当前的世界环境

介绍

煤炭通常被称为印度的黑金，是印度商业能源生产的重要组成部分，广泛用于电力工业发电。然而，与其他化石燃料相比，煤炭污染更严重，能源效率很低。¹此外，它的运输和燃烧有有害的后果，由印度社会和世界各地的人民承担。印度研究人员已经对其中一些影响进行了调查，但这些间接和深远的影响尚未得到适当处理。对生态系统、人类健康、生物多样性和水环境的影响包括其中一些影响。²

煤炭在矿区的搬运和加工以及运输到发电站都会破坏环境。²各种方法已被用于评估煤炭对人类健康和环境的影响。^3.一些国际研究也对煤矿开采和运输的外部成本进行了尝试。^{4、5、6、7}有大量的研究研究了采矿的累积和社会影响，^8,9.燃烧床的潜在健康影响，¹⁰对澳大利亚妇女的影响¹¹癌症风险¹²以及碳足迹和生态足迹。¹³然而，印度缺乏试图研究和量化煤矿开采的集体和渐进影响的研究。关于煤炭开采的辅助影响及其对温室气体排放的贡献的文献很少。本文旨在强调需要对煤炭开采的可量化和可测量的外部性有更深入的理解。

方法

采用特定的关键词检索方法，使所收集的论文具有典型化和指导性。谷歌scholar是选择的搜索引擎，自定义搜索每十年进行一次，1970-1980年，1981-1990年，1991-2000年，2001-2010年和2011-2015年。最初使用的搜索词是“煤矿开采”、“煤矿开采及其影响、印度研究”和“煤矿开采的影响”。检索《谷歌Scholar》前50页，收集相关论文。与整体综述相关的结果文献被包括在论文计数和分发中。

分析和分析了从关键字搜索收集的论文。还使用了所有纸的子参考。仅考虑同行评审条款，这导致了87项研究的最终选择（表1）。根据研究设计，所解决的参数和使用的技术进行分析纸张。目标是识别所解决的关键问题，并且使用的方法但没有详细讨论每份纸张报告的结果。从个别研究的批判分析开发了十三类类别，作为分类研究的一种方式（表1）。通过专注于研究重点的主题和主题，将个别论文置于不同的类别中。

表1：收集的论文摘要

结果和讨论

研究趋势

随着时间的推移，论文发表总量总体呈上升趋势，呈上升趋势，如图1所示。1970年至1980年没有关于采矿影响的研究报告。在1980年至1990年间，几乎没有发表过相关研究。这一趋势在2001-05年有所下降，但自2006年以来相关出版物的数量有所增加。

自20世纪90年代以来，环境影响、空气质量、水质和土地利用变化研究是唯一在研究中表现良好的类别。事实上，环境影响和空气质量是1986-1995年的主要研究重点。从1996年开始，土地利用变化研究和土壤影响也变得重要起来。土地利用变化研究表明，自2010年以来，土地利用变化的存在相当一致。从图1可以看出，直到1997年才有关于植被影响的研究，但在1998年、2006年、2009年和2014年只有很少的研究。

图1：1986 - 2014年纸张数量的总分布。 注:SE =社会经济，SD =可持续发展， AMD =酸性矿喷射和LU / LC =土地使用/陆地覆盖。 点击这里查看图

侧重于空气污染、水污染、土地利用模式和环境影响的研究最具代表性，而侧重于土壤、森林和人类健康的研究较少。土地利用变化研究的代表性迅速增加。关于社会经济影响的研究很少。此外，大多数研究使用基于实验室的分析方法，而土地利用模式和森林影响研究则基于基于遥感的分析。

环境影响研究发现，这些年来环境影响的分布相当一致。事实上，它比其他任何研究类别都有更大的代表性。空气质量和水质的研究似乎也相当一致，如图2所示。然而，从表1可以看出，空气质量研究比水质和除土地利用变化外的所有其他类别具有更强的代表性。对森林和人类健康的影响很少。关于农业、社会经济条件、微生物有机体的研究也很少出现在文献中。土壤影响研究论文明显多于关于水质、森林和人类健康的论文，但其代表性低于空气质量和土地利用变化研究(表1)。

图2：每个类别的纸张总量 从2007 - 2014年出版。条形图表示最大值 和给定年份的最低纸张。 点击这里查看图

有关关键问题

环境影响评估

大量的研究人员已经集中在估计环境影响和整个生态系统的影响。^{14、15、16、17、18、19}Ghose用(1989)^20.研究了贾里亚煤田采矿的影响，并计算了陆地利用和相关特征的高负值的整体影响指标。dasgupta.等(2002）²¹在Ghosh，1991年召开生态角度的影响²²和Vagholikarin 2003²³研究了地下采矿的整体环境影响。已解决开放铸造矿业业务的环境影响。^{24日,25日,26日}艾哈迈德等(2014)²⁷在Asokan期间，研究了那些与人口健康特别相关的环境参数等(2005)²⁸研究了煤燃烧残留物对环境的影响。采矿业不可逆转地破坏了自然环境和附近的社区。因此，我们有必要对导致环境方面的一个或多个问题的所有与采矿有关的活动有完全的了解。^29、30

