CC BY
2
4 г
Радиационная гигиена
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1990 УДК 614.715/.72:[621.311.22:622.33
Л. Р. Диденко, И. Я. Попова, Ю. П. Боярский
ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ АЭРОЗОЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ ТЕПЛОВОЙ
СТАНЦИИ, РАБОТАЮЩЕЙ НА УГЛЕ
Институт биофизики Минздрава СССР, Москва
Известно, что к числу наиболее крупных источников загрязнения окружающей среды относятся предприятия топливной энергетики. В последнее время появилось значительное количество публикаций, посвященных различным аспектам загрязнения природной среды в районе расположения тепловых станций, работающих на ископаемом топливе [4, 5, 7]. С гигиенической точки зрения информация о содержании токсичных веществ в исходном топливе и фракциях золы разной дисперсности представляется весьма важной, однако в литературе имеются лишь ограниченные сведения. Так как состав, количество и дисперсность выбросов зависят от вида и качества топлива, а также технологии сжигания и системы очистки, то для гигиенической характеристики района необходимо иметь данные о содержании токсичных примесей в выбросах конкретной тепловой электростанции (ТЭЦ).
Целью настоящей работы являлось изучение состава топлива, золы и летящей золы ТЭЦ, работающей на буром угле Челябинского месторождения. Ежегодный расход топлива около 2 млн т, зольность угля 43±5%. На станции применяется одноступенчатая система золоулавливания. Эффективность улавливания, согласно проектным данным, составляет 70 % для циклонов и 90% для скрубберов. Удаление шлака и золы в золоотвалы осуществляется жидким способом. При установленной системе очистки из труб ТЭЦ при ее нормальной работе выбрасывается ежесуточно около 250 т золы и практически все образующиеся при сгорании топлива газы.
Для анализа отбирали исходное топливо, золу из золоуловителя и аэрозольную составляющую дымовых газов, которая непосредственно и определяет набор и количество токсикантов, выбрасываемых в окружающую среду [6].
Элементный состав топлива и золы исследовали с помощью полярографического, эмиссионного спектрального и нейтронно-активацион-иого методов анализа. Матрица частиц золы, образующейся при сжигани угля, в основном состоит из алюмосиликатов, оксидов железа, кальция, магния с небольшой примесью сульфа-
тов. Результаты исследования содержания макро- и микропримесей приведены в табл. 1. В исследуемых образцах имеется целый набор микроэлементов, которые с гигиенической точки зрения представляют определенную опасность для здоровья человека (бериллий, ванадий, кобальт, мышьяк, никель, свинец, торий, уран, хром) [2, 8]. Проверка эмпирических распределений значений результатов анализа проб показала, что распределение содержания примесей с 5 % уровнем значимости следует нормальному закону. Концентрация ряда элементов в исследуемом топливе (олово, мышьяк, хром, марганец, самарий, скандий) значительно выше указанных в литературе, что, вероятно, связано с относительно высокой зольностью бурого угля и геохимическими особенностями месторождения [1, 5, 10]. Удельное содержание практически всех исследуемых элементов в летящей золе в 2—8 раз выше, чем в исходном топливе. Исключением являются натрий и ва-
Концентрация
Таблица I
элементов в топливе и золе (частей на
1 млн), М±т
Уголь Зола из зо- Летучая зола
Элемент лоуловителя
Алюминий 37 000±6 000 75 000 ± 7 000 3110 000± 10 000
Барий 260 ± 40 550 ± 50 840 ± 60
Бериллий 1,1±0,1 1,6±0,3 1,8±0,1
Бор 5 , 2 ± 2 , 2 29 ± 5 45 ± 17
Ванадий 96 ± 13 363± 149 250 ± 23
Европий 2 , 6 ± 0 , 2 5 , 4 ± 0 , 2 5 , 9 ± 0 , 3
Железо 19 000 ± 2 000 47 000 ± 2 000 39 000± 3 000
Иттербий 1 ,2±0,2 3, 1 ±0,3 2 , 2 ± 0 , 2
Калий 13 000 ± 4 000 20 000 ± 2 000 18 000± 1 000
Кобальт 9 , 5 ± 1, 1 18± 1,0 24 ± 4 , 0
Лантан 22±2,0 54±4,0 64 ± 3, 0
Марганец 360 ± 50 830 ± 50 570 ± 20
Мышьяк 49 ± 14 64 ± 21 110± 10
Натрий 9 300 ± 3 400 33 000± 7 000 7 900±390
Никель 41 ±6 59 ± 8 150 ± 10
Олово 43± 10 85 ± 26 58 ±8
Рубидий 47 ± 3 80 ± 5 120=ь 10
Самарий 12 ±2 25 ± 3 51 ±7
Свинец 9 , 5 ± 3 , 5 12±2,5 64 ± 2
Скандий 54± 10 94 ± 11 77 ±7
СУрьма 0,72±0, 15 1 , 2 ± 0 , 2 5 , 6 ± 0 , 4
Торий 5 , 6 ± 0 , 6 11 ± 1 ,0 13± 1 ,0
Тантал 0 , 5 ± 0 , 1 1, 1 ± 0 ,1 1,5±0,1
Уран 2,2±0,2 5 . 3 ± 0 , 2 5 , 4 ± 0 , 3
Хром 62 ± 1 I 100± 10 160 ± 20
Цезий 7 , 0 ± 0 , 8 34 ±5 14± 1 , 0 17± 1 .0
Церий 66 ± 3 100± 10
Таблица 2
Содержание (в мКи/г) радионуклидов в угле и золе (Aíibm)
Радионуклид
Уголь
оола из золоуловителя
Летящая зола
40 К
f ??eRa
2ioPo
??8Th,
535Th
10±3 0,73±0,06 0,41±0,12 0,47+0,06 0,59d=0,12
14±1
1,75+0,08
0,59±0,21 0,82±0,12 1>2±0,1
17±1
1,78±0,10 2,0±1,7 3,6±0,6 1,5+0,1
«
надии, которые концентрируются в основном в крупнодисперсной фракции золы, отобранной из золоуловителя. Обращает на себя внимание значительный разброс данных по содержанию отдельных элементов (ванадий, мышьяк, натрий и др.) в пробах золы из золоуловителя, что, по всей вероятности, обусловлено трудностями отбора представительной пробы и различным режимом сжигания топлива. Для летучей золы максимальный разброс данных наблюдался для мышьяка и сурьмы (легколетучих элементов) и достигал 10 раз.
