Закономірності розповсюдження токсичних елементів, оцінка та прогноз токсичності продуктів видобутку та відходів переробки антрацитів Донбасу

Взагалі найбільш токсичні продукти видобутку та відходи переробки вугілля розташовані вздовж південної (пласти h7+h7в, h8+h8в, h10+h10в та шахтні поля) та в центральній (шахтні поля) частинах Боково-Хрустальського, вздовж південної (пласти h8+h8в, h10+h10в та шахтні поля) частини Должансько-Ровенецького, найменш – уздовж північної (пласти h7+h7в, h8+h8в, h10+h10в та шахтні поля), південної (пласти h8+h8в, h10+h10в та шахтні поля) та в центральній (шахтні поля) частинах Боково-Хрустальського, вздовж північної (пласти h7+h7в та h8+h8в), південної (шахтні поля) та в центральній (шахтні поля) частинах Должансько-Ровенецького вугленосних районів.

 

 

Дисертаційна робота є закінченим самостійним науковим дослідженням, в якій на підставі теоретичних та експериментальних досліджень вирішене актуальне завдання з оцінки та прогнозу токсичності продуктів видобутку та відходів переробки антрацитів Донбасу, що дає можливість підвищити безпеку використання продуктів видобутку та відходів переробки вугілля та знизити забруднення навколишнього середовища. 

При виконанні дисертаційної роботи були отримані такі наукові та практичні результати. 

Наукові результати. У гірській масі, вугіллі та золі вугілля виявлені такі токсичні елементи, як ванадій, літій, марганець, миш'як, свинець, фосфор, хром і сурма, у гірській масі та золі вугілля – берилій, вісмут, кобальт, мідь і молібден, у вугіллі та золі вугілля – цинк і нікель, у гірській масі та вугіллі – ртуть, у вугіллі – ніобій. У гірській масі шахтопластів та шахт найбільш розповсюджені миш'як, хром і свинець, у вугіллі – ртуть, літій і свинець, у золі вугілля – миш'як, молібден і хром. Кількість і вміст токсичних елементів, за винятком ртуті, у золі зростає. Середня кількість токсичних елементів у гірській масі шахтопластів, шахт і холдингових компаній становить 7, 5 – 4, 0 – 1, 3, у вугіллі – 6, 5 – 3, 5 – 0, 8, у золі вугілля – 14, 0 – 14, 0 – 10, 3. Кількість берилію, миш'яку та сурми у вугіллі вища, ніж у гірській масі, а ванадію, вісмуту, марганцю, нікелю, ніобію, фосфору та цинку – нижча. У північно-західному напрямку вздовж Головної синкліналі Донбасу в продуктах видобутку та відходах переробки вугілля змінюється склад токсичних елементів (у вугіллі з’являється ніобій та сурма, у золі – сурма), зростає кількість (у шахтопластах від 7, 3 до 12, 3, у шахтах від 6, 7 до 9, 3, у холдингових компаніях від 3, 3 до 5, 0), стрічання (у шахтопластах від 34, 9% до 42, 3% та в шахтах від 28, 2% до 52, 7%) токсичних елементів, підвищується вміст ванадію, літію, марганцю, міді, нікелю, свинцю, фосфору та цинку. Літофільні та сидерофільні токсичні елементи привнесені до вугленосної товщі на стадії седіментогенезу (кам’яновугільний період), перерозподілені на стадіях діагенезу-епігенезу (кінець палеозою – початок мезозою). Під час тектоно-магматичної активізації (мезозой – початок кайнозою) мало місце привнесення халькофільних елементів та літію. 

Для гірської маси, вугілля, золи вугілля, продуктів видобутку та відходів переробки вугілля шахтопластів, шахтних полів та холдингових компаній встановлені типоморфні показники токсичності (загальна кількість токсичних елементів, загальна та середня суми питомих частот стрічання, загальна та середня суми кратностей перевищення гранично допустимих концентрацій, вміст миш'яку та його роль серед інших токсичних елементів, хімічний склад токсичності – тип, клас та підклас). Закономірність модифікацій показників токсичності від шахтопластів до холдингових компаній полягає у зниженні різниці між крайніми значеннями показника. 

У гірській масі шахтопластів, шахтних полів та холдингових компаній переважає миш’яковий тип, хромово-свинцевий класи та свинцево-ртутний підкласи, у вугіллі – літієво-ртутний типи, ртутно-літієвий класи та хромово-марганцевий підкласи, у золі вугілля – миш’яковий тип, молібденовий клас та хромово-свинцевий підкласи, у продуктах видобутку й відходах переробки вугілля – миш’яковий тип, свинцево-молібденовий класи та молібденово-свинцевий підкласи токсичності. 

Практичні результати. Запропонована методика кількісної оцінки токсичності, що заснована на визначенні таких показників токсичності, як загальна кількість токсичних елементів, загальна та середня суми питомих частот стрічання, загальна та середня суми кратностей перевищення гранично допустимих концентрацій, вміст і роль найбільш розповсюдженого токсичного елемента серед інших, хімічний склад (тип, клас та підклас) токсичності. Значення токсичності пропонується подавати у вигляді формули або графічно. Складений кадастр токсичності гірської маси, вугілля, золи вугілля, продуктів видобутку та відходів переробки вугілля шахтопластів, шахтних полів та холдингових компаній. 

 За запропонованою методикою побудовано 128 прогнозних карт токсичності гірської маси, вугілля, золи вугілля, продуктів видобутку та відходів переробки вугільних пластів h7+h7в, h8+h8в, h10+h10в та шахтних полів як за окремим показником токсичності (загальна кількість токсичних елементів та ін.), так і за сукупним показником, встановленим як середнє значення (середній рейтинг) усіх врахованих показників. Найбільш токсичні продукти видобутку та відходи переробки вугілля розташовані вздовж південної (пласти h7+h7в, h8+h8в, h10+h10в та шахтні поля) та в центральній (шахтні поля) частинах Боково-Хрустальського, вздовж південної (пласти h8+h8в, h10+h10в та шахтні поля) частини Должансько-Ровенецького, найменш – уздовж північної (пласти h7+h7в, h8+h8в, h10+h10в та шахтні поля), південної (пласти h8+h8в, h10+h10в та шахтні поля) та в центральній (шахтні поля) частинах Боково-Хрустальського, вздовж північної (пласти h7+h7в та h8+h8в), південної (шахтні поля), та в центральній (шахтні поля) частинах Должансько-Ровенецького вугленосних районів. 

За сукупним показником токсичності виконана оцінка гірської маси, вугілля, золи вугілля, продуктів видобутку та відходів переробки всіх шахтопластів, пластів h7+h7в,