空气质量

释放甲烷，氮氧化物和二氧化硫等有毒气体污染周围空气，因此劣化了空气质量。这些也是导致全球绿色房屋气体排放和地球的整体变暖的主要气体。自1989年以来有许多研究^31-41.关于煤矿业务的空气质量影响，其中大多数由Ghose和Majee报道。^42-52露天采矿作业如搬运和运输会产生大量大小不一的粉尘⁵²是地表采煤区大气污染的主要来源。这些粉尘颗粒和气体污染物一旦释放到大气中，就会对煤矿工人以及附近的农业地区、牛、牲畜和居民造成直接和潜在的威胁。这些污染物的有害影响可能会因该地区当前的气象条件而加剧。⁵³覆盖层倾卸和煤矸石有时会点燃将不需要的气体自发释放到大气中，这反过来影响空气质量为大量限制。

土地利用/土地覆盖

大部分的研究都是由不同的工作者报告的^{18,20,53,54,55}关于采矿对景观的影响。普拉卡什和古普塔(1998)，拉索尔和赖特(1993)^56、57指出采矿与土地利用的变化有关。矿业及其相关产业是灾难性的，不利于土地利用模式，⁵⁵特别是露天开采，在开采前后都对土地利用格局产生了深刻的影响。2010年以来，土地利用与土地覆被变化研究一直主导着煤炭开采研究。所有的研究都指出了森林覆盖率的显著下降^55岁,58由于不受管制的采矿活动^59.和砍伐森林。⁶¹这是Kumar和Pandey的研究^62.透露，煤炭开采的增加导致土地利用的变化，主要是农业和森林地区的消耗。对土地使用实践的详细了解对于了解土地利用模式，其动态和对土地管理和规划的动态和影响至关重要，以及政策制定和基础设施发展举措。

水的质量

关于露天矿开采对水质影响的研究是最早报道的。^63,64.Meghalaya煤矿矿井水质效应研究^65.据透露，煤矿开采增加了毒性水平，以至于水完全不适合农业和人类消费，甚至对当地的动植物有很高的毒性。结果，以前充满生命和生物多样性的水体现在已经失去了水生生物，不再发挥它们在生态系统中作为生命支持者的作用。降解水现在由高浓度的硫酸盐离子、有毒重金属、高生物需氧量(BOD)和高电导率组成。根据Gaurav和Khan (2014)^66.谁分析了季风的地表和地面水和达克拉·罗契矿业项目的季风季节，采矿区遭受了高度污染的水，浓缩浓度，如浊度，镁，硬度和碱度的浓度，高于指定和允许的限制四季。有关地下水质量评价有一些最新研究。^{67 - 69}

土地退化

地表煤炭开采业务及其所有相关活动将土地降至相当大的限制。研究了煤矿因煤炭造成的土地损害。⁷⁰在开放的铸造挖掘业务期间挖掘大面积土地，以提取矿物矿石。^59.在预先采矿覆盖物中，大量森林与丰富的顶部土壤丢失，并被不良废物所取代。这种覆盖层是行业的浪费，因此通常在矿区内倾倒并收集，以及有时候在公共土地上。覆盖层材料是不稳定的，并导致附近的土地的有害影响和退化。因此，由于地形，山体滑坡和土壤侵蚀的变化，降级的土地遭受了改变排水模式的问题。Akram和Khan.^71.通过对比分析发现，随着矿区的扩大，密林逐渐变成了开阔林、灌木林地和采石场。开放的灌木林地、挖掘的垃圾场和人类住区的增加，而农业用地转为荒地的减少。对土壤的影响已经被许多工人研究过。^72-77Ghose（2004）^78.据报道，东部煤田开放铸造矿业运营因土壤肥力的变化。随着地下矿山的比较，表面矿面造成更多污染，因为它们会产生大量的废物。

