Zanieczyszczenie powietrza pierwiastkami toksycznymi w wyniku spalania węgla - smog i ich oddziaływanie na zdrowie człowieka

• Autorzy: Dziok T. , Zbigniew T. , Wierońska F.

Identyfikatory

DOI

10.15199/17.2018.4.2

Warianty tytułu

EN

Air pollution by toxic compounds as a result of coal combustion - smog and its effects on human health

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówiono problematykę smogu w Polsce, którego główną przyczyną jest spalanie paliw stałych (głównie węgla) przez użytkowników domowych - tzw. niska emisja. Opisano składniki smogu oraz ich wpływ na zdrowie człowieka. Szczególną uwagę zwrócono na zagrożenie wynikające z obecności w nim pierwiastków toksycznych. Przede wszystkim wysokiej ich zawartości należy spodziewać się w stałych cząstkach produktów spalania paliw stałych o najmniejszych wymiarach, tj. cząstkach częściowo emitowanych do atmosfery (pył zawieszony), a częściowo w cząstkach gromadzących się w przewodach kominowych w postaci sadzy. W celu określenia szkodliwości tych pyłów badaniom poddano próbkę sadzy pobranej z przewodu kominowego odprowadzającego spaliny z kotła spalającego węgiel. Dla pobranej próbki sadzy określono zawartość następujących pierwiastków toksycznych: Hg, As, Pb, Cu, Zn, Ni i Cr. Uzyskane wyniki wskazują na bardzo wysoką zawartość tych pierwiastków, nawet do kilkuset razy przekraczającą ich średnią zawartość w środowisku naturalnym. W tej sytuacji konieczne jest ograniczenie emisji pyłów i obecnych w nich pierwiastków toksycznych poprzez stosowanie paliw stałych o wysokiej jakości kotłów grzewczych klasy 5, a także wdrożenie urządzeń do odpylania spalin z tych urządzeń. Należy jednak podkreślić, iż działania te nie wyeliminują całkowicie emisji pyłów i pierwiastków toksycznych. Istotne ograniczenie emisji może być natomiast uzyskane poprzez szerokie zastosowanie alternatywnych źródeł energii (np. geotermia, energia słoneczna, pompy ciepła), paliw gazowych oraz ciepła systemowego.

EN

The paper presents the issue of smog in Poland, the main cause of which is the burning of solid fuels (mainly coal) in household appliances. Moreover, smog components and their effects on human health were described. The danger posed by toxic elements was given special attention. Their particularly high contents should be expected in solid particles of combustion products of solid fuels with the smallest dimensions, i.e. particles partially emitted to the atmosphere (suspended dust) and partially in particles accumulated in chimney ducts in the form of soot. In order to determine the harmfulness of these dusts, a sample of soot collected in the chimney discharging flue gases from the coal-fired boiler was examined. For this soot sample the contents of the following toxic elements: Hg, As, Pb, Cu, Zn, Ni, and Cr were determined. The obtained results indicate very high contents of these elements in the analyzed soot sample, even up to several hundred times higher than their average contents in the natural environment. In this situation, it is necessary to reduce the emissions of dusts and toxic elements occurring in them through the use of high quality solid fuels, heating boilers of the 5th class as well as the implementation of flue gas dust separators. It should be stressed that these actions will not completely eliminate the emission of dust and toxic elements. However, significant emission reductions can be obtained through the wide application of alternative energy sources (e.g. geothermal energy, solar energy, or heat pumps), gas fuels, and system heat.

Słowa kluczowe

PL

smog; związki toksyczne; spalanie paliw stałych; paleniska domowe

EN

smog; toxic compounds; solid fuels combustion; residential furnaces

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2018
• Tom: Nr 4
• Strony: 127--131
• Opis fizyczny: Bibliogr. 45 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dziok T.

• AGH - Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw, Katedra Technologii Paliw, 30-059 Kraków, al. Mickiewicza 30; Centrum Energetyki AGH, 30-054 Kraków, ul. Czarnowiejska 36

autor

Zbigniew T.

• Stowarzyszenie Naukowo-Techniczne Inżynierów i Techników Przemysłu Naftowego i Gazowniczego, 30-001 Kraków, Lubicz 25

autor

Wierońska F.

