руда природный минерал

1. Литературный обзор

.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].

По химическому составу асбестовые минералы являются водными силикатами магния, железа, кальция и натрия. Содержание воды в асбесте группы серпентина составляет 13-14.5 %, а в группе амфиболов (в зависимости от вида) 1.5 - 3%.

Волокнистое строение наиболее ярко выражено у асбеста серпентиновой группы, куда относится только один вид асбеста - хризотил-асбест, поэтому он больше всего применяется в промышленности (в соответствии с рисунком 1).

Рисунок 1. Волокна асбеста

Мировые запасы хризотил-асбеста значительно превышают запасы амфиболовых асбестов, причём таких мощных скоплений амфибол-асбеста, как в крупных месторождениях хризотил-асбеста, не встречается. На долю хризотил-асбеста приходится 96% мировой добычи асбеста. Наиболее крупные из разрабатываемых мировых месторождений хризотил-асбеста: в России - Баженовское (Средний Урал), Ак-Довуракское (Тувинская область), Житикаринское (Костанайская область), Киембаевское (Оренбургская область), а за рубежом - Канадское (Канада) и в Зимбабве (Южная Африка). Крупнейший производитель асбеста в мире - Россия [4] (Таблица 1).

Таблица 1. Разновидности и основные месторождения асбеста


Хризотил-асбест - это тонковолокнистый белый или зеленовато-желтый минерал (3MgO·2SiO2·2H2O) c шелковистым блеском, образующий прожилки, которые имеют поперечно-волокнистое строение с длиной волокон от долей миллиметра до 5-6 см (изредка до 16 см) толщиной менее 0,0001 мм. Замечательным свойством этого минерала является способность сминаться и распушаться в тонковолокнистую массу, подобную льняной или хлопковой, пригодной для изготовления несгораемых тканей. Рабочая температура до +500°С.

Хризотил-асбест обладает высокой прочностью на разрыв по оси волокнистости. Наибольшую прочность имеют волокна асбеста, осторожно отделённые от кускового асбеста. В зависимости от эластичности волокна различают три разновидности хризотил-асбеста: нормальную, полуломкую и ломкую. Такое деление условно, так как в действительности не наблюдается резких переходов от одной разновидности к другой [3].

Важная характеристика асбеста - модуль упругости. Средние значения модуля упругости хризотил-асбеста колеблются от 16104 до 21104 Мпа.

Горную породу, содержащую асбест, добывают открытым способом и подвергают обогащению на асбестовых фабриках для выделения хризотил-асбеста. Товарный хризотил-асбест состоит из смеси волокон различной длины и их агрегатов.

Агрегаты асбеста с недеформированными волокнами размером в поперечнике более 2 мм называют "кусковым асбестом", а менее 2 мм - "иголками". "Распушенным" называют асбест, в котором волокна тонки, деформированы и перепутаны. Частицы сопутствующей породы и асбестовое волокно, прошедшее через сито с размерами стороны ячейки в свету 0.25 мм, называют "пылью". Асбест хризотиловый в зависимости от длины волокон подразделяется на восемь сортов [4].

Первые три сорта асбеста считаются длинноволокнистыми и относятся к текстильным сортам, а последние сорта - коротковолокнистыми, их называют строительными. В зависимости от текстуры (степени сохранности агрегатов волокон) асбест подразделяется на жёсткий (Ж), в котором преобладают иголки; полужёсткий (П) - с равным количеством иголок и распушенного волокна; мягкий (М) - с преобладающим количеством распушенного волокна (Таблица 2).

Таблица 2 . Классификация асбест

Серпентиновые

Амфибольные

Хризотил

Крокидолит Амозит Антофиллит Тремолит Актинолит

 

Хризотил. Листовой силикат, состоящий из лежащих в одной плоскости соединенных кремнеземных тетраэдров, покрытых слоем брусита. Кремнеземно-бруситовые пластины слегка изогнуты из-за структурного несовпадения, выражающегося в скручивании пластин и образования длинной полой трубочки. Из таких трубочек и образуются составные пучки волокон хризотила.

Химический состав хризотила однороден в отличие от разновидностей амфибол-асбеста. Присутствие некоторого количество оксидов является результатом загрязнения при образовании минерала в скалистой породе. Некоторые из этих элементов могут входит в структуру, а так же могут присутствовать в качестве главных элементов небольших концентраций отдельных разновидностей минерала, входящих в пучок волокон (Таблица 3).

Таблица 3. Химический состав хризотил-асбеста

Соединение

Массовая доля

SiO2

40.70 ... 42.80

Al2O3

0.45 ... 1.40

Cr2O3

0.01 ... 0.09

FeO

0.09 ... 1.25

Fe2O3

0.30 ... 1.44

MgO

41.00 ... 42.30

MnO

0.00 ... 0.27

CaO

0.00 ... 0.40

NiO

0.00 ... 0.24

Na2O

0.00 ... 0.08

K2O

0.00 ... 0.05

H2O +

12.60 ... 13.30

H2O -

0.50 ... 1.30

Прочие

12.60 ... 14.00


Длинные эластичные и изогнутые волокна хризотила обычно сплетены в пучки с пушистыми концами. Хризотил является слоистым силикатом и вместо формирования стержней (волокон), так как это происходит в случае с амфиболами, пространственные несовпадения между ионами магния приводят к тому, что хризотил завихряется в действительно тонкий скрученный слой.

Такие пучки соединены водородными связями и\или каким-нибудь твердым веществом не входящим в состав волокна.

Длина хризотиловых волокон, встречающихся в природе, колеблется от 1 до 20 мм, с отдельными экземплярами до 100 мм.

Хризотил чрезвычайно чувствителен к кислоте, хотя меньше подвержен воздействию гидроокиси натрия (едкого натра), чем любые амфибольные волокна.

Когда волокна хризотила разъединяются, что происходит во время его измельчения, иного тонкого дробления или просто смешивания с водой, структура хризотила расщепляется, что приводит к образованию отдельных тонких волокон (фибрилл) [3].

Длина хризотиловых волокон, встречающихся в природе, колеблется от 1 до 20 мм, с отдельными экземплярами до 100 мм. Хризотил чрезвычайно чувствителен к кислоте, хотя меньше подвержен воздействию гидроокиси натрия (едкого натра), чем любые амфибольные волокна (в соответствии с рисунком 2).

Рисунок 2. Структурное образование пласта силикатного хризотилового асбеста

Поскольку хризотил является естественно залегающим добываемым волокном, неудивительно то, что имеются небольшие различия в биоустойчивости в зависимости от происхождения и испытанного технического сорта. Однако в ряду растворимости минеральных волокон хризотил располагается ближе к «растворимому» концу шкалы и варьируется от наименее биоустойсивого волокна до волокна с биоустойчивостью в пределах растворимости стекловолокна и каменной ваты.

Он имеет меньшую биоустойчивость, чем керамическое волокно или стекловолокно специального назначения и значительно менее биоустойчив, чем амфиболы.

Амфибольные минералы представляют собой двойные цепочки кремнеземных тетраэдров, поперечно связанные катионовыми мостиками.

Химический и физический состав различных амфибол асбестов весьма разнообразны. Состав рабочего образца совпадает с предполагаемой теоретической чрезвычайно редко. Однако при идентификации различных волокон для удобства работы пользуются теоретическими допусками.

Крокидолит (рибекит-асбест) Типичные для крокидолита пучки волокон распадаются на более короткие и тонкие волокна легче, чем волокна других амфибол асбестов. Однако образующиеся таким образом волокна обычно не так малы в диаметре, как волокна хризотила. В сравнении с другими амфиболами или хризотилом крокидолит обладает сравнительно плохой жаростойкостью, но его волокна широко применяются там, где требуется высокая кислотоустойчивость. Крокидолитовые волокна обладают от умеренной до хорошей гибкостью, слабой прядомостью и меняющейся от мягкой до жесткой текстурой. В отличие от хризотила крокидолит обычно бывает, загрязнен органическими примесями, в том числе, небольшим количеством полициклических ароматических углеводородов, таких как бензапирен.

Амозит (грюнерит-асбест) Волокна амозита обычно длиннее, чем у крокидолита. Большинство амозитовых волокон имеют прямые края и характерные прямоугольные окончания осей.

Антофиллит-асбест представляет собой сравнительно редкий волокнистый призматический магниево-железистый амфибол, который иногда встречается в виде примесей в месторождениях талька. Характерно, что волокна антофиллита крупнее, чем у других распространенных форм асбеста.

Тремолит и актинолит-асбест. Тремолит-асбест это моноклинный кальциево-магниевый амфибол. Актинолит-асбест это его железозамещенный дериват. Оба вида волокон редко обнаруживаемые в самостоятельных месторождениях, чаще всего встречаются как загрязняющие примеси в других месторождениях асбеста. Первый как примесь в месторождениях хризотила и талька, второй в амозитовых месторождениях. Тремолит-асбестовые волокна разнятся по размеру, но могут приближаться к величине волокон крокидолита и амозита [4] (в соответствии с рисунком 3).

Рисунок 3. Структурное образование двухсвязанного силикатного амфиболового асбеста, тремолит

Каждая из голубых трапеций на рисунке 3 представляет двойную цепь четырёхгранной структуры силикатов (более подробно проиллюстрировано в срединных цепях). В отношении тремолита, белые и зеленые круги отражают катионы магния и кальция, которые, по сути «склеивают» одну цепь с соседствующей с ней. Незначительно связанные катионы связывают цепи вместе по широкой стороне цепи в сравнении с узкой стороной с тем результатом, что вдоль поверхности таковых широких сторон находятся слабосвязанные поверхности, которые минерал, скорее всего, разрушит (рисунок 3 В, красная пунктирная линия). В отношении тремолита, эти слабосвязанные участки ассоциируются с катионами магния. Рисунок 3. С упрощает изображение и показывает то, что двухсвязанная двуокись кремния может распадаться на набор фрагментов имеющих форму волокон.

Рисунок 3 D показывает ту же ситуацию в трехмерной плоскости. Расколы идут вдоль цепей и можно увидеть, как образуется форма волокна. Сами по себе цепи легко не разрушаются, потому как связи между четырехгранником двукислого кремния очень сильны в сравнении со «склеенными» катионными связями одной цепи с другой [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.

Они также применялись в рыхлой изоляции стальных конструкций зданий и во множестве других изделий. Поскольку преобладающая часть мирового производства асбестовых минералов приходится на хризотил, очень важно понять, что он по химической и кристаллографической структуре отличается от пяти амфиболовых минералов, включая голубой и коричневый асбест.

По химической структуре хризотил представляет собой силикат магния, во многих отношениях схожий с тальком, с которым он иногда залегает, а по кристаллографической структуре он залегает в виде мягких вьющихся волокон.

Снаружи хризотиловых волокон образуется окись/гидроокись магниевая структура, которая легко разрушается под воздействием естественной кислотной среды жидкостей организма (в легких и желудке среда кислотная).

Амфиболы также представляют собой силикаты металла, но с совершенно отличной и более сложной структурой, и образуют жесткие игольчатые волокна. Цвет голубым и коричневым асбестам придает большое количество содержащегося в них железа, хотя железо может и отсутствовать в других амфиболах. Снаружи амфиболовые волокна аналогичны кварцу и незначительно разрушаются в организме. Хризотил легко растворяется в кислотах, тогда как амфиболы устойчивы к действию кислоты. Одним из важных следствий этого различия является то, что хризотил гораздо менее токсичен, чем амфиболы.

Опасности, связанные с использованием асбестовых минералов, не осознавались при первом их промышленном применении к концу девятнадцатого века. Очень мало отчетов публиковалось в конце девятнадцатого/начале двадцатого века до того, как в 1924 г. был обнаружен фиброз легких у рабочих, подвергшихся сильному вредному воздействию асбеста [5]. Спустя почти десять лет была обнаружена связь между асбестозом и раком легких. Орган надзора за деятельностью предприятий Великобритании в своем ежегодном отчете за 1947 г., опубликованном в 1949 г., установил избыточный уровень заболевания раком легких у рабочих, которые имели признаки асбестоза. Только в 1955 г. Сэр Ричард Доул провел первое групповое исследование смертности среди рабочих, занятых в асбестовом производстве, и обнаружил избыточный уровень заболевания раком легких у рабочих, имевших признаки асбестоза, но не у рабочих, которых таких признаков не имели. Несколько лет спустя, в 1960 году, была установлена медицинская связь между голубым (амфиболом) асбестом и мезотелиомой, злокачественной опухолью внутренней полости грудной стенки. В этом же году Д-р Крис Вагнер и его коллеги установили 33 случая мезотелиомы на северо-западе Мыса Доброй Надежды в Южной Африке [6]. Двадцать один из этих лиц работали или жили на месторождении голубого асбеста на Мысе Доброй Надежды; четверо работали с крокидолитом в других отраслях асбестовой промышленности.

