当前世界环境

介绍

现在的采煤工业采用了现代化的技术和强大的、高容量的机械，以提高采煤能力为代价，向大气中排放大量的粉尘、气体等，从而降低空气质量。这些污染物不仅对矿工有有害影响，而且根据气象条件，对附近地区的人类住区、农业用地和牲畜也有有害影响。

颗粒物是煤矿开采及其处理作业中主要的污染物。空气中的微粒和相关的微量金属被发现是急性和慢性不良健康影响的主要原因(Prieditis和Adamson, 2002;Magas等人，2007年;Wild et al.， 2009)。一些流行病学研究表明，空气中的颗粒物与死亡率升高之间存在重大联系(Pope, 2000;沙,2009)。由于地质、矿物学、地形和许多其他因素的不同，煤炭的提取和加工技术对每个地点都非常具体。通过这项研究，重点提供了贾里亚煤矿露天矿空气质量方面的显著信息/特征。

研究区域描述

Rajapur OCP(公开投煤项目)是Bharat焦煤有限公司(BCCL)在Jharia煤田第七集群的重要OCP之一(图1)。BCCL是印度煤炭有限公司的子公司，在贾坎德邦和西孟加拉邦运营。它的运作范围超过305公里²在Dhanbad, Bokaro和Burdwan地区。采矿作业分布在两个煤田，即Jharia煤田和Ranigunj煤田。2010- 2011年，BCCL的煤炭产量为2904万吨。第七组包括12个采矿租约，14个地下/露天矿山。该集群的总租赁权为2127.70 Ha。它位于JCF的中东部。它位于纬度之间⁰47 ' 00 "到23⁰北纬43尺10寸86⁰22'54.6'到86⁰E.星团有很长的火灾和下沉历史。

图1:Jharia煤田分布图 点击这里查看图

材料和方法

2014年夏季，在Jharia煤田的Rajapur OCP进行了环境空气质量监测。根据IS 5158 Part-XIV(2006)的标准，采样时间为24小时，每周两次，夏季持续4周。

对SPM和PM的估计进行抽样₁₀在可呼吸粉尘取样器的帮助下，使用热电制冷气体取样器(Envirotech制造)。采样器的流速保持在1.1-1.3 m^3./min为可吸入颗粒物，0.5和0.2 lpm为SO₂和氮气（NOx）的氧化物分别。可吸入的粉尘采样器（APM 460 NL）使用旋风器的增强型模型，以将较粗糙的颗粒与空气流分离，然后在0.5微米玻璃纤维孔径过滤器上过滤，这允许确定SPM和可吸入的部分悬浮的颗粒物质（RPM）。在旋风分离器分离器中收集的粗颗粒定量地在幽灵上转移并重量评估。粗糙和可吸入颗粒的量的总和使得在取样过程中收集的SPM质量。SPM浓度从SPM的质量计算和采样的空气总量。同样，对于PM_2.5,使用apm560微尘采样器(16.7 LPM)。在这里，环境空气允许通过百叶窗入口和WINS冲击器总成。粒径小于2.5微米的颗粒物沉积在46.2毫米的直径上。聚四氟乙烯滤纸。滤纸的最终重量和初始重量的差异，给出了粒径小于2.5微米的颗粒物的重量。PM的浓度_2.5被计算为沉积在过滤器上的灰尘的重量除以空气量的空气量。根据规定的采样选址标准，采样器安装在现场中是：5182部分IV，特别强调机器安全性和功率可用性。为了分析环境空气中的痕量金属，根据标准方法完成。在Teflon炸弹中进行酸消化。使用AAs（GBC Avanta）分析滤液以测定痕量金属。用于AA的不同痕量金属的检测限如下Fe（0.005ppm），Pb（0.01ppm），Ni（0.009ppm），Zn（0.005ppm），Cu（0.005ppm，Cd（0.004ppm），Mn 90.0015ppm）和Cr 90.003 ppm）。大气中的元素的浓度从以下关系中获得，