生物多样性

采矿业务在森林区域的第一和直接影响是森林驱逐，这改变了食品可用性和野生动物栖息地。Kumar和Pandey（2013）^62.注意到，在一些煤矿，森林覆盖完全丧失给采矿企业。另一方面，现有的森林受到各种人类干扰，如为满足燃料木材需求而砍伐树木、农业扩张到森林地区以及由于环境污染而减少植物群的更新。根据Gaurav和Khan (2014)，^66.大规模的采矿导致了大规模的森林砍伐和森林地区向非森林地区的转变。煤尘还会附着在植物的叶子上，影响植物的生长。Charak等(2009)^79.研究了Jammu和Kashmir的喀克拉特地区Moghla煤矿周围煤矿对生态学的影响，物种丰富和丰富。该研究表明，开放式煤炭开采活动对物种分布的定性以及定量参数影响。因此，大规模，采矿操作通过改变物种组成来改变生物多样性。Malviya.等(2010)^59.研究了恰尔肯德邦博卡罗煤矿区的生境多样性。他的结论是，虽然完整的森林可能能够抵御采矿和开发的影响，但破碎的森林不太可能抵御这种入侵。然而，在这方面的研究报道很少。间接的基础设施开发活动，如道路和新的管道路线的建设，导致栖息地破碎，并开放了偏远地区的可达性。一项研究^94.得出结论，森林的退化是开放铸造矿业的主要外部性之一，尚未正确解决，因此需要在即将到来的日子里彻底关注。

酸性矿山废水

煤矿酸性废水是煤矿工业面临的最严重的环境问题之一。黄铁矿和硫化物矿物的赋存是造成矿井酸性水的主要原因。在开采过程中，煤层及其周围地层被破坏。因此，这些硫化物矿物暴露在空气和矿井水中，由此产生的氧化和水解导致酸性矿井排水。Equeenudin等,2010年⁸⁰据报道了酸性矿区排水的详细地球化学表征及其对Makum煤田地区各种小溪，河流和地下水的水质的影响。一篇审查文章^81.介绍了矿山酸性废水产生的一般化学性质及其对环境的影响。贾马尔等（1991）^82.曾报道了开放铸造煤矿业务的酸性矿山排水组分。

健康和社会

煤矿煤炭的社会和人体健康影响据报道了很少的研究。Kumar.et al。（2012）^83.使用高分辨率卫星数据来研究哈瓦里亚煤田的风险解决区域。他得出结论，由于矿井火灾和土地沉降，大多数定居点都有很高的风险。此外，表面挖掘构成了潜在的威胁，因为频繁的矿山火灾和不稳定的岩石随后降低了土地生产率。

报告的最早研究是对物理和文化环境的影响。^84,85,86矿工人员不断地暴露于高浓度的灰尘和气体，并升高噪音水平，从而构成对其生活的威胁。除此之外，由于采矿活动等爆破和钻井作业等空气中的空气中的悬浮颗粒事项，它们也易于呼吸系统疾病。一些活动，如钻孔，爆破，装卸材料，覆盖层。这些颗粒物质的效果可能根据曝光时间和空气中颗粒的浓度而变化。^87.研究完成了辛格等2010^93.得出结论，矿山工人患有各种类型的皮肤和呼吸问题，这损失了整体健康，生活水平和工作能力。此外，高噪音水平和振动往往会影响野生动物而不是人类。⁵⁵由于爆破/钻井操作泄漏的污染，当地人口的健康也受到影响。⁵⁴Senapaty和Behera (2012)^85.在印度奥里萨邦的IB-valley煤田中，煤和地下水的微量元素含量都很高。他还研究了这些对人类健康方面的可能影响。

其他

已处理的其他问题包括微生物研究、可持续发展、洪水灾害和对农业的影响。Kundu和Ghose (1997)^72.研究了Chikattur的煤矿微生物影响等(2009)^88.研究了印度采矿部门的不同方面，以期促进可持续发展。在印度Erai流域进行了一项分析，以调查煤矿开采相关过程(如超载倾倒)是如何导致洪水的。^89.米什拉(2008)也研究了奥里萨邦煤矿矿区附近的农业生产力。^90.研究表明，由于采矿，农业生产率显著下降。他们还观察到，从事农业的人改变了他们的职业，从事与采矿有关的工作。

煤矿开采影响评价方法

分析和实验室

使用两组宽的方法：（1）基于分析和实验室和（2）基于遥感。大多数早期研究使用了分析和实验室的方法，而后期的研究更加专注于基于遥感的评估。

遥感

遥感和地理信息系统是查明和估计采矿活动造成的森林砍伐和退化程度以及研究长期以来景观动态格局的最可靠技术。^91.以卫星为基础的数据提供了评估土地利用格局的永久和真正的手段，这些格局可用于核查和重新评估地雷的影响。^91.由于大多数矿山位于难以接近和恶劣的地形，因此遥感在收集采矿影响信息以及快速的空间和时间监测方面具有巨大的应用价值。^92.有很多研究试图利用卫星数据和空间分析来检测土地利用的时间变化。这些研究综述见表2。

