Mitigation of the environmental risks resulting from diesel vehicle operation at the mining industry enterprises

Abstract

Purpose is to predict potentially hazardous effects of diesel vehicles of mining enterprises on the environment and to minimize the environmental risks caused by these impacts by modifying motor fuels with special additives. Methods. Method of mathematical modeling, implemented within the MathCAD environment, was used for assessment of the increase of environmental load on the roadside territories and human health caused by emissions of pollutants from exhaust gases of heavy diesel vehicles (HDV) of mining enterprises. The data, concerning potential emissions of the most hazardous pollutants from the exhaust gases of HDVs, has been generalized both by own field observations and by the analysis of scientific literary sources. The load on the environment by the analyzed pollutants has been corrected taking into consideration the share of heavy diesel vehicles engaged in cargo carriages by means of pendular routes of mining enterprises. Findings. Increased level of the environmental risk, resulted from operation of heavy diesel vehicles and other types of special-purpose diesel machines, has been identified. It has been proposed to apply a method of physical and chemical control of the motor fuel by adding multifunctional fuel composition (i.e. additive) containing both surface-active and antioxidant complexes. It has been determined that the use of the developed additive decreases substantially the load on the environment, in particular, on the roadway – by 26-29% for nitrogen oxides and by 39-41% for particulate matter (PM). The abovementioned mitigates environmental risks as well as the impact of heavy diesel vehicles on the human health. The substantial reduction of the distances, within which safe concentration levels of the analyzed pollutants can be observed, has been achieved. Originality. It has been identified that the diesel fuel modification by the developed additive makes it possible to solve a problem of local and diffuse pollution of a roadside space resulted from HDV emissions. It has been proved that the use of the fuel composition decreases toxic level of exhaust gases of diesel motors and reduces fuel consumption while improving the fuel burning conditions as well as air-fuel mixture forming. Practical implications. The obtained results may be applied to improve ecological safety level of the roadside territories and to minimize the ecological risks resulted from HDVs of mining enterprises for the environment and human health.

Мета. Прогнозування потенційно шкідливого впливу дизельного автотранспорту гірничодобувних підприємств на довкілля й мінімізація спричинених цими впливами екологічних ризиків за допомогою модифікування моторного палива спеціальними присадками та добавками. Методика. За допомогою методу математичного моделювання, реалізованого у середовищі MathCAD, оцінено підвищення екологічного впливу на придорожні території та здоров’я людей, спричиненого викидами забруднюючих речовин з відпрацьованими газами важких дизельних автотранспортних засобів (АТЗ) підприємств гірничодобувної промисловості. Дані щодо потенційних викидів найбільш небезпечних забруднювачів з відпрацьованими газами АТЗ були узагальнені, як за допомогою власних натурних спостережень, так і за допомогою аналізу літературних джерел. Вплив з боку досліджуваних забруднювачів на довкілля коригували, враховуючи частку важких дизелів, що перевозять вантажі на маятникових маршрутах гірничих підприємств. Результати. Виявлено підвищення рівня екологічного ризику, спричиненого експлуатацією важких дизельних АТЗ та інших типів дизельної спецтехніки. Запропоновано використовувати метод фізико-хімічного регулювання властивостей моторного палива за допомогою багатофункціональної паливної композиції (присадки), що містить поверхнево-активний та антиоксидантний комплекси. Визначено, що використання розробленої присадки суттєво зменшує навантаження на навколишнє середовище, зокрема, на проїжджу частину – на 26-29% для оксидів нітрогену і на 39-41% – для твердих частинок пилу й сажі, тим самим знижуючи екологічний ризик та вплив важкої дизельної техніки на здоров’я людей. Досягнуто суттєве скорочення відстаней, на яких спостерігаються безпечні рівні концентрації досліджуваних забруднювальних речовин. Наукова новизна. Встановлено, що модифікація дизельного палива розробленою присадкою дає змогу вирішити проблему локального і розсіяного забруднення придорожнього простору, спричиненого викидами важких дизельних АТЗ. Доведено, що використання паливної композиції знижує токсичність відпрацьованих газів дизельних двигунів, скорочує витрату палива, а також покращує умови горіння палива та утворення паливно-повітряної суміші. Практична значимість. Отримані результати можуть бути використані для підвищення рівня екологічної безпеки придорожніх територій та мінімізації екологічних ризиків, спричинених роботою важких дизельних АТЗ гірничих підприємств, для довкілля та здоров’я людей.

Цель. Прогнозирование потенциально опасного влияния дизельного автотранспорта горнодобывающих предприятий на окружающую среду и минимизация вызванных этими воздействиями экологических рисков с помощью модифицирования моторного топлива специальными присадками и добавками. Методика. С помощью метода математического моделирования, реализованного в среде MathCAD, оценено повышение экологического воздействия на придорожные территории и здоровье людей, вызванного выбросами загрязняющих веществ с отработанными газами тяжелых дизельных автотранспортных средств (АТС) предприятий горнодобывающей промышленности. Данные о потенциальных выбросах наиболее опасных загрязнителей с отработавшими газами АТС были обобщены, как с использованием собственных натурных наблюдений, так и с помощью анализа литературных источников. Воздействие со стороны исследуемых загрязнителей на окружающую среду корректировали, учитывая долю тяжелых дизелей, перевозящих грузы на маятниковых маршрутах горных предприятий. Результаты. Выявлено повышение уровня экологического риска, вызванного эксплуатацией тяжелых дизельных АТС и других типов дизельной спецтехники. Предложено использовать метод физико-химического регулирования свойств моторного топлива с помощью многофункциональной топливной композиции (присадки), содержащей поверхностно-активный и антиоксидантный комплексы. Определено, что использование разработанной присадки существенно уменьшает нагрузку на окружающую среду, в частности, на проезжую часть – на 26-29% для оксидов азота и на 39-41% – для твердых частиц пыли и сажи, тем самым снижая экологический риск и влияние тяжелой дизельной техники на здоровье людей. Достигнуто существенное сокращение расстояний, на которых наблюдаются безопасные уровни концентрации исследуемых загрязняющих веществ. Научная новизна. Установлено, что модификация дизельного топлива разработанной присадкой позволяет решить проблему локального и рассеянного загрязнения придорожного пространства, вызванного выбросами тяжелых дизельных АТС. Доказано, что использование топливной композиции снижает токсичность отработавших газов дизельных двигателей, сокращает расход топлива, а также улучшает условия горения топлива и образования топливно-воздушной смеси. Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы для повышения уровня экологической безопасности придорожных территорий и минимизации экологических рисков, вызванных работой тяжелых дизельных АТС горных предприятий, для окружающей среды и здоровья людей.