C(μg/m3) =消化样品中该元素浓度(μg/mL)/空气样品体积(m^3.）x用于分析的样品的总体积（ml）/百分比过滤区域。

结果和讨论

SPM、PM的平均浓度₁₀和下午_2.5浓度范围为294 ~ 965μg/m^3.，100至498μg/ m^3.85 ~ 296 μg/m^3.分别。所以₂NOx浓度为48.2 ~ 98.2μg/m^3.32.8 ~ 149.39 μg/m^3.分别。空气质量数据如表1所示。然后将观测到的浓度与国家环境空气质量标准(NAAQS, 2009)进行比较。政府环保部于2000年9月制定并公布的《现有煤矿和新煤矿环境空气质量标准(CMS, 2000)》也被认为是评价污染状况的标准。对比如图2至图6所示。平均点₁₀浓度均超过NAAQS (100 μg/m^3.）和CMS（300μg/ m^3.）.PM浓度高₁₀主要是由于不同的采矿活动以及在未铺砌的道路上运行车辆，包括道路材料，轮胎和制动衬里的磨损以及由于交通造成的湍流而重新悬架土壤材料（Barmpadimos等，2011; Bukowiecki等，2010）。下午_2.5浓度超过NAAQ（60μg/ m^3.）.PM的来源_2.5一般只限于车辆在已铺/未铺道路上的移动、车辆废气(以柴油为基础)、采矿活动，特别是钻探和爆破岩石。排放清单显示，重型柴油卡车排放的颗粒物占排气颗粒物的大部分(Sawyer et al.， 2000)。SPM浓度超过CMS允许水平(600 μg/m)^3.）.露天煤矿运输道路上的车辆运动被认为是地表煤矿排放的扬尘的主要来源(Cowherd, 1979)。所以平均₂浓度低于Naaqs（80μg/ m^3.)和CMS (120 μg/m^3.）.NO也是一样_X被发现在Naaqs上方（80μg/ m^3.)，但低于CMS (120 μg/m^3.）.煤矿开采过程中NOx的主要来源是车辆尾气、爆破作业等。在垃圾场和矿井火灾中，未经预谋的煤炭燃烧会释放出大量的氮氧化物。在燃烧过程中(高温下)，大气中的氮与氧结合形成NO_X当发动机是柴油机时，这种情况会加重。隧道试验结果表明，柴油机产生的NO是柴油机的5倍_X(Kirchstetter et al.， 1998)。

表1:空气质量数据

表2:夏季微量元素浓度水平

图2:PM的状态10与NAAQS相比，2009和CMS, 2000 点击这里查看图

图3:PM的状态2.5与NAAQS相比，2009年 点击这里查看图

图4:2000年SPM与CMS比较的现状 点击这里查看图

图5:SO现状2与NAAQS, 2009年和CMS,2000年相比 点击这里查看图

图6：NO的状态X与NAAQS, 2009年和CMS,2000年相比 点击这里查看图

粉尘样品微量元素分析(PM₁₀)，如表2所示。PM中的微量元素污染物₁₀可能是自然的也可能是人为的。几种微量元素(Pb、Cu、Mn、Co)被认为是生命所必需的。微量元素的来源可归纳如下:

铅(铅):可能是由于车辆排放的废气较多。这并不排除汽车燃料掺假的可能性。

镍(镍):可能是由于交通废气、旧车辆发动机部件的磨损和撕裂等。

砷:砷化合物可以是有机的，也可以是无机的。无机砷可引起急性、亚急性和慢性影响，可能是慢性的或系统性的。

Cu（铜）：这源于由于强制减速而佩戴车辆的制动垫（Hulskotte等，2006）。

Mn(锰):这可能是由于地壳灰尘，其中包括车辆悬浮的道路灰尘和风的侵蚀。

铁(铁):这是由于铁使用在制动衬里，导致其排放到周围的空气中。(Hulskotte et al.， 2006)

锌(Zn):这是由于车辆运动产生的轮胎磨损颗粒的痕迹(Birmili等人，2006;Wang et al.， 2006)

Cd(镉):Cd水平可能与汽油、机油、汽车轮胎的成分和这些材料的残留物以及交通密度有关(沙马和普拉萨德，2010)

铬(Cr):铬主要由不锈钢焊接时产生的烟雾排放(WHO.2000;Langard, 1994;Danielsen等人，1993)和车辆的刹车衬里和轮胎的磨损(Sadasivan和Negi,1900;Hopke,1980)。

然后将观察到的浓度与国家环境空气质量标准（NaAQs，2009）进行比较（图7-9）。测量的Ni浓度（0.06μg/ m^3.)均大于NAAQS极限浓度(0.02µg/m)^3.)，而砷和铅的测定浓度(4.320 ng/m^3.0.380µg/ m^3.发现）发现比NAAQs浓度为6.0 ng / m^3.1.0μg/ m^3.分别。

图7:2009年与NAAQS相比的Pb状况 点击这里查看图

图8：与NAQS相比，NI的状态与NAQS，2009年 点击这里查看图

图9：与NAAQS相比，2009年的状态 点击这里查看图

结论

该研究揭示了由于哈利亚煤田有关露天矿的各种采矿活动，产生了相当数量的微粒问题。颗粒物质的测量浓度（SPM，PM₁₀和下午_2.5)超过NAAQS, 2009和CMS, 2000标准。在重金属中，由于汽车尾气、汽车发动机部件的磨损和撕裂等原因，Ni的观测浓度超过NAAQS限值。然而，砷和铅的浓度却在允许的限度内。微量金属含量为Fe> Cu> Mn> Cr> Zn> Pb>Ni>Cd> as。由于缺乏任何现有的指导方针，其他微量金属的浓度无法进行比较。

承认

作者要感谢印度矿业学院环境科学与工程系为开展目前的研究提供了必要的设施。我们也感谢巴拉特焦煤有限公司的支持和鼓励。

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