Неизбежным следствием массового применения асбеста в 40-х годах и на протяжении двух или трех последующих десятилетий вкупе с минимальными требованиями гигиены труда явилось то, что миллионы людей подверглись высоким уровням вредного воздействия всеми типами волокон асбеста. В результате, мы сегодня наблюдаем высокие уровни асбестообусловленных заболеваний.

Имеются четыре асбестообусловленных заболевания: два доброкачественных и два злокачественных. При асбестозе (фиброзе) асбест повреждает ткани легких и способствует образованию рубцов. Легкие являются органами тела, которые обеспечивают подачу кислорода из воздуха в кровь. Рубцы препятствуют этому процессу и поэтому люди, страдающие от асбестоза, испытывают одышку.

Однако следует отметить, что пневмокониоз ни разу не был достоверно зафиксирован в качестве причины смерти в свидетельствах о смерти. Плевральное заболевание имеет две формы: асбестообусловленное диффузное плевральное наслоение и плевральные бляшки, которые также являются рубцами, но появляются на наружной полости легких, на грудной стенке, и по этой причине они совершенно безопасны, хотя на рентгеновских снимках грудной клетки они могут быть внушительных размеров [5].

Совсем иначе обстоит дело с двумя злокачественными заболеваниями. Это мезотелиома, т.е. рак плевры, наружной оболочки легких, что неизменно приводит к летальному исходу; а при раке легких, как и по причине курения, даже с применением лучших средств лечения, выживают в течение всего лишь пяти лет менее 10 % заболевших [6].

В настоящее время не так просто, как в прошлом, игнорировать правовые или социальные вопросы здоровья и безопасности рабочих, и к тому же игнорирование стоит денег. Примерно с 1955 года десятки тысяч рабочих в западных странах подали требования о возмещении ущерба здоровью и иски против производителей асбеста, утверждая, что они заболели в результате вредного воздействия асбеста и страдают от асбестоза, рака легких или мезотелиомы. Компании и их страховщики потратили сотни миллионов долларов на защиту от этих исков и их урегулирование. Некоторые были реорганизованы по процедуре банкротства. Другие свернули и прекратили свою деятельность.

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].

Влияние асбеста на организм человека не однозначно. Так, Международное Агентство по Исследованиям Рака (IARC - ВОЗ) признало асбест канцерогеном 1 типа. Есть данные о том, что асбест вызывает образование одной из агрессивнейших злокачественных опухолей - смертоносная мезотелиома, которая развивается в течение 30-40 лет после того, как человек подвергался действию асбеста. Мезотелиома чаще всего развивается в плевре и брюшине, причина ее появления в подавляющем большинстве случаев - асбест. В настоящее время значительно сократилось число людей, в легких которых обнаруживаются следы сильного воздействия асбеста.

Однако количество тех, на кого асбест действовал слабо и умеренно, не уменьшается. А развитие мезотелиомы может быть вызвано даже незначительным воздействием асбеста [6].

К последствиям воздействия асбеста на организм человека также относятся асбестоз (медленно развивающийся фиброз легких) и рак легких (бронхиальная карцинома). Все эти последствия развиваются в результате длительного хронического воздействия, причем асбестоз является исключительно профессиональным заболеванием, развивающимся при вдыхании асбестосодержащих аэрозолей. Что же касается канцерогенности асбеста, поступающего с питьевой водой, то в обширных исследованиях на различных видах животных не выявлено, чтобы асбест, даже в повышенных концентрациях, однозначно обуславливал возрастание частоты опухолей желудочно-кишечного тракта.

Таким образом, из-за нехватки неоспоримых доказательств того, что асбест при поступлении в организм человека с водой или пищей является опасным для здоровья, Всемирная организация здравоохранения сочла возможным не устанавливать рекомендуемую величину содержания асбеста в питьевой воде.

В Латвии запрещено применение данного материала в строительстве и ввоз его в страну. В государствах ЕС только Испания, Португалия, Греция, Ирландия и Люксембург разрешают ввоз хризотил-асбеста, но Европейская комиссия надеется на всеобщее введение запрета, на его применение [7].

По другим данным, в частности Международной организации труда, имеются указания на то, что канцерогенными являются только некоторые виды асбеста, отмечая то, что на асбест-хризотил и на волокна в группы "амфибол" организм человека реагирует по-разному.

Данный раздвоенный подход существует в Конвенции 162 по безопасному использованию асбеста, выпущенной Международной Организацией Труда. Поскольку асбест - это скорее торговое имя, чем технический термин, соответственно, регулирование принимает во внимание основные различия между типами волокон. Более того, существует много исследований и международных соглашений, показывающих, что волокна хризотила (белого асбеста) определенно менее опасны. Данная уверенность является основанием Конвенции МОТ, а также норм большинства стран в мире. Данные факты, по мнению сотрудников, МОТ были подтверждены двумя группами ученых: первая группа ученых по поручению Управления по охране окружающей среды единогласно согласились с тем, что исследования по эпидемиологии указывают на то, что канцерогенный потенциал волокон амфибола в сто раз (100 х) выше волокон хризотила.

Исследование по биологической живучести (биоперсистентности) хризотила в легких показало, приняв во внимание всю научную литературу на сегодняшний день, что отчет по данному исследованию предоставляет твердые новые данные, ясно подтверждающие разницу, с эпидемиологической точки зрения, между хризотилом и амфиболами.

Хризотил сравнили с амфиболами и наиболее широко используемыми искусственными волокнами-заменителями. В результате были получены убедительные доказательства опасности амфиболов и заменителей. Полупериод очистки легких от волокон хризотила, т.е. количество суток необходимых для удаления 50% волокон, остающихся в легких после окончания периода воздействия составляет приблизительно дней.

Для сравнения, период полураспада амфиболового асбеста (амозит) составляет около 466 дней, керамическое волокно имеет период полураспада 60 дней, арамидное волокно до 90 дней, а целлюлозное волокно более 1000 дней [8]. Данное фундаментальное отличие также признано группой экспертов при Всемирной Организации Здравоохранения, которая в 1989 г. на основании научных данных рекомендовала, что асбест-хризотил должен быть отрегулирован на уровне 1 волокно на 1 кубический сантиметр, в то время как амфиболы должны быть запрещены.

Таким образом, в современной науке существуют противоречивые факты относительно отрицательного виляния всех форм асбеста на организм человека, следовательно данный вопрос требует дальнейших исследований, при это желательно независимыми научно-исследовательскими группами.

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.

Легкие человека являются нежными и чувствительными к вдыхаемым частицам. Однако, они не беззащитны, и при условии, что концентрация частиц не избыточна, они способны к самоочистке. Дыхательные пути покрыты тонкими волосками, ресничками, до уровня тончайших бронхиол и имеют слизеобразующие железы. Слизь задерживает частицы, а волоски выметают их обратно к горлу - по так называемому мукоцилиарному эскалатору - где они проглатываются. В самом низу легких, в альвеолярной области, где тонкая оболочка обеспечивает диффузию кислорода в крови и выведение двуокиси углерода из крови, основной защитой является подвижные белые клетки - макрофаги. Частицы, глубоко проникающие в легкие, встречают на своем пути макрофаги, иначе называемыми фагоцитами. Они играют двойную роль, осуществляя функции фагоцитоза и регуляции.

Фагоцитоз представляет собой процесс всасывания и по мере возможности растворения частиц, которые проскочили мукоцилиарный эскалатор. Процесс регуляции включает выделение химикатов, называемых цитокинами, и других биологически активных молекул. Они являются химическими посыльными, чья роль заключается в извещении других клеток при нарушении защиты, запуская и прекращая процессы возбуждения, и восстановлении поврежденных тканей, по мере необходимости.

Если изоморфные частицы, такие как испарения дизельного топлива, частицы табачного дыма и бактерии, легко удаляются, то удаление волокон представляет трудность. Волокна могут быть слишком длинными для полного растворения макрофагами. В результате, после неудачной попытки растворить волокна они остаются в возбужденном состоянии, их подвижность снижается, а процесс выделения их цитокинов становится неконтролируемым.

Если в легкие попало всего лишь незначительное количество волокон или если волокна растворимы или разрушаемы, то другие незадействованные макрофаги и другие клетки могут нейтрализовать избыточное количество цитокинов. Но если в легкие попало чрезмерное количество волокон, то слишком большое количество макрофагов останется незадействованным до тех пор, пока они не погибнут, с остатком количества, недостаточного для регулирования системы. И как следствие - воспаление, повреждение ткани и необходимость восстановления. Эта ситуация называется функциональной перегрузкой.

Если системы очистки не выполняют своих функций, легкие повреждаются, а стойкие волокна остаются в легких в течение всей жизни человека. Чем дольше волокно остается в легких, тем больше вероятность появления заболевания, и такой срок жизни, вероятно, следует исчислять продолжительностью жизни животных (грызунов или человека), а не какой-либо абсолютной мерой [6].

Уникальным явлением при наличии стойких волокон в легких является «асбестовое тельце». Амфиболовые волокна, но в очень редких случаях хризотиловые волокна, могут образовывать узелковые утолщения вдоль своей длины, которые считаются остатками незадействованных макрофагов, которым не удалась попытка растворения и удаления волокна. Длинные волокна под микроскопом имеют вид ниток бус.

Асбестовое тельце не имеет патологического значения, но количество таких телец в легких может быть показателем уровня вредного воздействия в прошлом. Из-за проблем с получением образцов от живых людей их использование в качестве прогноза будущего ограничено [4].

Хотя все типы асбеста и фактически, возможно, все стойкие частицы, в достаточном количестве, могут вызывать заболевание, именно амфиболовые волокна вызывают огромное беспокойство, поскольку они наиболее стойкие в физическом отношении и химически мало изменяются в организме. С другой стороны, не очень стойкие хризотиловые волокна легко разрушаются в легких на более мелкие частицы и волокна, которые удаляются как химическим разрушением, так и растворением макрофагами после перемещения вдоль мукоцилиарного эскалатора.

По описанию биосопротивляемость хризотила гораздо ниже, чем у амфиболов. Длинные хризотиловые волокна удаляются из организма в течение нескольких недель, а амфиболовые волокна могут оставаться в организме в течение всей жизни. И как следствие, вероятность того, что хризотил может вызвать заболевание при самых неблагоприятных условиях, является минимальной. Большинство научных и медицинских заключений сводится к тому, что сам хризотил не вызывает мезотелиомы [4,5].

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.

Например: 1 год работы при уровне 5 в/мл дает кумулятивное воздействие 5 в/мл годы


Это является фактической мерой количества вдыхаемых волокон. Рабочие фактически вдыхают около 2 ½ миллиарда миллилитров воздуха на рабочем месте в течение одного года, поэтому 1 в/мл за год представляет собой вдыхание 2 ½ миллиарда волокон, но термин «количество волокон за год» является всего лишь удобным способом работы с этими огромными числами.

Поскольку асбест является незначительным загрязнителем в общем объеме воздуха и вдыхается каждым, рабочие ежегодно получают дозу, равную 0.001 в/мл годы, тогда как горожане получают в несколько раз больше.

Высокие уровни воздействия любых типов асбеста может вызвать асбестоз. Хотя асбестоз и не является злокачественным, он подрывает здоровье и ограничивает трудоспособность, и известен с 1927 года. В первые десятилетия двадцатого века почти ничто не предпринималось для защиты подверженных чрезмерно вредному воздействию изолировщиков и судостроителей, особенно во время Второй Мировой Войны. Позже, с осознанием рисков вредного воздействия высоких уровней любой пыли, было установлено пороговое значение, ниже которой заболевание не возникнет.

