Выбросы угольных тэс - воздействие на здоровье от угольного топливного цикла
Ущерб здоровью населения, обусловленный выбросами угольных ТЭС. Ранее уже приводились данные, свидетельствующие о значительных количествах и большом разнообразии веществ, выбрасываемых в атмосферу при сжигании угля (см. табл. 11.5 и 13.1). Влияние выбросов ТЭС на окружающую природу, в первую очередь на растительность, зачастую нетрудно заметить даже на протяжении многих километров от ТЭС без специальных исследований. Однако в специальной литературе имеются лишь единичные и весьма слабо аргументированные оценки возможного влияния этих выбросов на здоровье населения.
Главное внимание специалистов до сих пор привлекал наиболее весомый (существенный по массе) компонент выбросов — двуокись серы (SО2). В экспериментах на животных воздействие высоких концентраций SО2 вызывает в воздухоносных путях изменения, аналогичные тем, которые наблюдаются у людей при хронических бронхитах.
Таблица 14.5. Возможный ущерб здоровью персонала угольного топливного цикла от профессиональных факторов нерадиационной этиологии [отнесенный к 1 ГВт(эл.) год]
Пневмокониозы, пылевой бронхит | Вибрационная болезнь и бурситы | Общий ущерб | |||||
Стадия угольного топливного цикла | Риск преждевременной смерти, число случаев | Потеря трудо- | Сокращение продолжительности жизни, чел-лет | Прежде | Потеря трудо- | Сокращение продолжительности Жизни, чел-лет | |
Добыча угля | 6,6 | 33 | 33 | 33 | 6,6 | 66 | 33 |
Обработка угля | 0 33 | 1,7 | 1,7 | 0,33 | 1,7 | 1,7 | |
Всего | ~7,0 | ~35 | ~35 | 33 | ~7 | ~68 | ~35 |
При низких концентрациях каких-либо отрицательных сдвигов в организме подопытных животных не наблюдается, однако при совместном воздействии SО2 с другими загрязняющими веществами обнаруживаются изменения легочной вентиляции. У детей, проживающих вокруг ТЭС, возрастает частота легочных заболеваний, учащаются утяжеляются астматические приступы, возрастает число бронхитов и хронических заболеваний легких. Естественно, что учащение этого рода заболеваний нельзя относить с полной уверенностью на счёт действий только SО2, поскольку наряду с ней на людей вблизи ТЭС неизбежно действует сложный комплекс прочих факторов — частиц летучей золы, NO, СО, металлов, органических соединений и т. д. Вследствие этого вызывает возражение ряд работ, посвященных оценке ущерба от SО2, в которых избыточная заболеваемость в загрязненных (городских) районах по сравнению с чистыми (сельскими) районами объясняется авторами действием SО2. В одной из подобных работ указывается, что дополнительное число смертей, вызванных действием SО2 среди населения, в случае использования обычной для США технологии составляет 27,3 случая за год работы ТЭС мощностью 1 ГBт (эл.), а при использовании малосернистых углей и передовой технологии очистки в 10 раз меньше [8]. Согласно данным другой работы в окрестностях Нью-Йорка в 1962—1966 гг. при концентрациях 30 мкг/м3 («остаточная» концентрация) смертность среди населения была ниже обычной на 1,5% , а при концентрации 500 мкг/м3 — на 2% выше [11]. Другая серия работ американских авторов, выполненная по аналогичной методике, посвящена изучению роли пылевого фактора. В них, в частности, показано, что в 1959—1961 гг. общая смертность на 100000 чел. при содержании пыли менее 80 мкг/м3 составляла 40 чел/год, при 100—135 мкг/м3 — 100 чел/год и при содержании ныли выше 135 Мкг/м3 —130 чел/год. Авторы подобных работ относят на счет воздействия выбросов ТЭС (и даже не всех выбросов, а лишь отдельных компонентов — пыли, SО2) все избыточные заболевания смерти от них), в том числе сердечно-сосудистые и некоторые другие заболеваний, для этиологической связи которых с SО2 и другими компонентами выбросов ТЭС нет достаточных оснований.
В то же время, очевидно, оправдан подход, при котором проводится корреляционный анализ избыточной заболеваемости легких и бронхов и уровня загрязнения воздуха выбросами ТЭС. Известно, что в промышленно развитых странах рак легких в последние четыре — пять десятилетий стал встречаться в 10—20 раз чаще: рак легких среди прочих видов рака переместился в качестве причины смерти с 15—17-го на 1—2-е место. Показательно, что заболеваемость раком легких с запозданием, соответствующим 20—25-летнему латентному периоду, коррелирует с загрязненностью атмосферы, причем в городах смертность от рака легких при прочих равных условиях выше, чем в Сельской местности. Убедительно доказано, что курение учащает рак легких, притом достаточно хорошо изучена количественная связь между курением и риском умереть от рака (10 сигарет, выкуренных в день, удваивают риск умереть от рака легких, одна выкуренная сигарета в день адекватна риску облучения естественным фоном). В эксперименте доказана способность многих компонентов атмосферных загрязнений, в том числе , полициклических ароматических углеводородов, мышьяка, никеля и других компонентов, входящих в состав продуктов сгорании угля, а также выхлопов двигателей внутреннего сгорания, вызывать многие виды рака, включая рак легких. Тем самым показано, что рост, частоты заболеваемости раком легких с ростом загрязненности атмосферы связан этиологической зависимостью. Поскольку известны дозовые нагрузки на легкие, вызванные естественным радиационным фоном и медицинскими диагностическими процедурами, имеется возможность количественно оценить вклад курения и облучений в заболеваемость раком легких и более обоснованно.