表2：遥感和基于GIS的研究。

社会经济调查

在上个世纪，与采矿有关的活动带来了严重的健康风险和社会生态不稳定。辛格和朋友^93.在何思区的一些选定矿区进行了现场调查。他们使用了结构化问卷来收集有关随机矿工和生活在矿区居住的家庭头的健康状况和社会经济影响的信息。

挑战和未来的研究

解决改变的驱动程序

煤矿项目是直接和间接土地利用变化的主要致病因素。直接变更/直接驱动器是指用于煤矿的实际土地的变化，如表3所示，而间接变化/间接司机包括在一个地方开采煤炭的另一个地方发生的变化。道路网络等间接变化往往负责煤矿的广泛影响。另一方面，直接改变明确地影响整个生态系统。^94.间接驱动是非常分散的，它们通过影响其他直接驱动来发挥作用。到目前为止，针对这一问题的研究很少。如表3所述，有一些直接和间接的驱动因素可以影响煤炭开采和加工引起的土地利用变化。

表3:采矿导致土地利用变化的直接驱动因素及其影响

影响影响的定量评估

化石燃料等煤炭等资源是最大的，最容易进入，它们的快速消耗增加了化石燃料挖掘的生态影响。恒定化石燃料生产需要更多的土地和水，更多的废物生产和增加能量输入。这与考虑给定量的化石能源可能导致环境和生态系统有关。在评估替代能源策略时，给定量的有用化石燃料能量的生态和环境影响的增加是一个相关的考虑因素。^94.到目前为止，已经尝试了非常少的研究，并且需要与表3中所示的每个间接方面进行更多地研究3.缺乏评估煤矿浅表成本及其对电力的物品的文章站定量地。

采矿影响建模

通过生物地球化学和生物地球物理过程对矿业相关土地利用驱动因素的影响机制研究较多，但涉及建模过程的研究较少;因此，有必要通过建模和模拟，同时考虑生物地球化学和生物地球物理效应，更加关注采矿效应如何运行。还需要进行情景分析和预测建模，以便制定有效的采矿和缓解战略。

土地利用变化速度

多年来，多年来的不同土地利用率的变化率尚未在许多研究中得到解决。有一项研究试图评估1990 - 2009年时间期间Shurugwi区的土地利用变化率。本研究还试图探讨内在的地理变化，变化幅度，并辨别对变化的影响因素。相对较少的研究试图使用卫星数据与空间分析结合使用卫星数据记录土地变化动态。

矿区气候变化

以煤为燃料来源的发电厂是二氧化碳(CO .)的最大排放源₂）.大约三分之一的二氧化碳排放来自燃煤。因此，煤炭是对气候和地球的最大威胁。与煤炭运输相关的温室气体(GHGs)包括CO₂, CH_4.和N₂O(一氧化二氮)。甲烷(CH_4.）主要温室气体与煤矿有关，当煤接缝被切割用于煤萃取时释放。环境影响评估应包括在矿业项目寿命期间需要的机器和车辆的排放量的定量估计。需要研究专注于采矿诱导的绿色房屋气体排放，全球变暖和气候变化。

可持续发展

与自然和生态系统产生的损失相比，煤炭开采产生的经济效益极低。^95.矿业企业对社会和环境的重视程度很高，对经济的重视程度较高。因此，要实现可持续发展，必须在这三个相互关联的因素之间取得平衡。采矿业必须对各种可持续性挑战作出反应，并解决其可持续性问题。^96.这需要广泛和详细的煤矿可持续性成分研究。

结论

通过回顾被引用最多的文献所显示的趋势表明，自1986年以来，研究的数量一直在相对一致地增加。尽管存在差距，但这项研究无疑引起了人们对煤矿开采潜在的和已实现的威胁的关注。大多数研究集中于直接受采矿影响的环境参数。这些研究没有观察影响深远的影响和可能受到间接影响的土地利用因素。没有研究评估影响的定量方面，不同司机之间的联系，以及一个司机对其他司机的影响的定量估计。现有研究的局限性在于缺乏综合的方法和相互关联的变化。由于采矿，缺乏模型研究及其影响。还需要处理森林和各种土地利用部门因采矿贡献而易受全球气候变化影响的问题，以便建立对变化中的气候的复原力，并制定缓解和适应战略。

根据IPCC 2007，^97.煤炭仍然是全球能源供应的领先和长期来源之一，直到存在自然可用的经济资源。因此，在整个采矿过程中，应评估对生物多样性的直接，次要和累积影响。

承认

作者承认Ramesh Krishnamurthy博士从印度野生动物学院的贡献通过他宝贵的建议在提升论文中。我们还感谢匿名审稿人的珍贵意见和建议。

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