Асбестоз может рассматриваться заболеванием в результате высоких уровней воздействия в прошлом и не возникает у рабочих, подвергающихся контролируемым уровням воздействия на производстве. Величина порогового значения и, фактически, угол наклона кривой доза-реакция зависят от типа волокна и размера волокон на рабочем месте.

Пороговое значение очень хорошо подтверждается наблюдением, что у огромного количества людей, которые длительное время жили (в некоторых случаях несколько поколений) в районах с повышенными уровнями воздействия хризотила в окружающем воздухе (превышающими любой городской уровень в 200-500 раз), до сих пор не обнаружено признаков фиброза. Недавние обследования проживающего в этих экологически неблагоприятных районах населения подтвердили отсутствие повышения уровня заболеваемости.

К сожалению, асбестовые минералы в сочетании с другими типами волокон аналогичных размеров также вызывают злокачественные опухоли. Установлены два типа опухолей: рак легких, точнее бронхиолярная карцинома, в патологическом отношении схожая с опухолью, вызываемым курением и мезотелиома, которая является раком внутренней полости грудной стенки. Считается, что любое канцерогенное вещество не имеет пороговой дозы. Однако, с расширением нашего понимания биохимических изменений, которые могут привести к раку, в данное время, очевидно, что это не обязательно. Многие наблюдения и обследования нескольких канцерогенных факторов установили, что единственным здравым объяснением их образа действия является пороговое значение.

Асбест представляет собой наглядный пример порогового эффекта в случае асбестообусловленного рака легких. В течение длительного времени были споры о том, следует ли развитие опухоли только после развития асбестоза. Однако, установлены весьма наглядные случаи наличия асбестоза до развития рака легких. Поскольку принято, что для асбестоза существует пороговое значение, в силу самого факта, то пороговое значение должно существовать и для асбестообусловленного рака легких. Вводящее в заблуждение влияние курения мешает осуществлению правильных корреляций, поскольку, как было показано, между асбестозом и раком легких существует сложное взаимодействие [4].

Имеется связь между легочным фиброзом и раком легких, при этом оба заболевания показывают аналогичное соотношение доза-реакция в отношении воздействия асбеста, аналогичные инкубационные периоды развития и аналогичную зависимость от типа и размера волокон, а также оба заболевания возникают из одинаковых основных хронических условий воспаления. Эти наблюдения предполагают, что вызванный воздействием асбестом рак легких, как и фиброз, представляет собой пороговый эффект. Можно заключить, что воздействия, которые являются недостаточными для выявления хронического воспаления/пролиферации клеток (например, выявление альвеолярной гиперплазии клеток Типа II или фиброза), не повлекут никакого повышения риска заболевания раком легких» [6].

Как болезнь, мезотелиома была известно до развития асбестовой отрасли. В отсутствие внешних возбудителей это редкий вид опухоли с предполагаемой вероятностью около 1-3 случая на миллион в год, по другим источникам 1-2 случая на каждые 10,000 смертельных исходов. Опухоль обнаруживалась чуть ли ни в каждом виде животного мира от моллюсков до млекопитающих более высокого уровня развития. В отличие от рака легких, курение не влияет на риск заболевания мезотелиомой. Промышленная добыча асбеста значительно увеличила количество случаев заболевания мужчин мезотелиомой до уровня, превышающего в сотни раз фоновый уровень. Однако следует помнить, что мезотелиома не является просто асбестообусловленным заболеванием. Хотя вредное воздействие асбеста является наиболее часто признаваемой причиной, примерно 20% или более всех случаев заболевания мезотелиомой не связаны с вредным воздействием асбеста. Ряд других экологических факторов, которые могут создать условия заболевания, включают вредное воздействие других минеральных волокон, хроническое воспаление/рубцевание - как в случаях туберкулеза и эмпиемы, наследственность, облучение, вирусы (например, SV40), а также вредное воздействие других неволокнистых минералов и органических химикатов. Спорадическое обнаружение мезотелиомы у детей, в особенности у маленьких мальчиков и у женщин, было связано с вредным воздействием асбеста. При обзоре медицинской литературы выявлен ряд отчетов об идиопатических опухолях, но общее количество случаев заболевания мезотелиомой от множества патологических факторов и идиопатических опухолей, в данное время, объясняет низкое, но ощутимое количество случаев заболевания.

Как по раку легких, так и по мезотелиоме: обследования тех, которые профессионально подвержены вредному воздействию, предполагают практическое пороговое значение вредного воздействия. В целом, только у 3-8% рабочих асбестовой отрасли развивается мезотелиома (по альтернативному источнику: мезотелиома будет развиваться только у 2-10% лиц с высоким уровнем воздействия асбеста. Но известны несколько случаев непрофессионального заболевания членов семей рабочих асбестовой отрасли (семейное заболевание). Такие периодические сообщения о семейных случаях заболевания мезотелиомой, в основном, связаны с документально подтверждаемым вредным воздействием асбеста. Хотя это не всегда соответствует действительности. В ходе одного обследования, проведенного в 1992 году, было обнаружено 17 % случаев без документально подтвержденного воздействия. Наследственная восприимчивость к мезотелиоме предполагалась обследованиями, показывающими, что среди членов семей рабочих асбестовой промышленности прямые родственники подвержены риску больше, чем супруги, поэтому обнаружение этого вида опухоли в семьях предполагает, что генетические факторы также могут представлять важность.

В прошлом предполагалось, что не существует порогового уровня вредного воздействия асбеста, ниже которого не будет возникать злокачественная плевральная мезотелиома (ЗПМ) (теория о том, что и одно волокно может убивать); поэтому, незначительное процентное количество опухолей может усугубить второстепенное в отношении экологического загрязнения или необнаруженное воздействие производственной или экологической среды. Если последствия высоких уровней воздействия асбеста легко связываются с заболеванием, то последствия низкого уровня воздействия нет. Фактом является то, что многие пациенты с диагнозом ЗПМ не имеют документально подтвержденной истории вредного воздействия асбеста (в диапазоне 0-87% согласно многим исследованиям литературы), но это не означает, что они никогда не подвергались воздействию. В подтверждение утверждения о том, что мезотелиома является исключительно асбестообусловленным заболеванием, было сделано предположение, что даже при обнаружении в легких незначительного количества асбестовых телец (менее 20 асбестовых телец на грамм слизистой ткани легких) причиной являются эти субмикроскопические волокна, которые не сразу образуют асбестовые тельца. Это, несмотря на изобилие достоверных научных фактов, которые указывают на то, что длинные волокна являются причиной возникновения патогенных процессов.

В 2002 году Обердорстером (Oberdörster) были проведены исследования токсикокинетики и эффектов воздействия волокон и неволокнистых слаборастворимых частиц и выяснилось, каким образом высокие воздействующие концентрации слаборастворимых частиц могут вызывать перегрузку легких частицами у крыс, что может повлечь появление опухоли в легких. Было высказано предложение, что последствия высоких доз обнаруженные у крыс могут быть связаны с двумя пороговыми величинами:

1       Первая пороговая величина - это легочная доза, которая влечет за собой уменьшение очистки посредством макрофагов.

2       Вторая пороговая величина, проявляющаяся при более высоких дозах, чем при первой величине - это такая доза, при которой антиокислительная защита подавляется и развивается легочная опухоль.

Для оставшейся пылевой нагрузки, похоже, имеется пороговая величина, выше которой скорость очистки начинает падать.

Нет данных, на основании которых можно предположить, что низкий уровень воздействия асбеста, находящегося в окружающей среде, например, в школах и т.д. представляет угрозу для здоровье. Эта теория также опровергается эпидемиологическими фактами в отношении групп исследуемых лиц, которые подвергаются умеренному воздействию производственной среды. Случаи заболевания людей, живущих в районах асбестовых рудников или живших вблизи асбестовых заводов, были обнаружены только тогда, когда добывался голубой асбест, а шахтные отвалы или отвальные породы, содержащие голубой асбест, использовались в качестве дорожной щебенки или применялись в аналогичных целях, где дополнительное размельчение могло выделять волокна и поэтому их вредное воздействие, несомненно, было выше ожидаемого уровня.

В отношении общей токсичности общепринято, что канцерогенный потенциал хризотила слабее, чем у амфиболов.

В отношении мезотелиомы в данное время существует твердое мнение о том, что воздействие чистого хризотила не вызывает заболевание. Это было бы более точным утверждением, но картина размывается из-за того, что некоторые залежи хризотила загрязнены амфиболовым тремолитом, непромышленным амфиболом, и наиболее вероятно, что, по крайней мере, некоторые случаи заболевания мезотелиомой, обнаруженные у рабочих хризотилового производства, связаны с этим загрязнением. Оказалось, что обследуемые в отрасли группы, которые согласно отчетам в прошлом подвергались только воздействию хризотила, и у которых были обнаружены случаи заболевания мезотелиомой, подвергались вредному воздействию голубого асбеста в течение некоторого времени их трудовой деятельности или по записям в их трудовой книжке невозможно определить, какому воздействию они могли подвергаться. Определение факта вредного воздействия амфиболов без патологоанатомического вскрытия легких почти невозможно. Многие люди, страдающие в настоящее время от мезотелиомы, впервые подверглись вредному воздействию во время войны, когда, возможно, не велся учет данных, а если и велся, то данные не сохранились [6].

По мнению исследователей, не следует относить вещество к категории канцерогена, если может быть показано, что вещество соответствует одному из указанных ниже условий:

кратковременный тест на биологическую устойчивость при ингаляции вещества показал, что волокна длиной более 20µм имеют взвешенное значение полупериода продолжительности существования менее 10 дней,

или кратковременный тест на биологическую устойчивость, проводимый посредством интратрахеального вливания, показал, что волокна длиной более 20µм имеют взвешенное значение продолжительности существования менее 40 дней, или

соответствующий внутрибрюшной тест не показал никакого доказательства избыточной канцерогенности, или

отсутствие значительной патогенности или неопластических изменений в результате длительного ингаляционного теста.

Все вышеизложенное следует читать вместе с цитатами из последнего широкомасштабного обследования крыс на вдыхание волокон:

Установлено, что хризолит быстро удаляется из легких. Волокна длиной более 20 µм удалялись с периодом полураспада Т1/2=16 дней, вероятнее всего, посредством растворения или распада на более короткие волокна. Более короткие волокна также быстро удалялись из легких, с волокнами размером 5-20 µм, удаляющимися даже быстрее (T1/2 = 29.4 дней), чем волокна <5 µм длиной. Волокна длиной <5 µm удалялись со скоростью (T1/2 = 107 дней), то есть, в рамках диапазона выведения (клиренса) по нерастворимым раздражающим пылевидным частицам.

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.

В то время как осложненный асбестоз относительно легко поддается диагнозу, определить момент, при котором он начинается, представляет такую же трудность, как и определение момента, при котором начинается рассвет, когда вы находитесь в центре города с освещенными улицами, мигающими фарами автомобилей и светящимися неоновыми вывесками.

Поскольку уровни воздействия на людей, работающих на производстве по выпуску высокоплотных изделий на основе хризотила, низкие, то для получения представления об уровнях, достаточных для развития заболевания, необходимо провести обследование тех, кто подвергается повышенным уровням воздействия.

Одна из лучших попыток по определению порогового значения асбестоза была сделана при групповом обследовании на текстильном предприятии в г. Рочдейл. Было установлено, что риск возникновения асбестоза на предприятии равен 1% при значении кумулятивного воздействия равном 72 в/мл годы [3]. Сейчас признается, что высокие концентрации нерастворимой вредной пыли нарушают механизм очистки легких, вызывают воспаление и опухолеобразующую реакцию, оба феномена, которые были обнаружены вместе, именуются перегрузкой легких.

Добыча асбестовых руд производится на открытых горных разработках. Содержание в воздухе карьеров пыли с примесью асбестовых волокон колеблется в широких пределах - от одного до десятков миллиграммов на кубический метр в зависимости от атмосферных условий, характера ископаемого, глубины карьера и т. д. Воздух, особенно в глубоких карьерах, кроме того, загрязняется выхлопными газами дизельных двигателей.

