Китайские ученые из Тяньцзиньского университета провели масштабное исследование выбросов заводов по энергоутилизации отходов. Они изучали их влияние на окружающую среду и здоровье людей. Была проанализирована работа 96 предприятий. Результаты показали, что уровень загрязнения вблизи них ниже пороговых значений безопасности. Расскажем, как проходило исследование.
Быстрый экономический рост и ускоренная урбанизация привели к значительному увеличению в Китае количества коммунальных отходов. Несколько лет назад, чтобы решить эту проблему, китайское правительство начало активно поддерживать строительство заводов по переработке отходов в энергию. Эти предприятия имеют ряд преимуществ: сохранение земель, быстрые темпы сокращения захораниваемых ТКО и снижение выбросов парниковых газов.
С 2017 по 2021 год количество заводов WtE в Китае удвоилось, а их суммарная мощность достигла 180,2 млн тонн. Сейчас в Китае таким образом утилизируется 72% отходов.
Чтобы доказать, что работа заводов «Энергия из отходов» не несет угрозы для окружающей среды и людей, исследователи составили реестр выбросов. Были проведены многочисленные испытания, а для оценки пространственного распределения загрязнителей использовались различные модели. В том числе с учетом погодных факторов и рельефа местности. Для оценки воздействия загрязнителей на здоровье применялись модели оценки риска для здоровья, разработанные Агентством по охране окружающей среды США.
Коэффициенты выбросов были рассчитаны с использованием систематических, фактически измеренных данных о концентрации загрязняющих веществ, полученных из Китайской сети систем непрерывного мониторинга выбросов. Этот набор данных был создан национальным Министерством экологии и окружающей среды и представляет общенациональную подробную информацию о выбросах загрязняющих веществ в реальном времени, а также другие данные о работе заводов «Энергия из отходов» с января 2020 года.
Были изучены 96 заводов, расположенных в экономическом регионе Бохай, в который входит 5 провинций и муниципалитетов — Пекин, Тяньцзинь, Хэбэй, Шаньдун и Ляонин. Это один из наиболее важных экономических и населенных центров Китая, который, соответственно, демонстрирует и очень высокий уровень производства и утилизации отходов. К тому же плотность населения там в 3,3 раза выше, чем в среднем по Китаю. Поэтому этот район и был выбран в качестве территории исследования.
В регионе Бохай расположены 44 города, в 30 их них действуют заводы по энергоутилизации. Их общая мощность — 99,8 тысяч тонн отходов в сутки. Основная технология сжигания, которая применяется — подвижные колосниковые решетки. На их долю приходится 93,4%.
Учитывалось содержание в выбросах SO2, NOx, кадмия, таллия, ртути, хрома, кобальта, никеля, сурьмы, мышьяка, свинца, меди, марганца. Были также собраны данные о составе отходов, поступавших на утилизацию.
Индекс опасности сжигания (HI) в регионе составил 4,07×10-3 зимой (в январе) и 1,82×10-3 летом (в июле). Оба показателя оказались ниже установленного приемлемого порога (HI < 1).
Был рассчитан также индекс канцерогенного риска (CR) — вероятность развития злокачественных образований, обусловленная воздействием потенциального канцерогена. Этот показатель составил в январе 4,72 × 10-7 и 2,13 × 10-7 в июле. Оба они также оказались ниже приемлемого порога (CR < 1 × 10-6). Разницу между показателями летом и зимой исследователи объяснили ролью метеорологических факторов. Более низкие температуры и медленная скорость ветра в январе в районе Бохай препятствовали атмосферной циркуляции и диффузии загрязняющих веществ. Чем выше скорость ветра, температура и больше количество осадков, тем быстрее рассеиваются и осаждаются загрязнители воздуха, и соответственно, снижаются индексы канцерогенного риска и опасности сжигания.
Одним из главных результатов исследования стали данные о роли состава утилизируемых отходов в качестве выбросов. В составе отходов, поступающих на заводы в этом регионе, пищевые отходы составляют от 39 до 69%. Далее следуют пыль (1–36%), пластик и резина (5–20%), бумага (4–15%), текстиль (1–6%), дерево и солома (1–6%).
Пищевые отходы, составляющие наибольшую часть от общего количества ТКО, содержат высокие уровни тяжелых металлов. Именно они оказались главным источником содержания в выбросах меди и свинца. Кроме того, в пищевых отходах самая высокая концентрация серы и азота, что делает их критическим сырьем для образования в процессе сжигания NOxx и SO2.
На заводы, которые строит в Московской области компания «РТ-Инвест», будут поступать отходы, прошедшие глубокую сортировку. В ходе нее отбирается всё, что пригодно к вторичной переработке: различные виды пластика, бумага и картон, металл, стекло. Органические (в том числе пищевые) отходы отправляются на компостирование, результатом чего является получение чистого технического грунта, который можно использовать при строительстве и благоустройстве территорий. Таким образом, сырье для заводов не содержит главных загрязнителей выбросов, а использование подвижных колосниковых решеток, высокая температура сжигания (1260 оС) и несколько степеней очистки гарантируют высокое качество воздуха вблизи предприятий.
Исследование показало, что самой эффективной мерой по снижению выбросов загрязняющих веществ от заводов по энергоутилизации является обязательная сортировка отходов и отбор из них всех фракций, пригодных к переработке. Помимо того, что это дает вторичные материальные ресурсы, значительно улучшается качество воздуха в районах расположения предприятий.
Еще одним результатом исследования стала зависимость индексов опасности сжигания и канцерогенного риска от стоимости строительства. Оказалось, что для заводов «Энергия из отходов» одинаковой мощности при бо́льших инвестициях эти индексы были ниже. Увеличение стоимости строительства из расчета 60 000 юаней (770 000 руб.) на тонну перерабатываемых отходов снижает индекс опасности сжигания на 3,3%, а индекс канцерогенного риска на 2,2%. Более высокие инвестиции способствуют внедрению более эффективных технологий, что и дает положительный результат.
Кроме того, на концентрацию загрязняющих веществ влияет высота дымовой трубы. Чем она больше, тем лучше происходит рассеивание, диффузия, осаждение и разложение загрязняющих веществ, что эффективно снижает риски для здоровья. Например, увеличение высоты дымовой трубы с 80 до 100 метров снижает индекс опасности сжигания на 41%, а индекс канцерогенного риска на 33%.
Высота дымовых труб на заводах «Энергия из отходов», которые возводит компания «РТ-Инвест» составляет 98 метров.
По материалам: mt.gazeta.ru, sciencedirect.com