Нам не представляются достаточно аргументированными и количественными оценки риска, увязанного с наличием кадмия в выбросах ТЭС. Так имеются указания, что лишь за счет этого элемента, выбрасываемого ТЭС в США мощностью 100 ГВт, ежегодно от рака погибает 20 000 человек. Однако даже вопрос о канцерогенности кадмия еще нельзя считать решенным.
В работе подсчитывается, что каждая, тонна угля, сожженного на душу населения, вызывает в Великобритании 142 случая смерти от рака легких на 1 млн. населения при существующем там (самом высоком в мире) уровне смертности от спонтанного рака легких (все причины, вместе взятые) — 750 случаев в год.
Если учесть, что в СССР сжигается в год на душу населения чуть больше 1 т угля, а мощность всех угольных станций составляет 66 ГВт (эл.), то работа одной номинальной ТЭС должна являться причиной 2,15 случая смерти от рака легких на 1 млн. населения, а в масштабах страны все угольные ТЭС служат причиной 36 210 дополнительных случаев смерти от рака легкого. Одна номинальная ТЭС согласно подобным расчетам в масштабах страны может служить причиной около 550 дополнительных ежегодных случаев смерти от рака легкого.
Указанные расчеты, по нашему убеждению, не могут претендовать на точность. Нам представляется, что они существенно завышают риск. В расчетах, в частности, не учтена роль облучения (которое, возможно, ответственно за 5—10% всех случаев рака легких), а главное, трудно сказать, действительно ли выделенная доля дополнительных случаев смерти от рака легких обусловлена атмосферными загрязнениями и именно той их частью, за которую ответственна угольная энергетика. Совершенно очевидно, что в разных странах вклад угольной энергетики, автомобильного транспорта, металлургии, химической и других видов промышленности в загрязнение воздуха неодинаков. Остается во многом неясной также канцерогенная роль микрокомпонентов атмосферных загрязнений органических канцерогенов, в особенности 3,4-бензпирена- ряда металлов летучей угольной золы. Учитывая, что выбросы предприятий угольной энергетики весьма богаты этими канцерогенно-насыщенными компонентами, а сама угольная энергетика ответственна примерно за 30% всех атмосферных загрязнений- представляется не лишенным оснований отнести существенную часть (адекватную соотношению 142 : 750), т. е. около 20% спонтанной смертности от рака легких, на счет угольной энергетики. При указанном подходе и существующем в СССР спонтанном уровне смертности от рака легких вся угольная энергетика в масштабах страны может быть ответственна за 20 000 случаев смерти в год из наблюдаемых 90 000 ежегодных случаев [13], а работа номинальной ТЭС в течение года вызывает в стране риск дополнительной смертности около 290 случаев (или 360 случаев на 1 ГВт (эл.)год. Это адекватно потере 8700 чел-лет жизни и 5800 чел-лет трудоспособности. Указанные расчеты, естественно, весьма условны. Можно утверждать, что происходит также учащение заболеваний раком других локализаций (пищевода, желудка, печени), поскольку туда тоже попадают канцерогены, первоначально проникшие в легкие. Более чем вероятно также учащение многих заболеваний верхних дыхательных путей за счет местных воздействий прежде всего SО2, а также заболеваний, обусловленных влиянием выбросов ТЭС на микроклимат (снижение освещенности, в частности — биологически активной ультрафиолетовой компоненты- учащение пасмурных дней и осадков).
Однако оценить подобное эффекты количественно пока не представляется возможным, да и вряд ли они существенно повлияют на оценку суммарного ущерба, основной вклад в который дают раковые заболевания.
Представляется целесообразным сделать дополнительную оценку канцерогенной опасности выбросов ТЭС, используя экспериментальные данные, полученные в 1979 г. в Институте биофизики Министерства здравоохранения СССР и позволяющие количественно оценить опасность 3, 4-бензпирена (БП) — одного из сильнейших канцерогенов [14]. В указанных экспериментах с 3, 4-бензпирен впервые была показана его способность при естественном, ингаляционном пути поступления в виде аэрозоля вызывать у подопытных животных рак легких, гистологически напоминающий рак легких человека.