Обогащение руды осуществляется на крупных фабриках, в состав которых входят: дробильно-сортировочные и сушильные цехи, цехи обогащения, упаковочные цехи и пылеочистные сооружения. После дробления и сушки руды волокна асбеста отделяются от породы отсосами систем пневматического транспорта. Все производственные процессы механизированы и в большинстве случаев автоматизированы [8].

В корпусах обогатительных фабрик зимой отмечалась низкая температура и повышенная скорость движения воздуха, но в новых корпусах температура воздуха нормализована за счет рециркуляции воздуха, предварительно подвергшегося тонкой очистке от пыли. Интенсивный шум, а также вибрация пола (с частотой 3-16 гц при амплитуде колебаний 17-150 мкм) возникают при работе многочисленных рудодробильных и обогатительных агрегатов.

Основная вредность - пыль с содержанием асбестовых частиц от 12 до 30%. ПДК для пыли, содержащей более 10% асбеста, - 2 мг/м3. При длительном вдыхании воздуха с высокой концентрацией пыли возникают патологические изменения в верхних дыхательных путях и бронхах, а также диффузный интерстициальный фиброз легких асбестоз. Число случаев асбестоза в последние годы резко снизилось, он значительно реже осложняется туберкулезом легких. Не выявляются случаи асбестоза второй и третьей стадии. Борьба с профзаболеваниями при добыче руд осуществляется путем теплоизоляции, герметизации и установки фильтро-вентиляционных агрегатов в кабинах экскаваторов, бульдозеров, шарошечных станков, электровозов; путем широкого внедрения способа мокрого бурения или сухого бурения с пылеулавливанием. На обогатительных фабриках применение мокрого способа обогащения, а при пневматическом обогащении - герметизация пылящего оборудования; автоматизация упаковки и брикетирования волокна в мешки; пневматическая уборка пыли. Предприятия асбестовой промышленности должны располагаться на расстоянии не менее 300 м от населенных пунктов.

Рабочие обеспечиваются индивидуальными средствами защиты: комбинезон пыленепроницаемый, респиратор, в неотапливаемых цехах - теплая одежда, валенки. Для рабочих асбестовой промышленности предусматриваются медосмотры, периодичность которых определяется трудовым законодательством. Труд подростков до 18 лет на предприятиях асбестовой промышленности не разрешается. Рабочие основных профессий, занятые на добыче и обогащении асбестовых руд, имеют сокращенный рабочий день, дополнительный отпуск и другие льготы.

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].

Превалирующим является антропогенный фактор загрязнения. Асбест попадает в воздух, затем в воду при добыче, переработке, а также при проведении различных работ с асбестосодержащими материалами. Минеральные волокна относительно устойчивы и длительное время находятся в окружающей среде. И вместе с тем, как в водной среде, так и в живых организмах они претерпевают определенные химические изменения и, кроме того, способны адсорбировать на себе различные органические вещества.

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.

Превалирующим является антропогенный фактор загрязнения. Асбест попадает в воздух, затем в воду при добыче, переработке, а также при проведении различных работ с асбестосодержащими материалами. Минеральные волокна относительно устойчивы и длительное время находятся в окружающей среде. И вместе с тем, как в водной среде, так и в живых организмах они претерпевают определенные химические изменения и, кроме того, способны адсорбировать на себе различные органические вещества.

Так как асбест не испаряется из воды, и является довольно легким материалом, то мелкие волокна и асбестосодержащие частички могут долго не оседать в поверхностных водах и переносится ими на большие расстояния. Более крупные волокна осаждаются довольно быстро. Асбест также не подвержен фотолитическим процессам (т.е. изменению под действием поглощенного света), химически стоек и не разлагается биологически водными организмами. Данные о биологическом накоплении асбеста водными микроорганизмами, животными и растениями отсутствуют. В силу этих причин асбест в природе практически не разлагается на химические элементы и сохраняется десятилетия и более. Однако, в силу физической структуры асбеста его проникновение через почву и почвенные слои в подземные воды практически исключено - он просто отфильтровывается. Поэтому в природе асбест встречается исключительно в поверхностных водах. По данным ВОС среднее содержание асбеста в воде в США и Великобритании не превышает 1 млн. волокон / литр.

Нормами же качества питьевой воды в США установлен предел содержания асбеста в воде равный 7 млн. волокон/литр. В Канаде, являющейся одним из крупнейших производителей асбеста, ситуация несколько хуже (ВОЗ, правда, приводит данные канадского Министерства Здравоохранения за 1979 год). На тот момент концентрация асбеста от 1 до 10 млн волокон/литр была обнаружена в воде, которую получают 25% населения, от 10 до 100 млн.волокон/литр - 5% населения, свыше 100 млн.волокон /литр - 0,6% населения. Наибольшая концентрация, которая была обнаружена составила 2000 млн.волокон/литр.

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].

В 1997 году в пределах горного отвода комбината было открыто единственное в Казахстане месторождение нефрита. В 1999 году организован участок по его добыче и обработке.

Проектная мощность рудников составляет около 10 млн. тонн руды в год, обогатительных фабрик - 600 тыс. тонн. Наибольшая фактическая добыча (11 млн. тонн руды в год) была достигнута в конце 70-х.

В начале 90-х в связи с падением спроса на асбест прошло снижение объемов производства и частичная консервация предприятий комбината. В течение всего последующего времени "Кустанайасбест" продолжал действовать, хотя к 1994 году добыча руды снизилась до 2,8 млн, а затем, после некоторого роста в 1995 - 1997 годах (3 - 3,2 млн тонн руды в год), снова упала к 1999 году до 2,1 тонн. Рост спроса на продукцию компании привел к возобновлению роста добычи до 3 млн тонн в 2000 году.

Основной вид деятельности комбината - добыча и обогащение руд хризотил асбеста и производство на этой основе товарного асбеста. Мощность комбината позволяет ежегодно производить до 400 тысяч тонн хризотил-асбеста, соответствующего мировым стандартам. Численность работников на предприятии в настоящее время составляет 3 500 человек [12].

ОАО "Кустанайасбест" входит с состав международной компании ООО "Объединенные минералы" вместе с ОАО "Оренбургасбест" (Российская федерация). Объединение двух промышленых предприятий вывело ООО "Объединенные минералы" на первое место в мире по производству хризотил-асбеста с годовым объемом 550 тысяч тонн.

Хризотил - асбест следует рассматривать как сложно построенный природный композиционный материал, состоящий из различных по структуре волокон (фибрилл), соединенных аморфной межфибриллярной фазой. Именно прочность фибрилл, и характер межфибриллярной связи определяют физико-механические свойства хризотил - асбеста и обуславливают его изначальный природный фракционный состав [11].

Уникальность асбестовых руд заключается в том, что химический состав волокна и вмещающей породы практически одинаков. Поэтому для изучения химического состава отвалов необходимо изучение химического состава асбестовой руды.

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.

В среднем предел прочности при растяжении волокон асбеста равен 3000 МПа, после «распушки» - 600 - 800 МПа, что соответствует прочности высококачественной стальной проволоки.

Асбест обладает большой адсорбционной способностью, т.е. в смеси с портландцементом при смачивании с водой хорошо удерживает на своей поверхности продукты гидратации цемента, связывающие волокна асбеста, поэтому асбестоцемент является как бы тонкоармированным цементным камнем. Хризотил-асбест несгораем, при температуре 110°С начинает терять адсорбционную воду, при 368°С испаряется вся адсорбционная вода, что приводит к снижению прочности на 25 - 30 %. После охлаждения свойства и потерянная влага восстанавливаются. При нагреве асбеста более 550°С удаляется химически связанная вода, теряются эластичность и прочность, асбест становится хрупким и после охлаждения прежние свойства не восстанавливаются. Температура плавления хризотил-асбеста 1550°С. Асбест - малотеплопроводен и малоэлектропроводен, высокощелочестоек, слабокислотостоек (см. приложение № 4, № 5).

На Житикаринском месторождении химически чистый минерал содержит %: MgO - 43,3; SiO2 - 43,8; Н2О - 12,9. Из 8 - ми возможных встречается 7 сортов: 1 сорт - 8 мм; 2 сорт - 6 мм; 3 сорт - 4 мм; 4 СОРТ - 2,8 мм; 5 сорт - 1,6 мм; 6 сорт - 0.5 мм; 7 сорт - 0.25 мм. Наиболее длинные волокна (более 18 мм) относят к 0-му и 1-му сортам. Наиболее ценные марки - длинноволоконные [12].

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].

Свойства руд: насыщенность породы жилами асбеста; длину волокон хризотил - асбеста и их механическую прочность; прочность сцепления жил с вмещающей породой; способность волокон к распушке, т.е. их агрегативную связность; наличие тех или иных вредных примесей.

По составу исходных пород, степени и типам серпентинизации и характеру жилкования (асбестизации) на месторождении выделено шесть типов руд. Более того, установлена тесная связь физико-химических и прочностных свойств хризотил-асбеста с минералогическим составом серпентинитов.

Асбест из хризотиловых серпентинитов имеет небольшую прочность.

Хризотил-асбест из лизардитовых серпентинитов имеет большую степень распушки, а от лизардитовых серпентинитов к хризотиловым в асбесте уменьшалось содержание силикатного железа при одновременном увеличении в этом же направлении количества магнетита, тесно связанного с волокном.

Поперечно-волокнистый хризотил-асбест из апоперидотитовых руд всех типов жилкования по кристаллической структуре, химическому составу и физико-химическим свойствам практически не различаются между собой, и относится к нормальной разновидности высокой прочности и эластичности.

Ломкий хризотил-асбест претерпевает значительные изменения по химическому составу: снижается содержание оксида магния и кристаллизационной воды, повышается содержание закисного железа и углекислоты.

По физико-химическим и механическим свойствам хризотил-асбест в рудах неоднороден и зависит от первичного состава пород и минерального состава серпентинитов.

Наиболее качественный хризотил-асбест связан с апоперидотитовыми рудами. При этом более высокими прочностными и поверхностными свойствам характеризуется волокно из хризотил-антигоритовых и антигорит - хризотиловых серпентинитов.

Волокно пониженной прочности встречается в аподунитовых серпентинитах и рудах полосчатого комплекса. Снижение прочности обусловлено дефектами кристаллической структуры и тонкими вростками немалита в хризотил - асбесте.

Пониженной прочностью характеризуется также продольно - волокнистый хризотил - асбест из рассланцованных апоперидотитовых серпентинитов, который претерпел механические деформации в условиях сильных динамических воздействий в стадию пострудной тектоники.

Большое разнообразие природных типов руд, различающихся как качественной характеристикой, так и физико-химическими свойствами волокна, обуславливает различную обогатимость руд, что затрудняет планирование технологических показателей и выработку товарной продукции.

Современная классификация хризотил-асбестовых руд учитывает кроме типов асбестоносности состав исходных пород и степень их серпентинизации, минеральный состав серпентинитов и наличие тех или иных минеральных примесей, интенсивность проявления простудных экзогенных и эндогенных процессов.

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.

У антигорита сеточные радикалы двухъярусные, а макромолекулы однослойные.

Серпентин не образует монокристаллов. Формы выделений разнообразны: плотные скрытокристаллические массы (серпофит); колломорфные массы (девейлит); сплошные почти аморфные массы (керолит); массивные (лизардит); пластинчатые (антигорит); волокнистые (хризотил); параллельно - волокнистые (хризотил асбест); спутанно - волокнистые (церматит) агрегаты. Однородно и светло окрашенная, нередко полупрозрачная, плотная разновидность.

Серпентин известен как благородный серпентин или офит (слагается обычно лизардитом или серпофитом). Известны смеси и с другими минералами: гарниерит, рефдинскит, непуит, гентит. Цвет серпентина зеленый различных оттенков (в зависимости от примеси Fe2+), иногда белый, желтоватый, голубоватый и даже лилово-синий (хризотил-асбест с примесью Сг2+). Блеск тусклый (плотные массы), шелковистый (волокнистые агрегаты), стеклянный (пластинчатые агрегаты) до воскового (серпофит) и перламутрового (офит).

