煤礦環(huán)境中空氣污染及防治措施分析

王秀田

(忻州市生態(tài)環(huán)境保護(hù)綜合行政執(zhí)法隊(duì)，山西 忻州 034000)

引 言

我國是煤礦生產(chǎn)和使用大國，為了適應(yīng)人們?nèi)粘Ｉ詈蜕鐣?huì)工業(yè)的快速發(fā)展，我國每年都要開采大量的煤炭資源[1]。煤炭資源的開發(fā)利用為人們的生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了非常大的便利和動(dòng)力，但不可否認(rèn)的是，煤礦資源開采利用的同時(shí)也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題[2]。包括對(duì)土壤、水源和空氣的污染，對(duì)煤礦附近區(qū)域的群眾身體健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，不利于煤礦領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展[3]。所以，必須采取行之有效的措施來應(yīng)對(duì)煤礦開采中引發(fā)的環(huán)境污染問題，針對(duì)該問題，國內(nèi)外很多學(xué)者開展了大量研究，取得了一定的研究成果[4]。但這些研究主要集中在煤礦開采對(duì)土壤和水質(zhì)的影響，對(duì)空氣的污染情況研究相對(duì)較少[5-6]。本文主要聚焦煤礦環(huán)境中的空氣污染問題，結(jié)合實(shí)際情況提出對(duì)應(yīng)的防治措施，對(duì)于生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重要的實(shí)踐意義。

1 煤礦基本情況及大氣采樣方法

1.1 煤礦基本情況概述

某煤礦企業(yè)每年生產(chǎn)的煤礦資源達(dá)到了150萬 t左右，為本地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了非常重要的貢獻(xiàn)，提供了很多就業(yè)崗位，但煤礦生產(chǎn)過程也給本地區(qū)的空氣環(huán)境造成了不良影響。隨著我國對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求的日益嚴(yán)格，政府部門和煤礦企業(yè)都認(rèn)識(shí)到環(huán)境保護(hù)的重要性，采取了一系列措施對(duì)煤礦生產(chǎn)過程進(jìn)行治理。

1.2 煤礦大氣采樣分析

煤礦生產(chǎn)過程中對(duì)空氣造成不良影響的因素主要是粉塵。為了分析煤礦大氣的污染程度，本研究選取煤礦周圍空氣中的顆粒懸浮物作為研究對(duì)象，在該煤礦企業(yè)的辦公大樓和工業(yè)廣場兩個(gè)位置進(jìn)行大氣采樣并分析。表1所示為煤礦附近環(huán)境中大氣的采樣點(diǎn)及需要測定的污染指標(biāo)。采樣過程中要求無風(fēng)、晴天，避免大氣環(huán)境因素對(duì)采樣過程造成不良的干擾。采樣分析時(shí)間持續(xù)24 h，取平均值作為最終的結(jié)果，每個(gè)地點(diǎn)采樣3次。采樣過程中嚴(yán)格遵循國家標(biāo)準(zhǔn)GB 3095-2012 《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的要求。表1中，ρ(TPS)表示大氣中顆粒懸浮物的總量，ρ(PM10)、ρ(PM5)、ρ(PM2.5)分別表示粒徑小于10 μm、5 μm和2.5 μm的含量。

表1 大氣采樣點(diǎn)及污染指標(biāo)

大氣中不同等級(jí)的顆粒懸浮物測定方法遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ618-2011 《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測定 重量法》，使用的分析儀器設(shè)備為國產(chǎn)的QG-100型中流量多級(jí)顆粒物切割器，可以對(duì)大氣中的顆粒懸浮物進(jìn)行智能化分級(jí)采樣，根據(jù)顆粒懸浮物粒徑從小到大分為4個(gè)等級(jí)，依次為PM2.5、PM2.5～PM5、PM5～PM10、PM10～TSP。

2 環(huán)境中空氣污染特征分析

2.1 不同粒徑顆粒懸浮物的含量

按照國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的要求，對(duì)煤礦附近大氣中的顆粒懸浮物含量進(jìn)行測定，所得結(jié)果如表2所示。表2中所列數(shù)據(jù)為煤礦區(qū)域內(nèi)兩個(gè)位置連續(xù)3天測量結(jié)果的平均值，還列出了國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大氣中PM2.5和PM10顆粒懸浮物濃度的基本要求。由表2中數(shù)據(jù)可知，1#地點(diǎn)辦公大樓附近的PM2.5和PM10指標(biāo)連續(xù)3天的測量結(jié)果均沒有超過國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求，但是已經(jīng)非常接近國家標(biāo)準(zhǔn)值，說明空氣質(zhì)量不是非常理想，有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。2#地點(diǎn)工業(yè)廣場附近的PM2.5和PM10指標(biāo)連續(xù)3天的測量結(jié)果，均超過了國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中的要求，說明工業(yè)廣場附近的空氣顆粒懸浮物已經(jīng)出現(xiàn)了一定程度的污染。

表2 大氣顆粒懸浮物指標(biāo)測定結(jié)果 μg/m3

2.2 不同粒徑顆粒懸浮物的比例

煤礦開采和利用過程中，很多環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生顆粒懸浮物，進(jìn)而對(duì)空氣造成污染。不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)排放的污染源會(huì)影響大氣中不同粒徑顆粒懸浮物的含量比例。本研究中，在分析煤礦周圍大氣不同粒徑顆粒懸浮物含量的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析了不同類型顆粒懸浮物含量的比例大小，結(jié)果如表3所示。