Кроме стабильных элементов, в пробах топлива и золы исследовали содержание наиболее значимых естественных радионуклидов. Определение проводили радиохимическим (210Ро), гамма-спектрометрическим (228ТЬ, 226Иа, 40К) методами и расчетным методом (232ТЬ, ^и, 40К) по содержанию стабильного аналога. Необходимо отметить хорошую сходимость результатов анализа, полученных разными методами. Разброс экспериментальных данных носит случайный характер и не превышает 20 %. /Результаты исследования представлены в табл\2.
Как видно из представленных данных, осноё^ . ной вклад в естественную радиоактивность ис-* ходного топлива и золы вносит 40К. Его доля в суммарной активности угля составляет 0,8, летящей золы — 0,7. Наибольшее обогащение летящей золы по сравнению с углем наблюдается для 210Ро, что объясняется его летучестью.
Анализ полученных результатов и сравнение их с данными литературы показывают, что содержание естественных радионуклидов в буром угле и золе в основном входит в разброс экспе-
Таблица 3
Отношения концентраций ингредиентов дымовых газов
к их ПДК
Отношение
р-иментальных данных для большого количеств образцов из разных месторождений [7, 9].
Представлялось целесообразным сделать попытку оценить гигиеническую значимость отдельных составляющих аэрозольных выбросов ТЭЦ. Для этого были рассчитаны отношения концентраций ингредиентов в дымовых газах к их ПДК в атмосферном воздухе населенных пунктов исходя из предположения, что соотношение их незначительно изменяется при распространении в воздушной среде. Из всех исследованных микроэлементов только для 16 установлены ПДК в воздухе населенных пунктов или ориентировочные безопасные уровни воздействия в атмосферном воздухе [3, 8]. В табл. 3 приведены результаты этих расчетов.
Как видно из данных табл. 3, следует ожидать, что с гигиенической точки зрения из всех исследованных ингредиентов наибольшую значимость будут иметь пыль, алюминий, железо, марганец, барий, ванадий и свинец.
Таким образом, результаты исследования показали, что летящая зола, выбрасываемая в воздух, содержит большой набор различных примесей, включая естественные радиоактивные элементы. Вопрос о гигиенической значимости токсичных веществ и естественных радиоактивных элементов заслуживает внимания и должен стать предметом самостоятельных исследований.
Ингредиент
Литература
1. Анохин Ю. А., Остромогильный А. X., Посло-вин А. Л. // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистемы. — JI.f 1981.— Т. 4. — С. 35.
2. Бабаев Н. С., Демин В. Ф., Ильин JI. А. и др.// Ядерная энергетика, человек и окружающая среда / Под ред. А. П. Александрова. — М, 1984.— С. 248—255.
3. Беспамятное Г. П., Кротов Ю. А. Предельно-допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. — Л., 1985. —С. 42—75.
4. Борисов Б. ККнижников В. А., Шагин Ю. А. и др.// Актуальные вопросы радиационной гигиены. — М., 1983. —С. 42.
5. Василенко В. Н., Назаров И. М., Фридман Т. М. Мониторинг загрязнения снежного покрова.— Л., 1985.
6. Коузов П. А., Скрябина Л. Я. Методы определения фи-зикохимических свойств промышленных пылей.— Л.,
1983. —С. 7—21.
7. Новикова Н. К., Книжников В. А. // Гиг. и сан. — 1985. —№ 3. —С. 39—42.
8. Нормы радиационной безопасности: НРБ-76. — М., 1978. —С. 39—42.
9. Akera Nakavka, Masanori Fukushima et al. //Hlth Phys.— 1984.— Vol. 4, N 3. — P. 407—416.
10. Bertine К К, Coldberg E. D. // Science. — 1971. — Vol. 173, N 3993.— P. 233—235.
Поступила 06J2.8S
f
10 100 1 000
100 1 000 10 000
10 000—50 000
238U, ?10po, 226Ra> 228Th
Co, As, ?3?Th, Сг> Nif Be Pb, V (в форме V205), Ba (в форме BaC03), Mn (в форме MnO¿), Fe (в форме Fe203) Al (в форме А1203), пыль
S U m m a r y. Out of the whole number of impurities (more than 30) detected in aerosol discharge of TES using Cheliabinsk mine coal only for 16 of them MACs for the air of residentials areas or tentative safe exposure levels were established. The most important from the hygienic point of view are dust, aluminium, iron, manganese, barium, vanadium and lead.