Спайность весьма совершенная в одном направлении; характерны многочисленные блестящие «зеркала скольжения». Излом ровный (пластинчатые агрегаты), раковистый (плотные скрытокристаллические агрегаты) или занозистый (асбесты). Волокна обычно гибкие, чаще не упругие, иногда упругие, но ломкие (т.н. ломкие асбесты).

Разнообразие структур серпентина связано с различными деформациями кристаллической решетки. Эти структурные разновидности различаются рентгенографическим и электронно-микроскопическим методами. Магний может замещаться железом и никелем.

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.

Концентрации переносимой по воздуху пыли должны измеряться в непосредственной близости от разных единиц оборудования.

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.

Пробы переносимой по воздуху пыли отбираются путем пропускания воздуха через анализирующий фильтр. В каждой точке измерений берется две пробы одновременно. Фильтры располагаются вертикально или могут быть слегка наклонены.

. Там, где в зоне наблюдения за концентрациями переносимой по воздуху пыли работает группа рабочих, отбирается достаточное количество проб, позволяющее провести точное вычисление концентраций пыли, то есть, по крайней мере, пять образцов.

Измерения концентраций переносимой по воздуху пыли сопровождаться измерениями температуры окружающей среды, относительной влажности и скорости потока воздуха. В течение рабочего дня проводится пять серий измерений.

. Там, где мониторинг концентраций переносимой по воздуху пыли на рабочем месте осуществляется периодически, на каждом рабочем месте отбирается одна проба, для того чтобы вычислить общую максимальную концентрацию. В таких случаях время отбора проб не превышает 30 минут.

Для того чтобы оценить воздействие АО «Костанайские минералы» на атмосферу г. Житикары нами были проведены следующие исследования.

Во-первых, нами был проведен анализ механического состава пород хвостохранилища, для выявления приблизительного объема пылевых частиц.

Во-вторых, нами был проведен анализ уровня запыленности воздуха, при этом использовался анализ снега и анализ липких лент.

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.

Всего было получено 50 проб.

Пробы мы помещали в полиэтиленовый мешок, а в помещении - в чистые стеклянные банки, давали снегу растаять. Весь объем растаявшего снега из каждой банки профильтровали через предварительно взвешенные фильтры, которые после высушивания также взвешивали. Разница в массе показала пылевое загрязнение снега на равноудаленных участках города от отвалов.

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.

На деревьях внутри данных районом нами были развешаны липкие ленты в соответствии в вышеописанной методикой, данные по анализу липких лент нами заносились в таблица, которые после обработки позволили нам сделать сводную таблицу со средними значениями пылевого загрязнения.

3. Результаты исследования

.1 Природные условия района исследования и общие сведения о предприятии АО «Костанайские минералы»

.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.

За холодный период выпадает около 60 мм. Осадки зимой выпадают лишь в виде снега. Снежный покров образуется в среднем в середине ноября, а разрушается в первой декаде апреля. Высота снежного покрова по средним многолетним данным равна 24см., а максимум - 53см.

В районе г. Житикара основными чертами ветрового режима является частая повторяемость дискомфортных ветров (скоростью 5м/с) и активная пылевая деятельность.

В течение года в холодный период преобладают ветры юго-западного направления. Средние месячные скорости в декабре-феврале колеблются около 5 м/с. Днем в наиболее деятельную часть суток круглый год среднемесячные скорости превышают предел комфорта и равны 5,5-7 м/с.

Максимальные скорости достигают 29 м/с, а сильные ветры, скорость которых превышают 15 м/с, регистрируются ежегодно от 25 до 50 дней. Особенно часто дуют сильные ветры зимой и в начале весны. С активной ветровой деятельностью связана повторяемость метелей и поземок.

В среднем за год в холодный период наблюдаются 38, а в отдельные годы до 50 дней с метелью. Метели могут продолжаться от нескольких часов до 2-3 суток подряд.

В теплое время года с апреля по ноябрь месяцы в городе регистрируются пыльные бури. В среднем по многолетним данным период отмечается 23,4 дня с пыльными бурями. Пыльные бури могут быть локального и адвективного характера. В черте города преобладают легкие суглинистые почвы, которые могу значительно «пылить» при увеличении скорости ветра более 6 -7 м/с.

Летом начинают преобладать западные, северо-западные и северные ветры. Среднемесячные скорости летом несколько ниже, чем зимой. Однако днем ветры дуют со скоростью 5,5 - 6 м/с. Штилевые условия отмечаются редко.

Ветры оказывают наиболее существенное влияние на перенос и рассеивание примесей в атмосфере, особенно слабые (0 - 1 м/с).

Город Житикара находится в зоне с интенсивной ветровой деятельностью и повторяемость слабых ветров в приземном слое составляет около 2 %.Немаловажную роль на процесс рассеивания примесей оказывают приземные инверсии. Наиболее часто они наблюдаются ночью. В год, на территории области, в среднем отмечается до 57 случаев

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.

Ландшафт. Горно-добычной комплекс и фабрика размещены на правобережном склоне долины реки Шортанды. Природный ландшафт на территории горного отвода преобразован в горнопромышленный.

Его характерные особенности: крупноразмерная карьерная выемка (370 × 1350 × 255м.) петельчато-уступной конфигурации с въездной и выездной траншеями, сложно-призматическая крупносклонная возвышенность (увал) высотой до 60 метров, созданная заскладированными породами и отходами переработки руд, водонакопители дренажных вод, обвалованные дамбами, дорожные насыпи и другие коммуникации.

Техногенный ландшафт дополняют здания фабрики, административно- бытового корпуса, РМЗ, котельной и других инженерных сооружений. Промплощадку облагораживают посадки деревьев, кустарников и теплица. Техногенный ландшафт практически лишен животного мира.

Техногенные новообразования. Карьерная выемка и горообразующий отвал пород и технологических отходов обогащения следует рассматривать как неологические образования, которые после прекращения эксплуатации месторождения превращаются в водоем и горный массив.

Атмосферный воздух. Состояние атмосферы характеризуют и запыленность выбросами технологической переработки хризотил-асбеста, шлейф от которых на космоснимках 80-х годов прошлого века прослеживался на десятки километров от фабрики. Дополнительное запыление воздуха происходит от развевания части отвальных пород и некондиционных отходов, пыления дорог при движении автотранспорта, погрузочно-разгрузочных операций на рудных складах и выбросовгаза при массовых взрывах. В зимнее время происходят выбросы в атмосферу из трубы котельной, сжигающей каменный уголь.

Выбросы пыли газов в атмосферу оцениваются в 5859 тонн/год. Учитывая их интенсивный перенос ветром различных направлений и его высокую динамику, ареал загрязнения атмосферы достигает г. Житикары и некоторых других населенных пунктов района в радиусе до 20 км.

После замены фильтров на обогатительной фабрике и применения более экологичной тары выбросы асбестовой пыли в атмосферу уменьшились на 30%, но все еще составляют 1960 тонн/год. Снижение выбросов ожидается и от газификации котельной.

Техногенные геохимические поля и состояние почв. Развевание отвалов и рассеяние газо-пылевых масс, происходящее в непосредственной близости от горного отвода, вызывают механическое и химическое загрязнение почв, снижение их плодородия. Специальными геоэкологическими исследованиями установлено, что интенсивное асбесто-пылевое загрязнение почв происходит в непосредственной близости от хвостохранилища. По данным снегогеохимической съемки среднесуточная пылевая нагрузка на почвы на расстоянии до 800м. от хвостохранилища достигает 300 г/м2, на удалении до 2250м - 100г/м2. Максимальное развитие пылевого выноса фиксируется в Северо-восточном направлении - по преобладающему румбу ветров. При этом засорение         асбестом    поверхности почв соответственно изменяется от 200 до 30 г/м2, а его наличие в почвах от 0,5 до 0,05%. Отмечаются высокие содержания никеля в почвах между карьером и отвалом и в подветренной зоне отвала (50-500 и 1000 мг/кг). В самих почвах его также много (100-600 и 50-200 мг/кг). Примерно в тех же концентрациях содержится хром, а концентрация кобальта только у хвостохранилища достигает 20-30 мг/кг, на остальной территории промзоны - 50-20 мг/кг. Суммарное загрязнение почв здесь превышает допустимый уровень в 12 -15 раз, фоновый - в 7- 10 раз.

При оценке экологической опасности почвенного загрязнения в первую очередь) определяют состав элементов-загрязнителей, относящихся к 1 и 2 классам гигиенической опасности в соответствии с ГОСТ № 17.4.1.01-83. Почва способна поглощать и удерживать ряд опасных элементов. Чем выше поглотительная емкость почв, тем больше элементов может концентрироваться в почве.

В почвах со щелочной реакцией могут накапливаться в легкодоступной форме мышьяк, ванадий, а в условиях заболачивания - ртуть (в виде крайне ядовитой метилированной ртути).

Рассеяние газо-пылевых выбросов от фабрики обогащения и котельных предприятий г. Житикара прослеживается к северо-востоку от города на 20 - 25 км., что видно по затемнению снежного покрова, отображенному на космоснимке (на 01.04.03г.). Надо полагать, что не менее половины этих выбросов производит АО «Костанайские минералы». Загрязненность почв токсикантами здесь не изучена. В связи с повышенным и неравномерным загрязнением почвенного покрова в районе месторождения целесообразно скорректировать размеры санитарно-защитных зон исключив распространение токсикантов через биоту по цепи питания к человеку. Необходимо проведение экобиохимических исследований почв и биоты с целью установления токсикантов в продуктах сельского хозяйства, производимых на потенциально загрязненных почвах.

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.

В состав комбината входят следующие основные подразделения

- Рудоуправление;

Обогатительный комплекс;

Ремонтно-механический завод;

Энергохозяйство;

Автотранспортный цех;

Предприятие железнодорожного транспорта (ПЖДТ);

Житигаринский асбестовый горно-обогатительный комбинат является единственным в РК предприятием по добыче и переработке руд хризотил-асбеста. Сырьевая база ОАО «Кустанайасбест» Житигаринского месторождения хризотил-асбеста по масштабам запасов занимает 5 место в мире [12].

.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. Бурение скважин осуществляется станками СБШ-250МН с диаметром скважин 250мм. Экскавация горной массы производится экскаваторами ЭКГ-8Н, ЭКГ-10, ЭКГ-12,5. Для транспортировки горной массы используется комбинированный авто-железнодорожный транспорт с устройством внутрикарьерных перегрузочных складов. Доставка руды на усреднительные склады производится большегрузными самосвалами. Доставка руды на фабрику и пустой породы на отвалы производится ж/д транспортом. Горные работы ведутся на 16 горизонтах, глубина карьера 240м. Карьер работает в непрерывном круглосуточном режиме. Проектная (максимальная) производительность карьера по руде 12,5 млн.т., по лицензии (от 7.09.1995г) - 11 млн.т. Фактическая производительность карьера в 1994г. составляла 2,8 млн.т, в 1997г - 3,032 млн.т, в 1998г - 2,46 млн.т, в 1999 -2,03 млн.т. [13].

Бурение взрывных скважин осуществляется с промывкой их водой поэтому пылевыделение при бурении полностью отсутствует. При взрывании горной массы, ее экскавации, транспортировки, формировании перегрузочно-усреднительных складов, перегрузки руды в ж/д составы, формирование породного отвала происходит выделение асбестосодержащей пыли в атмосферу.

Пылевыделение происходит также с открытых поверхностей уступов карьера и отвала, с поверхностей перегрузочных складов. Весь технологический транспорт и выемочно-погрузочное оборудование работают на нижних горизонтах карьера. Снижение производства асбеста из-за снижения спроса привело к уменьшению производительности карьера по руде, а это в свою очередь, привело к общему уменьшению производительности и по вскрыше, и по горной массе.

Исходя из сложившегося финансового положения комбинат в настоящее время не может произвести дополнительные объемы по выемке вскрыши с целью увеличения рабочих площадок до необходимого минимума в нижней (автотранспортной) зоне. Для выполнения этой работы требуется длительный (не менее 5 лет) срок по горнотехническим возможностям. Поэтому план развития горных работ, определенный проектом, по рекомендациям АООТ «НИИ проектасбест»» претерпел существенные изменения. Однако и скорректированный план развития горных работ выполняется последние 3 года только на половину. Такое прогнозируется и в последующие годы из-за сложившегося спроса на готовую продукцию, величина которого обеспечивается существующим уровнем производительности карьера и обогатительного комплекса.