表3 大氣中不同粒徑顆粒懸浮物含量的比例

由表中數(shù)據(jù)可知，在本文研究范圍內(nèi)，粒徑不超過10 μm的顆粒懸浮物(PM10)含量在整個(gè)顆粒懸浮物含量中所占比例在55.85% ～ 58.35%，平均值為57.25%。粒徑不超過2.5 μm的顆粒懸浮物(PM2.5)含量占據(jù)的比例在28% ～ 29.55%，平均值為28.7%。而在粒徑不超過10 μm的顆粒懸浮物總量中，粒徑不超過2.5 μm的比例分布在47.99% ～ 51.26%，平均值為50.13%。目前，國際上關(guān)于大氣中ρ(PM2.5)/ρ(PM10)的合理區(qū)間應(yīng)該控制在50%～80%。本文通過檢測發(fā)現(xiàn)其平均值結(jié)果為50.13%，正好處在該范圍內(nèi)，所以不同粒徑顆粒懸浮物的比例問題不大。

3 煤礦空氣污染防治措施分析

3.1 煤礦空氣污染防治措施

針對(duì)煤礦生產(chǎn)造成的空氣污染問題，煤礦企業(yè)采取了一系列的治理措施，旨在降低煤礦周圍環(huán)境中顆粒懸浮物的濃度，改善空氣質(zhì)量。具體措施主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

第一，強(qiáng)化對(duì)煤礦汽車裝運(yùn)以及煤礦資源存儲(chǔ)場地的監(jiān)督和管理。建立了車輛輪胎清洗池，對(duì)汽車輪胎進(jìn)行清洗；購買了先進(jìn)的灑水車，定時(shí)對(duì)全域范圍進(jìn)行灑水處理，降低揚(yáng)塵的產(chǎn)生；引進(jìn)霧炮灑水系統(tǒng)，對(duì)周圍空氣進(jìn)行噴霧降塵處理。

第二，使用地面管帶機(jī)設(shè)備對(duì)煤礦進(jìn)行運(yùn)輸。采用傳統(tǒng)的汽車裝備對(duì)煤礦進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，不可避免地會(huì)產(chǎn)生很多顆粒懸浮物，尤其會(huì)導(dǎo)致空氣中的PM2.5濃度增高。基于此建設(shè)了長度近10 km，輸送能力達(dá)到每小時(shí)1 000 t的地面管帶機(jī)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)煤礦的封閉式運(yùn)輸。另外，由于設(shè)備通過電力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，還有效降低了尾氣的排放。

第三，給礦區(qū)中使用的鍋爐和熱風(fēng)爐全部配備使用了除塵脫硫設(shè)備。通過該設(shè)備可以有效規(guī)避鍋爐和熱風(fēng)爐運(yùn)行中顆粒懸浮物及二氧化硫等污染物的排放情況。另外，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行定期維護(hù)保養(yǎng)，確保設(shè)備各項(xiàng)性能達(dá)標(biāo)，處理高性能運(yùn)行狀態(tài)。

第四，對(duì)于礦井內(nèi)部，同樣采取了一些空氣污染治理措施。比如，采用濕式打眼工藝，避免井下打孔時(shí)產(chǎn)生過多灰塵，加大空氣中的顆粒懸浮物濃度；注意礦井的通風(fēng)除塵，加大通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行功率，確保通風(fēng)效果等。

3.2 治理效果分析

基于上節(jié)所述的措施對(duì)煤礦空氣污染情況進(jìn)行防治3個(gè)月時(shí)間以后，再次利用相同的方法，在相同的地點(diǎn)對(duì)煤礦周圍空氣中的顆粒懸浮物濃度進(jìn)行了連續(xù)測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)取得了較好的效果，空氣中的顆粒懸浮物濃度有了明顯的改善，相關(guān)結(jié)果如表4所示。表4中只列出了PM2.5和PM10兩個(gè)關(guān)鍵的顆粒懸浮物含量指標(biāo)，并列出了治理前后的比較情況。

表4 煤礦環(huán)境中空氣污染情況治理效果統(tǒng)計(jì)

由表4中數(shù)據(jù)可知，通過對(duì)煤礦進(jìn)行綜合治理，周圍環(huán)境中空氣的污染情況得到了明顯的改善。在1#辦公大樓位置，PM2.5和PM10分別從治理前的71.4 μg/m3和142.52 μg/m3，降低到了43.23 μg/m3和98.09 μg/m3，降低的幅度分別達(dá)到了39.45%和31.17%。在2#工業(yè)廣場位置，PM2.5和PM10分別從治理前的78.3 μg/m3和156.13 μg/m3，降低到了49.62 μg/m3和106.83 μg/m3，降低的幅度分別達(dá)到了36.63%和31.58%。更重要的是，以上兩個(gè)重要的指標(biāo)全部降低到了國家標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)。說明采取的治理措施是有效的，可以為其他煤礦企業(yè)提供很好的借鑒。

4 結(jié)語

本文主要以煤礦環(huán)境中的空氣污染問題為研究對(duì)象，對(duì)空氣污染特征進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的空氣污染防治措施，取得了一定的應(yīng)用效果?；趪液托袠I(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)煤礦中的辦公大樓和工業(yè)廣場兩個(gè)位置的空氣懸浮物指標(biāo)進(jìn)行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，辦公大樓位置的各項(xiàng)指標(biāo)幾乎接近國家標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)廣場位置的污染指標(biāo)已經(jīng)超過了國家標(biāo)準(zhǔn)，存在輕度污染問題。基于空氣質(zhì)量檢測結(jié)果，在煤礦中開展了一系列空氣污染防治措施。采取措施后，煤礦周圍環(huán)境大氣中的顆粒懸浮物濃度均降低到了國家標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)。說明采取的治理措施是有效的，對(duì)于保障生態(tài)環(huán)境具有一定的實(shí)踐意義。