【论文精选】春季黄河附近乌海市露天煤矿大气不同粒径粉尘质量浓度分布规律

露天煤矿在爆破、开采、运输、装卸等作业过程中均可产生大量粉尘，其中可吸入颗粒物(粒径在10μm以下的颗粒物)容易富集重金属、微生物等有毒有害物质，长期暴露于大气颗粒物，可导致多种疾病风险增加。西北干旱荒漠区位于“两屏三带”的北方防沙带，是“一带一路”的重点建设区域，煤炭预测储量超过4.5万亿t，拥有多个大型露天煤矿，是我国重要的煤炭基地，而该区域气候干燥、降水稀少、蒸发强烈、大风频繁，极易将露天煤矿开采中产生的粉尘扬起并扩散蔓延到其他区域；因此，研究西北干旱荒漠区露天煤矿矿区内、外粉尘质量浓度的分布及其影响因素对矿区粉尘危害预警系统布局，以及粉尘防控措施的布置具有重要意义。

近年来，一些学者对大气环境中不同粒径粉尘质量浓度分布规律做了大量研究，但主要集中于城市环境。露天煤矿要进行高强度集中作业，产尘量大，暴露性强，植被覆盖率低，与城市环境差异较大；因此，应当加强对露天煤矿粉尘分布的研究。当前对露天煤矿内的土壤、降尘、重金属污染及植物降尘等方面有较多研究，但对矿区粉尘分布规律的研究仍主要集中在较大粒径颗粒物。边梦龙选取露天煤矿穿孔与运输2个产尘量大的生产环节，研究了PM2.5、PM10.0和TSP质量浓度随距离的分布规律；郭二果等研究了露天煤矿排土场、储煤场、运输道路等无组织排放源TSP的时空分布特征，发现TSP质量浓度早上较高，上午10：00后至午后15：00左右质量浓度较低，傍晚又有所回升。

目前，对于矿区粉尘防控体系的建立需深入研究不同区域间起尘的关联性，如针对矿区内外除尘问题，除可在各区域设置相应措施直接降低自身产尘量外，还可通过增强对其起尘量影响较大区域的措施强度间接实现除尘效果，现在对矿内外不同起尘区域间相互影响的原因尚不明确；此外，有研究表明，颗粒物的粒径越小，越容易附带有毒有害物质，进入呼吸道的部位也越深，PM1.0在PM2.5颗粒中的比例高达80%~90%，在PM2.5中，PM1.0对视觉能见度和人体健康的影响最大。

迄今对以上2方面的研究较少，其关键防控技术参数尚缺乏。作者在内蒙古乌海市典型露天煤矿矿内和矿外2个区域监测不同粒径颗粒物(PM1.0、PM2.5、PM10.0和TSP)质量浓度，同时分析不同起尘区域不同粒径颗粒质量浓度的日变化、影响因素以及各起尘区域间的相关性。

研究结果表明：

1) 有采矿作业时，矿内各区域粉尘质量浓度整体呈清晨较高，中午降低，下午再升高，傍晚降低的趋势；无采矿作业时，各区域粉尘质量浓度在清晨和傍晚较高，其他时刻变幅较小。矿外在有无作业时粉尘质量浓度差异较小，清晨各区域质量浓度值最高，之后持续降低。

2) 矿内和矿外主要粉尘为粗颗粒物(PM10.0和TSP)，各粒径粉尘在矿内各区域分布无明显差异，但在矿外粗颗粒物分布差异显著。

3) 风速、温度和湿度会显著影响矿内各粒径粉尘质量浓度，且风速影响最显著；而矿外除细颗粒物质量浓度与湿度呈显著正相关，其他粒径颗粒物与气象要素均无显著相关性；矿外粉尘质量浓度与矿内是否作业无明显关系。

4) 矿内各区域间粉尘质量浓度相关性较大，矿区大气中粉尘含量受各作业区的共同影响。

综上，在构建矿区粉尘质量浓度预警及防控技术体系时，建议重点考虑道路、矿坑、储煤场等主要作业区所产生的粗颗粒物(PM10.0和TSP)，同时考虑风速和湿度对矿内外区域粉尘的不同影响。