Руда, добытая в карьере, является сырьем для асбестообогатительной фабрики. Содержание асбеста в руде, поступающей на фабрику, колеблется в пределах 2-4% при естественной влажности в карьере около 13%, поэтому перед переработкой она подвергается обязательной просушке до влажности 2%. Размер отдельных кусков руды достигает 800-1000мм.

В основе технологии переработки руды Житикаринского месторождения лежит классический метод сухого гравитационного обогащения, основанный на различии аэродинамических свойств вскрытого и распущенного при дроблении асбестового волокна. На протяжении 25-летней производственной деятельности технологическая схема не претерпела принципиальных изменений и складывается из следующих пределов, связанных между собой транспортными коммуникациями:

Дробильно-сортировочный комплекс (ДСК);

- Цех обогащения;

Цех готовой продукции.

В функции дробильно-сортировочного комплекса входят операции подготовки руды к обогащению путем дробления ее с уменьшением крупности исходного куска с 1,2 м и до 30мм в 3 стадии (крупное, среднее и мелкое дробление).

Сушку материалов в печи проводят при t 650°C, которая создается за счет теплоносителя (мазут). Подсушенные мелкие частицы руды - пыль и свободное волокно асбеста, вместе с топочными газами выносятся из шахты печи и проходят через систему грубой и тонкой очистки отходящих газов от пыли, последовательно установленных циклонах (ЦН-24) и электрофильтрах (АП 40 × 2) [11].

Продукты очистки дымовых газов шахтных печей, выход которых составляет 8-10% от исходной руды. Склад сухой руды общей емкостью 62000м (100 тыс.т.) предназначен для создания необходимого запаса руды цеха обогащения, усреднения её и достижения равновесного содержания влаги. Руда со склада системой транспортеров подается на 1-ю стадию дробления цеха обогащения.

Технологический предел цеха обогащения складывается из следующих последовательных операций:

дробления, классификации, извлечения сортовых концентратов, щебня и посыпки;

перечистки;

- переработки промышленных продуктов перечистного потока и грузового потока (класс-0,8 мм.);

обработки продуктов осаждения рукавных фильтров.

Черновые концентраты, сформированные по длине волокна в три потока, направляются на операции перечистки, где волокно обеспыливается,

обезгаливается, классифицируется и подпушивается с получением марок асбеста требуемого качества.

Вскрытие асбеста из промпродуктов проводят с помощью вентиляторных распушителей. Выход камерных (пыль рукавных фильтров) сортов асбеста составляет 5-6%. Готовая продукция после предварительного усреднения на конвейерах поступает в накопительные бункера соответствующих марок асбестового волокна. Из накопительных бункеров асбест поступает на гидравлические прессы, прессуется в бункеры массой 50кг., упаковывается в 4-х слойные бумажные или пропи леновые мешки.

Упакованный асбест накапливается партиями, проходит зашивку и системой конвейеров падается на соответствующую штабелеформировочную машину, где укладывается на поддоны и автопогрузчиками складируется в цехе готовой продукции. Отгрузка потребителю производится в крытых ж/д вагонах или контейнерах.

Образование асбестосодержащей пыли происходит на всех пределах обогатительного комплекса. Для предотвращения пылевыделения в рабочую зону применяется герметизация оборудования в сочетании с обеспыливающей вентиляцией. На фабрике около 65-70% воздуха потребляется на технологические нужды; извлечение концентратов на грохотах и сушку руды. Воздух, выходящий из систем технологического пневмотранспорта и аспирации, а также сушильных установок, содержит значительное (1-8г/м) кол-во асбестосодержащей пыли и поэтому перед выбросом в атмосферу, проходит очистку.

Идя по пути повышения эффективности производства и сокращения вредных выбросов в окружающую среду, на фабрике в 1997г проведены организационно-технические мероприятия.

Произведен запуск в работу штабе деформирующей линии «Сигноде», позволяющей привести в соответствие требованиям мирового стандарта упаковку продукции. Автоматизированный комплекс «Signode» (Германия) оснащен высокоэффективной системой упаковки, обеспечивающей

компактность и  герметичность упакованной  продукции в условиях транспортировки на дальние расстояния.

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:

1    Почвенно-растительный слой мощностью 0,25м. (при приближении отвала убирается рекультивационными работами).

2   Четвертичные песковидные суглинки, бурые глины мощностью от 0,6 до 3,1м, в среднем 2м.

3    Аральские неогеновые глины, пестроцветные, серые и желтые бовинами лимонита. Глина весьма пластичная, плотная, мощностью от 1,5 до 7,4м в среднем 4м.

4 Кора выветривания горных пород (метаморфических сланцев и гранитов) представляет собой глины с большим количеством щебенистого материала. Мощность слоя 5 - 6м, средняя 7 - 8м.

Так как основание отвала сверху вниз сложено четвертичными и аральскими глинами с очень низкими фильтрационными свойствами (коэффициент фильтрации  0,001  м/сутки),  эти  глины  фактически  являются противофильтрационным экраном, препятствуют влиянию отвала на подземные воды. Наивысший уровень стояния грунтовых вод от 1,4 до 5,5м [18].

Хвосты обогащения (отходы) представляют собой сухой дробленный материал с содержанием фракции +5,0 мм около 15%, состав которых по основным компонентам следующий %:

SiO2-37,0-40,9  MgO-39,06-41,45;

Fe2O3-l,91-5,43 CaO-1,09-1,56;

А12О3-0,82-1,42  FeO-0,93-2,73.

Хвосты содержат в незначительных количествах MnO2, Cr2O3, NiO, CoO, №2Оз, К2О - до 0,32%, остаточной влаги - до 1,5%, и свободного асбеста - до 0,3% [25,26].

Наличие в хвостах свободного асбеста вызывает особые требования к их складированию, т.к. попадание пылевидного асбеста в воздушную среду может вызвать у жителей промышленного района заболевание асбестозом (разновидность силикоза). К настоящему времени под хвостохранилищем занято 55 га отведенных земель. Основными источниками пылевыделения в атмосферу при складировании отходов обогащения асбестовой руды являются пункты разгрузки ж/дорожных составов на отвале хвостохранилища. Пыление сухого материала происходит в момент разгрузки думпкаров в приямок и при разгрузке ковша экскаватора за счет свободного падения материала и момент сползания его по откосу отвала. Со временем в результате смачивания поверхности отвала хвостохранилища атмосферными осадками, на ней образуется элювиальная корка, значительно тормозящая дефляцию хвостов в ветреные дни.

Для снижения пыления хвостов по рекомендации ВНИИпроектасбест осуществляется совместное складирование вскрышных пород с хвостами обогатительной фабрики, путем отсыпки хвостов на основание из вскрышных пород с последующим перекрытием хвостов вскрышной породы [19].

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.

Источник №1- карьер - стационарный, неорганизованный. Основные параметры карьера на момент инвентаризации: длина-3700м., ширина-850м., глубина-250м.

Основные выбросы: пыление уступов карьера (сдувание) пыление при выемочно-погрузочных работах, пыление и выбросы газов при транспортировке горной массы автотранспортом на усредительно-перегрузочные склады, выбросы пыли и газов при взрывных работах (какие-либо выбросы в атмосферу при бурении электрическими станками отсутствуют, т.к. производится промывка скважин водой, выделение сварочного аэрозоля при сварочных работах в карьере).

Источник №2 - перегрузочный склад №1, Источник №3 - перегрузочный склад №2, Источник № 4- перегрузочный склад №3, Источник №5- проектный перегрузочный склад №4. Все эти источники стационарные, неорганизованные. Основные выбросы: пыление открытых поверхностей перегрузочных складов, пыление и выбросы газов автомобилей при их отсыпке, пыление при перегрузке в вагоны.

Источник № 6 (стационарный, неорганизованный) - резервный склад асбестовой руды для устранения срывов поставки руды на обогатительную фабрику. Расположен на поверхности (на борту карьера). Функционирует по мере надобности. Основные выбросы: пыление поверхности отвала (постоянно) пыление и выбросы газов автомобилей по мере досыпки руды в склад; пыление при перегрузке в вагоны для оправки на фабрику.

Источник № 7 (стационарный, неорганизованный) - хвостопородный отвал. Совместное складирование пород вскрыши карьера и отходов обогащения фабрики. Основные выбросы: пыление поверхности отвала (сдувание пыли, пыление при разгрузке составов вагонов с пустой породой и хвостами обогащения, пыление при перемещении материала экскаваторами.

Источник № 8 (стационарный, неорганизованный) - передвижная дробильно-сортировочная установка для пр-ва щебня из вскрышных пород отвала. Основные выбросы: пыление при загрузке приемного бункера, пыление при дроблении и грохочении пород, пыление при транспортировке дробленой породы и щебня на конвейерах, пыление (сдувание пыли) складов готового щебня, пыление при погрузке щебня на автосамосвалы.

Источник №9 (стационарный, неорганизованный) склад ГСМ общекомбинатский. Для хранения дизтоплива - 3 резервуара емкостью по 300м3 каждый и 3 резервуара емкость по 100 м3 каждый в виде наземных цилиндрических бочек. Высота бочек - 9 м, высота налива - 7 м.

Источник №10 (стационарный, неорганизованный) - автозаправочная станция (АЗС), оборудование для хранения бензина 3-мя резервуарами по 75 м3 и 4 резервуарами по 25 м3 в виде подземных лежачих бочек.

Основные выбросы - пары бензина (углеводороды).

Источник №11 и №12(стационарный, неорганизованный) - очень старые заросшие травой отвалы пустых пород на восточном и западном бортах карьера. Незначительное пыление за счет сдувания пыли.

Источник №13 (стационарный,  неорганизованный)       мазутное хозяйство комбината, хранение мазута.

В оценке воздействия рассматриваемого предприятия на атмосферу близлежащего города, наиболее значимыми по нашему мнению являются те неорганизованные источники, которые вносят большой вклад в увеличения запыленности атмосферного воздуха, в данном случае это источники под номерами- 1,2,3,4,5,6,8,11 и 12., так как они и являются основными источниками асбестсодержащей пыли.

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).

По согласованию с Костанайским областным комитетом по охране природы с 1.01.90 г. АО «Костанайские минералы» осуществляет совместное складирование отходов обогащения и вскрышных пород. Это позволило снизить унос пыли с нерабочих поверхностей отвала и исключить необходимость дополнительного земельного отвода в количестве 200 га.

Так как основание отвала сверху вниз сложено четвертичными и аральскими глинами с очень низкими фильтрационными свойствами (коэффициент фильтрации 0,001 м/сутки), эти глины фактически являются противофильтрационным экраном, препятствуют влиянию отвала на подземные воды.

Наивысший уровень стояния грунтовых вод от 1,4 до 5,5м. Химический состав хризотил - асбеста и асбестосодержащей руды идентичен. Как видно из таблицы 4, в составе минералов, входящих в асбестовую руду, содержатся химические элементы, не относящиеся к первому и второму классу опасности (Таблица 4, 5).

Таблица 4. Химический состав асбестовой руды

Минерал

Химический состав

Серпентин

Mg3Si03 (OH)4

Брусит

Mg(OH)2

Fe3O4

Лизардит

Mg6 (OH)8 Si4O10

Асбест

3MgOH2SiOH2H2O


Таблица 5. Химические элементы 1-го, 2-го и 3-го классов опасности в соответствии с ГОСТ № 17.4.1.01-83

Класс опасности

Химические элементы

1

As, Cd, Hg, Pb, Se, Zn, F

2

B, Co, Ni, Mo, Cu, Sb, Cr

3

Ba, V, W, Mn, Sr


В результате проведенной исследовательской работы нами было установлено, что экологическую опасность представляет не химический состав руды отвалов, а количество содержащейся в них пыли. Поэтому нами были произведены оценочные подсчеты площади пылеобразующей поверхности отвалов. В данной работе мы произвели оценочный расчёт поверхности отвалов.