• AGH - Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw, Katedra Technologii Paliw, 30-059 Kraków, al. Mickiewicza 30

Bibliografia

• [1] Assi M.A, Hezmee M.N.M., Haron A.W., Sabri M.Y.M., Rajion M.A. 2016. „The detrimental effects of lead on human and animal health” Vet World 9 (6):660-671.
• [2] BAT-LCP. 2017. Decyzja Wykonawcza Komisji (UE) 2017/1442 z dnia 31 lipca 2017 r. ustanawiająca konkluzje dotyczące najlepszych dostępnych technik (BAT) w odniesieniu do dużych obiektów energetycznego spalania zgodnie z dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/75/UE.
• [3] Burmistrz P., Czepirski L., Kogut K., Strugała A., Szczurowski J. 2012. „Reduction of mercury emission during the processing of coal” [w:] „Development of coal, biomass and wastes gasification technologies with particular interest in chemical sequestration of CO2 ”AKNET, Kraków, 151-166.
• [4] Burmistrz P., Kogut K., Marczak M., Zwoździak J. 2016. „Lignites and subbituminous coals combustion in Polish power plants as a source of anthropogenic mercury emission” Fuel Processing Technology 152: 250-258.
• [5] Burmistrz P., Dziok T., Bytnar K. 2017. „Zawartość rtęci w odpadach z procesu wzbogacania węgli kamiennych oraz ubocznych produktach spalania węgla w aspekcie ich utylizacji "Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk 98: 115-124.
• [6] Chyc M.R., Burzała B. 2012. „Soot deposit - toxic waste ”Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska 14(3): 65-70.
• [7] Czerski G., Mirowski T. 2016. „Porównanie efektywności energetycznej kotłów gazowych i na paliwa stałe” Polski Instalator 1 :24-29.
• [8] CZH. 2017. Folder reklamowy firmy grupa CZH S.A. „Szansa na czystsze powietrze - elektrofiltr kominowy ”.
• [9] Denkhaus E., Salnikow K. 2002. „Nickel essentiality, toxicity, and carcinogenicity” Critical Reviews in Oncology/Hematology 42: 35-56.
• [10] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/75/UEz dnia 24 listopada 2010 r. w sprawie emisji przemysłowych (zintegrowane zapobieganie zanieczyszczeniom i ich kontrola).
• [11] Dziok T., Strugała S. 2017. „Preliminary assessment of the possibility of mercury removal from hard coal with the use of air concentrating tables” Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral Resources Management 33(4): 125-141.
• [12] Dziok T. 2018. „Metoda obniżania zawartości rtęci w węglu kamiennym” Przemysł Chemiczny 97(1): 94-100.
• [13] Eisler R. 2006. “Mercury hazards to living organisms”, Taylor & Francis Group.
• [14] GIOŚ - Główny Inspektorat Ochrony Środowiska. 2017. „Stan Środowiska w Polsce. Sygnały 2016. Biblioteka Monitoringu Środowiska”, Warszawa.
• [15] Gładka A., Zatoński T. 2016. „Wpływ zanieczyszczenia powietrza na choroby układu oddechowego” Kosmos - problemy nauk biologicznych 65(4): 573-582.
• [16] GUS - Główny Urząd Statystyczny. 2017. „ Zużycie paliw i nośników energii w 2016 r. ”, Warszawa.
• [17] IARCa - International Agency for Research on Cancer, Agents Classified by the IARC Monographs 23, Sup 7,100C.
• [18] IARCb - International Agency for Research on Cancer, Agents Classified by the IARC Monographs 49 Sup 7, 100C.
• [19] Juda-Rezler K., Toczko B. (red.) 2016. „Pyły drobne w atmosferze" Biblioteka Monitoringu Środowiska, Warszawa, 2016.
• [20] Kamińska J.A. 2017. „Zjawisko smogu na tle jakości powietrza we Wrocławiu w latach 2012-2016” Inżynieria Ekologiczna 18(5): 66-76.
• [21] Kapaj S., Peterson H., Liber K., Bhattacharya P. 2006. „Human health effects from chronic arsenic poisoning-A review”, Journal of Environmental Science and Health Part A, 41: 2399-2428.
• [22] Ketris M.P., Yudovich Ya.E. 2009. „Estimations of Clarkes for Carbonaceous biolithes: World averages for trace element contents in black shales and coals” International Journal of Coal Geology (78): 135-148.
• [23] Kubica K. 2013. „Instalacje spalania małej mocy na paliwa stałe - węgiel, biomasę. Możliwości wykorzystania SCIs w ramach Programu Priorytetowego nt. Likwidacja niskiej emisji poprzez wzrost efektywności energetycznej i rozwój odnawialnych źródeł energii oraz dalszych prac nad Krajowym Programem Ochrony Powietrza” Platforma Urządzeń Grzewczych na Paliwa stałe Polska Izba Ekologii, Katowice.