Согласно данным [14] наиболее характерная для воздуха городов СССР концентрация 3, 4-бензпирена 0,01 мкг/100 м3 теоретически может вызывать около 100 дополнительных случаев рака легких на 1 млн. жителей в год (действующая предельно допустимая концентрация для атмосферного воздуха в 10 раз больше и составляет 0,1 мкг/100 м в реальных условиях в воздухе многих городов мира 3, 4-бензпирен содержится на уровне этой ПДК, а во многих случаях- существенно выше). По риску канцерогенеза присутствие в атмосфере городов 3, 4-бензпирен в такой концентрации, по-видимому, аналогично ежегодной дозе облучения 0,01— 0,02 Зв [ 15]. Можно принять, что действующие в стране ТЭС общей мощностью около 70 ГВт (эл.) ответственны за поддержание в атмосферном воздухе концентрации 3, 4-бензпирена на уровне, который составляет 1/5 наблюдаемого (основной вклад обусловлен автотранспортом), т, е, 0,002 мкг/100 м3. Вместе с тем 3, 4-бензпирен, очевидно, обусловливает лишь какую-то часть, также примерно 1/5, канцерогенной опасности, связанной с наличием в выбросах ТЭС прочих канцерогенов. Если таким воздухом дышат 140 млн. чел. (все городское население страны), то теоретически работа одной номинальной ТЭС в течение года среднем приводит к 200 дополнительным случаям рака, вызванного- выбросами Б и других ПАУ.
Такая оценка основана на том, что в реальных условиях угольные ТЭС, очевидно, ответственны лишь за небольшую долю наблюдающейся в городах концентрации 3, 4-бензпирена в воздухе, поскольку вклад автотранспорта в загрязнение атмосферы городов 3, 4-бензпиреном значительно выше, чем вклад ТЭС. Вместе с тем следует учесть, что выбросы ТЭС содержат большое количество других канцерогенов помимо 3, 4-бензпирена. Поэтому можно принять, что последняя оценка роли выбросов ТЭС близка к реальной. Приведенный, расчет неплохо согласуется с приведенными выше данными (290 дополнительных случаев рака от всех компонентов выбросов номинальной ТЭС). Следует, однако, отметить, что содержание 3, 4-бензпирен в выбросах в решающей степени зависит от режима сжигания угля. На современных ТЭС с эффективным сжиганием угля содержание 3, 4-бензпирена в золе составляет по данным Института биофизики Минздрава CCCР около 1- 10~10, в то время как в золе «старых» и менее эффективных ТЭС — 2 -106 .
В последнее время, как было отменено выше, появились данные, указывающие на способность сланцевой золы, притом золы с низкой концентрацией 3, 4-бензпирена, полученной на мощных современных `ГЭС, вызывать рак легких (см. [26] в гл. 3). Длительное вдыхание аэрозоля сланцевой золы (5 мг/м3) воздуха вызывало рак легких примерно у 1/3 подопытных животных. При искусственном увеличении содержания 3, 4-бензпирена в сланцевой золе эффект усиливался. Если угольная зола обладает аналогичным действием, 3, 4-бензпирен и зола в сумме могут быть ответственны за основную долю эффекта.
Таким образом, имеющиеся экспериментальные данные и результаты эпидемиологических обследований дают прямое указание на способность ряда компонентов выбросов ТЭС вызывать учащение раковой заболеваемости. Весьма важно отметить, что повышение эффективности улавливания золы на ТЭС не дает пропорционального эффекта с точки зрения снижения ущерба для здоровья, поскольку повышение эффективности золоулавливания идет преимущественно за счет улавливания крупнодисперсных частиц, в то время как именно слабоулавливаемые высокодисперсные частицы богаты микроэлементами, обладают чрезвычайно развитой поверхностью и, тем самым, высокой химической и биологической активностью.
Обобщая все сказанное, можно констатировать, что выбросы угольной ТЭС причиняют многообразный вред здоровью населения, в том числе повышают общую смертность, прежде всего от peспиpaторных заболеваний, а также смертность от раковых заболеваний, среди которых основное значение имеет рак легких. Согласно некоторым количественным оценкам выбросы номинальной ТЭС ежегодно могут приводить к смерти от рака легких 550 человек. Однако подобный оценки не доказаны и представляются существенно завышенными. Более вероятен общий ущерб от работы угольной ТЭС в течение года вследствие воздействия всех нерадиоактивных компонентов ее выбросов до 200 дополнительных случаев смертей в год от рака легких. Этот риск для населения примерно в 5000 раз выше риска, связанного с выбросами АЭС, и почти в 400 раз выше риска от всех этапов ядерного топливного цикла [16, 17].
Вместе с тем этот риск рассчитан для относительно высоких выбросов золы (коэффициент улавливания 90%) и высокого содержания 3, 4-бензпирена в выбросах. Современные ГРЭС позволяют существенно снизить выброс указанных компонентов. В результате постепенного перевода на более совершенную очистку ущерб от угольных ТЭС, очевидно, можно снизить в ближайшие годы в десятки раз и более.