Подсчёт примерной площади поверхности отвалов мы производили по карте ТМО отвалы АО «Костанайские минералы» следующим образом.

Так как карта разбита на одинаковые квадраты, то мы сначала произвели подсчет общей суммы полных квадратов, которая составила 35 квадратов. Затем мы посчитали квадраты, которые заняты на половину, их количество 28. Мы сложили эти половинки квадратов и сумму разделили на два для получения числа полных квадратов, получилось число 14. Итого в среднем число полных квадратов составляет - 35+14 = 49.

Масштаб карты 1 : 5000 (см) = 1 : 50 (м).

Площадь квадрата: 9 × 9 см, значит 450 × 450 м = 202 500 м.2.

Вывод: общая площадь отвалов: 49 × 202 500 = 9 922 500 м.2 = 992 га.

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].

Для точного определения механического состава в лаборатории мы применяли механический анализ, основанный на просеивании через специальные сита с отверстиями различного диаметра. Кроме того, в производственной лаборатории проведен механический анализ, основанный на просеивании через специальные сита с отверстиями различного диаметра для деления образца на отдельные фракции.

Отдельные механические фракции мы собирали, высушивали, взвешивали и вычислили 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 [4,14].

Мы взяли по 1000 г навески с каждой из двадцати проб с поверхности каменистых отвалов твердых отходов пустых пород, просеяли на ситах с отверстиями диаметром в 3 мм и 1 мм, при этом получили данные (Таблица 6).

Таблица 6. Механический состав поверхностного слоя каменистых отвалов твердых отходов пустых пород

Навески проб

Камни 3 мм и больше

Гравий 3-1 мм

Пыль меньше 1 мм


Вес, г

%

Вес, г

%

Вес, г

%

Проба № 1

567

56,7

233

23,3

200

20,0

Проба № 2

566

56,6

230

23,0

204

20,4

Проба № 3

572

57,2

226

22,6

202

20,2

Проба № 4

550

55,0

234

23,4

216

21,6

Проба № 5

568

56,8

228

22,8

204

20,4

Проба № 6

557

55,7

235

23,5

208

20,8

Проба № 7

562

56,2

232

23,2

206

20,6

Проба № 8

586

58,6

226

22,6

188

18,8

Проба № 9

590

59,0

218

21,8

192

19,2

Проба № 10

564

56,4

236

23,6

200

20,0

Проба № 11

582

58,2

223

22,3

195

19,5

Проба № 12

572

57,2

232

23,2

196

19,6

Проба № 13

581

58,1

234

23,4

185

18,5

Проба № 14

566

56,6

233

23,3

201

20,1

Проба № 15

573

57,3

234

23,4

193

19,3

Проба № 16

568

56,8

227

22,7

205

20,5

Проба № 17

572

57,2

231

23,1

197

19,7

Проба № 18

559

55,9

228

22,8

213

21,3

Проба № 19

581

58,1

228

22,8

191

19,1

Проба № 20

564

56,4

232

23,2

204

20,4


При пересчете результатов таблицы 6 на среднее значение механического состава проб поверхности каменистых отвалов, получаем следующие результаты (Таблица 7).

Таблица 7. Среднее значение механического состава проб с каменистых отвалов твердых отходов пустых пород

Навеска

Камни, З мм и больше

Гравий, 3-1 мм

Пыль, меньше одного мм

Вес, г

570

230

200

%

57

23

20


Из данных таблицы видно, что в среднем, в 1000 г навески пробы отвалов твердых отходов пустых пород содержится: 570 г камней, 230 г гравия и 200 г пыли. Также нами были взяты по 1000 г навески с каждой из двадцати проб с поверхности пылевых отвалов твердых отходов пустых пород, которые мы просеяли на ситах с отверстиями диаметром в 3 мм и 1 мм, при этом получили следующие данные (Таблица 8).

Таблица 8. Механический состав поверхностного слоя пылевых отвалов твердых отходов пустых пород

Навески проб

Камни 3 мм и больше

Гравий 3-1 мм

Пыль меньше 1 мм


Вес, г

%

Вес, г

%

Вес, г

%

Проба № 1

126

12,6

167

16,7

707

70,7

Проба № 2

127

12,7

172

17,2

701

70,1

Проба № 3

125

12,5

168

16,8

707

70,7

Проба № 4

132

13,2

173

17,3

695

69,5

Проба № 5

135

13,5

169

16,9

696

69,6

Проба № 6

130

13,0

174

17,4

696

69,6

Проба № 7

129

12,9

168

16,8

703

70,3

Проба № 8

134

13,4

174

17,4

692

69,2

Проба № 9

132

13,2

168

16,8

700

70,0

Проба № 10

127

12,7

172

17,2

701

70,1

Проба № 11

136

13,6

173

17,3

691

69,1

Проба № 12

124

12,4

171

17,1

705

70,5

Проба № 13

131

13,1

168

16,7

702

70,2

Проба № 14

129

12,9

172

17,2

699

69,9

Проба № 15

134

13,4

165

16,5

701

70,1

Проба № 16

127

12,7

170

17,0

703

70,3

Проба № 17

128

12,8

173

17,3

699

69,9

Проба № 18

137

13,7

166

16,6

697

69,7

Проба № 19

133

13,3

172

17,2

695

69,5

Проба № 20

124

12,4

166

16,6

710

71,0


При пересчете результатов таблицы на среднее значение механического состава проб с поверхности пылевых отвалов, получили следующие данные (Таблица 9).

Таблица 9. Среднее значение механического состава проб с пылевых отвалов твердых отходов пустых пород, отходов обогатительной фабрики

Навеска

Камни 3 мм и больше

Гравий 3-1 мм

Пыль, меньше 1 мм

Граммы

170

700

%

13

17

70


Из данных таблицы видно, что в среднем в 1000 г. навески пробы пылевых отвалов отходов обогатительной фабрики содержится: 130 г. камней, 170 г. гравия и 700г. пыли.

Следовательно, если пыль с площади, равной 0,04 м2 в среднем составляет 200 г на каменистых отвалах и 700 г на пылевых, то среднее значение будет равно: (700 + 200) : 2 = 450 г. В пересчете на отвалы:

Sr площадь, с которой взяты образцы отвалов, состоящие из вскрышных пород и отходов обогатительной фабрики:

St= 400 см = 0, 04 м2,

S2 - площадь всех отвалов,

S2- 9 922 500 м2.= Si/S2 = 9 922 500 м2 : 0, 04 м2 = 2 480 625 000, где- количество всех участков по 0, 04 м.

Следовательно, если пыль с площади, равной 0,04 м в среднем составляет 450 г на каменистых отвалах и на пылевых, то с площади всех отвалов, равной 9 922 500 м2, составляет 450 г × 2 480 625 000 = 1 116 281 250 000 г=1 116 281 250 кг =1 116 281 тонн.

Таким образом, можно сделать вывод, что поверхность отходов вскрышных пород и обогатительной фабрики содержит 1 116 281 250 кг = 1 116 281 тонн пыли. Мы предполагаем, что достаточно большое количество этой пыли с отвалов уносится ветром, в том числе и в направлении города Житикары.

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.

Для этого начертили основные и промежуточные стороны горизонта. Затем на каждой стороне отмерили расстояние, равное количеству дней, в которые дул ветер соответствующего направления. Использовали расчет:

день - 5мм. Полученные точки соединили прямыми линиями. По схеме определили направление ветров в течение месяца [21].

Вывод: В течение года в январе преобладают ветры юго-западного направления, а в июле - преобладают западные, северо-западные и северные ветры.

3.4 Анализ содержания пыли в атмосферном воздухе г. Житикары

.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).

Таблица 10. Определение запыленности воздуха по снегу в ноябре 2011 года

 

Таблица 11. Определение запыленности воздуха по снегу в декабре 2011 года

Места забора проб снега

Содержание пыли в пробе (г /дм3)

Среднее значение содержания пыли (г/дм3)


№1

№2

№3

№4

№5

№6

№7

№8

№9

№10


Ул. Буровиков

0,38

0,34

0,34

0,31

0,33

0,34

0,317

0,218

0,32

0,328

1,34

Парк Победы

0,20

0,18

0,19

0,17

0,20

0,19

0,20

0,19

0,2

0,18

0,19

6-й микрорайон

0,12

0,08

0,09

0,08

0,10

0,12

0,09

0,07

0,09

0,08

0,09

11-й микрорайон

0,020

0,019

0,020

0,021

0,019

0,020

0,022

0,019

0,020

0,021

0,02

Поселок Айнабулак

0,020

0,019

0,020

0,021

0,019

0,020

0,022

0,019

0,020

0,021

0,02

Отвалы

0,98

1,301

1,15

1,15

1,31

1,15

1,215

1,077

1,16

1,69

1,207


Таблица 12. Определение запыленности воздуха по снегу в январе 2012 года

Места забора проб проб снега

Содержание пыли в пробе (г /дм3)

Среднее значение содержан Пыли (г/дм3)


№1

№2

№3

№4

№5

№6

№7

№8

№9

№10


Улица Буровиков

0,28

0,25

0,31

0,27

0,29

0,28

0,26

0,29

0,31

0,27

0,29

Парк Победы

0,11

0,09

0,07

0,09

0,09

0,10

0,10

0,09

0,08

0,08

0,09

6-й микрорайон

0,107

0,071

0,092

0,099

0,063

0,089

0,065

0,078

0,088

0,097

0,085

11-й микрорайон

0,018

0,016

0,02

0,018

0,04

0,014

0,02

0,02

0,016

0,018

0,02

Пос. Айнабулак

0,018

0,018

0,011

0,015

0,017

0,013

0,011

0,014

0,016

0,017

0,015

Отвалы

1,203

1,114

1,283

1,202

1,282

1,204

1,17

1,176

1,244

1,252

1,213


Таблица 13. Определение запыленности воздуха по снегу в феврале 2012 года

Места забора проб снега

Варианты проб снега (г/дм3)

Среднее значение запыленности снега (г/дм3)


№1

№2

№3

№4

№5

№6

№7

№8

№9

№10


Улица Буровиков

0,34

0,34

0,34

0,30

0,33

0,32

0,317

0,216

0,323

0,328

1,32

Парк Победы

0,20

0,18

0,19

0,21

0,22

0,18

0,20

0,19

0,21

0,22

0,20

6-й микрорайон

0,32

0,33

0,31

0,28

0,31

0,32

0,29

0,27

0,29

0,28

0,30

11-й микрорайон

0,07

0,11

0,08

0,012

0,17

0,13

0,08

0,03

0,09

0,12

0,10

Пос. Айнабулак

0,020

0,024

0,22

0,025

0,022

0,026

0,026

0,021

0,028

0,024

0,024

Отвалы

1,25

1,21

1,25

1,22

1,26

1,18

1,27

1,24

1,20

1,21

1,23


Таблица 14. Определение запыленности воздуха по снегу в марте 2012 года

Места забора проб снега

Содержание пыли в пробе (г /дм3)

Сред. знач. сод. пыли (г/дм3)


№1

№2

№3

№4

№5

№6

№7

№8

№9

№10


Улица Буровиков

0,265

0,268

0,277

0,28

0,25

0,275

0,26

0,29

0,272

0,263

0,27

Парк Победы

0,20

0,18

0,19

0,17

0,20

0,19

0,20

0,19

0,2

0,18

0,19

6-й мкр-н

0,12

0,08

0,09

0,08

0,10

0,12

0,09

0,07

0,09

0,08

0,09

11-й мкр-н

0,042

0,041

0,05

0,042

0,038

0,038

0,02

0,03

0,039

0,06

0,04

п. Айнабулак

0,019

0,020

0,021

0,019

0,020

0,022

0,019

0,020

0,021

0,02

Отвалы

1,17

1,20

1,18

1,22

1,16

1,18

1,21

1,17

1,20

1,21

1,9


Таблица 15. Определение запыленности воздуха по снегу (средние значения)

Места забора проб снега

Средние значения содержания пыли пробах снега (г/дм3)


Ноябрь 2011 г.

Декабрь 2011 г.

Январь 2012 г.

Февраль 2012 г.

Март 2012 г.