• [24] Li W.C., Tse H.F. 2015. „Health risk and significance of mercury in the environment” Environ. Sci. Pollut. R. 22: 192-201.
• [25] Makowska D., Bytnar K., Dziok T., Rozwadowska A. 2014. „Wpływ procesu wzbogacania na zawartość niektórych metali ciężkich w polskich węglach kamiennych” Przemysł Chemiczny 93(12): 2048-2053.
• [26] Makowska D., Wierońska F., Dziok T., Strugała A. 2017. „Emisja pierwiastków ekotoksycznych z procesów spalania paliw stałych w świetle regulacji prawnych” Polityka Energetyczna 20(4): 89-102.
• [27] Nordberg G.F., Fowler B.A., Nordberg M., Friberg L.T. 2007. „Handbook on the Toxicology of Metals ”, 3rd Edition, Elsevier.
• [28] Nriagu J.O. 1990. „Global Metal Pollution: Poisoning the Biosphere?” Environment: Science and Policy for Sustainable Development 32(7): 7-33.
• [29] Ociepa-Kubicka A., Ociepa E. 2012. „Toksyczne oddziaływanie metali ciężkich na rośliny, zwierzęta i ludzi” Inżynieria i Ochrona Środowiska 15(2): 169-180
• [30] PN-EN 303-5:2012 „Kotły grzewcze Część 5: Kotły grzewcze na paliwa stałe z ręcznym i automatycznym zasypem paliwa o mocy nominalnej do 500 kW. Terminologia, wymagania, badania i oznakowanie”.
• [31] Rozporządzenie (WE) Nr 166/2006 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 18 stycznia 2006 r. w sprawie ustanowienia Europejskiego Rejestru Uwalniania i Transferu Zanieczyszczeń.
• [32] Samek L., Stegowski Z., Furman L., Styszko K., Szramowiat K., Fiedor J. 2017. „Quantitative assessment of PM2.5 sources and their seasonal variation in Kraków” Water, Air, & Soil Pollution s. 228-290.
• [33] Styszko K., Szramowiat K., Kistler M., Kasper-Giebl A., Samek L., Furman L., Pacyna J., Gołaś J. 2015. „Mercury in atmospheric aerosols: a preliminary case study for the city of Kraków, Poland” Comptes Rendus Chimie; 18(10): 1183-1191.
• [34] Styszko K., Szramowiat K., Kistler M., Kasper-Giebl A., Socha S., Rosenberg E.E., Gołaś J. 2016. „Polycyclic aromatic hydrocarbons and their nitrated derivatives associated with PM 10 from Kraków city during heating season”E3S Web of Conferences 10(00091): 1-7.
• [35] Styszko K., Samek L., Szramowiat K., Korzeniowksa A. 2017. „ Oxidative potential of PM10 and PM2.5 collected at high air pollution site related to chemical composition: Kraków case study” Air Qual Atmos Health; 10:1123-1137.
• [36] Swaine D.J. 2000.“Why trace elements are important” Fuel Processing Technology65-66: 21-33.
• [37] Szramowiat K., Styszko K., Kistler M., Kasper-Giebl A., Gołaś J. 2016. „Carbonaceous species in atmospheric aerosols from the Krakow area (Małopolska District): carbonaceous species dry deposition analysis Web of Conferences 10(00092): 1-5.
• [38] Tech Sterowniki. 2018. „Elektrofiltr ST-360” https://www.techsterowniki.pl/p/st-360 [dostęp: 28.02.2018].
• [39] Tałach Z.A., Cembala P. 2012. „Kominy do urządzeń grzewczych na paliwa stałe. Dla dymów i nie tylko... ”Magazyn Instalatora 5(165).
• [40] UNEP. 2018., Konwencja Minamata w sprawie rtęci” http://mercuryconvention.org/ [dostęp: 28.02.2018].
• [41] Węglarzy K. 2007. „Metale ciężkie - źródła zanieczyszczeń i wpływ na środowisko” Wiadomości Zootechniczne, XLV(3): 31-38.
• [42] WHO. 1996. „ Trace elements in human nutrition and health ”, Geneva.
• [43] Wierońska F., Makowska D., Strugała A. 2017. „Assessment of the content of arsenie in solidby-products from coal combustion” E3S Web of Conferences 14(02006): 1-5.
• [44] Wierońska F., Makowska D., Strugała A, Bytnar K. 2017.„Analysis of the content of nickel, chromium, lead and zinc in solid products of coal combustion (CCPs) coming from Polish power plants” Konferencja SEED 2017, Kraków, 11-14.11.2017.
• [45] Zasadowski A., Wysocki A. 2002. „Niektóre aspekty toksycznego działania wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych(WWA)”, ROCZN. PZH tom 53(1): 26-35.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).