Улица Буровиков

0,19

0,34

0,29

1,32

0,27

Парк Победы

0,09

0,19

0,09

0,20

0,19

6-й микрорайон

0,08

0,09

0,085

0,30

0,09

11-й микрорайон

0,01

0,02

0,02

0,10

0,04

Поселок Айнабулак

0,01

0,02

0,015

0,024

0,02

Отвалы

1,20

1,207

1,213

1,230

1,190

Наибольшее значение концентрации пыли характерно для улицы Буровиков, так наивысшая концентрации пыли в снежной массе на данной улице была зафиксирована в феврале 2012 года 1,32 г/см3, в остальные месяцы холодного времени года концентрации пыли в рассматриваемом районе также достигали значительных значений.

Наименьшие значения концентрации пыли в снегу нами были зафиксированный в снежном покрове 11 микрорайона, так ноябре месяце концентрация пыли в снегу составляла 0,01 г/см3, максимальные значения пыли в снегу данного района характерны для февраля месяца 0,1 г/см3.

В парке Победы и в 6 микрорайоне значения концентрации пыли в снегу занимают среднее положения, но при этом соответствуют общей динамики запыленности атмосферного воздуха в течение года, так же как и в предыдущих районах концентрации пыли были максимальны в феврале месяце и минимальны в ноябре, данный факт по-видимому, объясняется доминированием в данный период ветров дующих со стороны хвостохранилищ и рудника.

Произведя соответствующие замеры и вычисления, мы определили, что в «снежные» месяцы в декабре 2011 года, а также в январе, феврале, марте 2012 года был самый пыльный месяц - март. Для этого месяца характерны частые ветры. Из таблицы видно, что больше всего подвергается запылению старая часть города. В этот район попадает больше пыли с отвалов.

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).

Таблица 16. Средние значения запыленности воздуха по липкой ленте с площадью 50 см2 за сутки (мг/ см2)

Места отбора проб на клейкую ленту

Время взятия пробы


Апрель 2012г.

Июнь 2012г.

Июль 2012 г.

Август 2012г.

5-й мкр-н

22,86

50,13

67,25

59,33

7-й мкр-н

43,17

57,1

67,79

59,79

11-й мкр-н

29,12

55,03

64,00

56,88

12-й мкр-н

41,08

46,31

75,42

62,86

Улица Шахтеров

57,24

79,71

88,47

77,07

Улица Геологов

62,11

88,30

93,37

90,28


Анализируя полученные результаты мы пришли к следующему заключению. Наибольшее пылевое загрязнение характерно для июля месяца, а наименьшее для апреля. Данный факт объясняется, по-видимому, не только выносом пыли со хвостохранилищ АО «Костанай минералы» но и фоновой запыленностью воздуха в летние месяцы вследствие открытости почвенного субстрата как при проведении сельскохозяйственных работ, так и в условиях естественных ненарушенных земель для пылевой эрозии [13].

Однако распределение концентрации пыли внутри отобранных районов города косвенно указывает на влияние хвостохранилищ на уровень пыли в атмосферном воздухе города Житикары.

Так, наибольшие концентрации пыли осевшей на липкие ленты характерны для улицы Геологов - 93,7 мг/см2 в июле месяце и для улицы Шахтеров - 88,47 мг/см2.

Наименьшие концентрации пыли на липких летах характерны для 5 микрорайона и 7 микрорайона - 67,25 мг/см2 и 67,79 мг/см2 в июле соответственно.

-й и 12-й микрорайоны имеют средние концентрации пыли так для июля месяца в 11 микрорайоне концентрация пыли 64 мг/см2, а в 12 микрорайоне в этом же месяце концентрация пыли была равна 75,42 мг/см2

Таким образом, мы пришли к следующему заключению, несмотря на фоновое пылевое загрязнение хвостохранилиша АО «Костанай минералы» оказывают значительное влияние на уровень концерации пыли в атмосферном воздухе г. Житикары, косвенным подтверждением чему служат высокие концентрации пыли на липких лентах в районных приближенных к промышленной зоне АО «Костанай минералы».

Из данных таблиц видно, что самыми запыленными являются улица Шахтеров и улица Геологов, так как они находятся ближе всего к исследуемому источнику пылеобразования - отвалам.

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).

Таблица 17. Динамика заболеваемости по г.Житикара

Заболевания

Годы

 

2009

2010

2011

Общее количество диспансерных больных

13 420

13 491

13 568

Туберкулез

737

738

745

Заболевания сердца

23

19

17

Онкозаболевания

411

561

853

Анемия

338

342

357

Бронхиальная астма

36

41

64

Острая пневмония

106

164

276

Пневмония

61

107

119


Из таблицы 8 видно, что в г. Житикара с 2009 по 2011 год включительно наблюдается рост людей болеющих респираторными, легочными, аллергическими, сердечно-сосудистыми, и другими заболеваниями. Кроме того, в городе наблюдается рост количества онкологических заболеваний (рисунок 6).

Данные городской медицинской статистики указывают, что общая заболеваемость населения Житикаринского района с 2009 по 2011 год выше средней по области, в том числе детская - на 25%. Довольно высоким является уровень онкологических заболеваний.

Увеличение количества заболеваний дыхательных путей, а также рост количества простудных заболеваний мы связываем с неблагоприятной экологической обстановкой города, которая во многом зависит от изучаемого нами объекта - отвалов АО «Костанайские минералы». Для того, чтобы выяснить, причины роста заболеваний в городе, нами был исследован физико-химический состав отвалов АО «Костанайские минералы».

Так как период полураспада волокон хризотила составляет от 7 часов до 14 дней. Хризотил достаточно быстро выводится из организма человека и не может стать причиной тяжелых заболеваний при контролируемом использовании [24].

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.

Анализируя концентрации пыли в снегу ряда районов г. Житикары в холодное время года нами были отмечены следующие факты: наибольшее значение концентрации пыли характерно для улицы Буровиков, так наивысшая концентрации пыли в снежной массе на данной улице была зафиксирована в феврале 2012 года 1,32 г/см3, в остальные месяцы холодного времени года концентрации пыли в рассматриваемом районе также достигали значительных значений, а так как данный район довольно близко располагается от промышленной зоны АО «Костанай минералы» то достаточно высокие концентрации пыли в рассматриваемом районе города по-видимому можно объяснить определенной деятельностью рассматриваемого предприятия

В результате анализа концентраций пыли на липких лентах в весенние и летние месяцы нами отмечено что наибольшие концентрации пыли осевшей на липкие ленты характерны для улицы Геологов - 93,7 мг/см2 в июле месяце и для улицы Шахтеров - 88,47 мг/см2., также расположенных в непосредственной близости от промышленной зоны АО «Костанай минералы», а следовательно данное предприятие наряду с естественным фоновым летним повышением содержания пыли в воздухе вносит непосредственный вклад в загрязнение воздуха в городе Житикара.

В процессе анализа уровня заболеваемости взрослого населения, на основе доступных данных за 2009-2011 годы, нами отмечается рост онкологических заболеваний, а также заболеваний органов дыхания, что в какой-то степени подтверждает негативную экологическую обстановку в рассматриваемом городе.

Предложения по улучшению экологической обстановки в г.Житикара.

Так как АО «Костанай минералы» является градообразующим предприятием, то закрытие данного предприятия, как одна из мер улучшения экологической обстановки в городе окажет губительное влияние на социальный и экономический уровень населения города, и вызовет серьезный социальный кризис, то необходим принять другие менее радикальные меры, имеющие несомненную эффективность.

Во-первых, это сокращение горной массы. Для сокращения горной массы (площади отвалов) имеются ряд уже разработанных путей их вторичного использования и переработки.

1. Без какой - либо переработки содержимое отвалов пригодно для балластировки железнодорожных путей, как наполнитель для асфальто-дорожного покрытия, крупнозернистая посыпка для мягкой кровли.

2. Возможно разработать схему вторичного обогащения отходов асбестовых руд позволяющая ежегодно на Джетыгаринском месторождении хризотил - асбест; дополнительно извлечь следующее количество промышленных продуктов:

а) Магнетитовый концентрат, пригодный для производства железа - 28,8 тыс. тонн.

б) Товарный хромитовый концентрат - 4,147 тыс. тонн.

в) Никелевый концентрат в виде сульфидов - 1,7 тыс. тонн.

г) Диопсидовые пески - 34 тыс. тонн.

д) Оливин-форсеритовые пески - 50,9 тыс. тонн.

е) По предварительным расчетам из ежегодных отходов обогащении Джетыгаринского месторождения хризотил - асбеста можно извлечь также около 300 кг золота [13,25].

Во-вторых необходимо увеличить полосы лесонасаждений между городом и рудником и хвостохранилищем АО «Костанай минералы», данные посадки позволят задержать ряд пылевых масс, а также уменьшить скорость ветра что несомненно скажется на концентрации пыли в воздухе города [26, 27].

В-третьих, провести планомерную рекультивацию хвостохранилищ АО «Костанай минералы», с высадкой растений, способных адаптироваться к неструктурированной почве, и снизить с помощью корневой системы ветровую эрозию отвалов [28].

Список использованной литературы

1 Брагина Т.М., Брагин Е.А. и др. Физическая география Костанайской области. Костанай, 1995г. С. 3-24.

2       Лесников А. А. Соломенцева Л. М. Отчет об экспедиционном обследовании загрязнения природной среды. Г. Житикара. 1990-1991г. 26с.

         И. А. Рыбьев. Строительное материаловедение 2-е изд. М., 2004. 96с.

         Исидоров В.А. Введение в химическую экотоксикологию. Спб. 1999. С. 177-194.

         Харитонова Е.Б., Фомкин Р.Н. Профессиональные заболевания. М. 2005. С. 114-123.

         А. Э. Макаревич. Заболевания органов дыхания. М., 2000,

         Артамонова В.Г., Фишман Б.Б. Силикатозы: Особенности медицины труда, этиопатогенез, клиника, диагностика, терапия, профилактика. М., 2003.

         Джафаров Н.Н. Хризотил - асбест Казахстана. Алматы. 1999. 68 с.

         Глазовская М.А. География почв с основами почвоведения, М., 1995 г.

         Безуглая Э.Ю. Метеорологический потенциал и климатические особенности загрязнение воздуха городов. Л. 1980. 56 с.

         Джафаров Н.Н., Джафаров Ф.Н.. Полезные ископаемые Жетыгаринского рудного района (Костанайское Зауралье). 1998. 124 с.

         Джафаров Н.Н., Джафаров Ф.Н.. Комплексное использование отходов обогащения Джетыгаринского месторождения хризотил - асбеста как источник повышения эффективности производства.1999. 68с.

         Дейнека в. К. Бекмагамбетов Б. И. «Оценка фактического воздействия добычи и переработки асбестовых руд Житикаринского месторождения на окружающую среду», г. Житикара. 2003г. С. 188-192.

         А.И. Байтелова. Источники загрязнения объектов окружающей среды: Методические указания к лабораторным и практическим занятиям. - Оренбург: 2003. 47с.

         Филатов С.С., Борьба с пылью и газами на карьерах М.: Недра, 1973

         Руководство по контролю загрязнения атмосферы. Спб., 1998г.

         Гудериан Р. Загрязнение воздушной среды. М., 1979 г., - 486 с.

         Сальников С.Е. Комплексные карты охраны природы. М., 1990г., 120 с.

         Феленберг Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию. М. 1997. - 332 с.

         Присный. А.В. Экология. Белгород, 1999 г - 64 с.

         Зырянов В. А., Свергунов П. В. Фракционный состав и природное свойство хризотил-асбеста. Хау Д.М. Факторы окружающей среды и болезнь. М., 1979. - 304 с.

         Струман В.И. Основы экологического картирования. Ижевск, 1995 г., - 356 с.

         Зырянов В. А. О принципах типизации руд хризотил - асбестовых месторождений.

         Уманец В. И. Жуматаев Б. А. К вопросу экологизации горного производства. Житикара. 2003. 74 с.

         Н.В. Вольф. Очистка и рекультивация промышленных выбросов. М.,1981. С. 63-66.

26

Похожие работы на - Характеристика изучения залежей асбестовых руд в окрестностях города Житикары

 

Не нашли материал для своей работы?
Поможем написать уникальную работу
Без плагиата!