ГИГИЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СОДЕРЖАНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ И ТОКСИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ И ЧАСТИЦАХ ЛЕТЯЩЕЙ ЗОЛЫ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Н. К. Новикова, В. А. Книжников

ГИГИЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СОДЕРЖАНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ И ТОКСИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ И ЧАСТИЦАХ ЛЕТЯЩЕЙ ЗОЛЫ

Институт биофизики Минздрава СССР, Москва

Энергетика, работающая на твердом органическом топливе, является одним из основных «крупнотоннажных» источников загрязнения окружающей среды. В последние годы обращено внимание на то, что в золе, поступающей в атмосферу, содержится ряд токсичных и радиоактивных элементов [1—3, 91. Отмечено, что количество токсичных веществ в различных по дисперсности фракциях угольной золы неодинаково. Для ряда таких элементов установлено, что их удельное содержание в летящей высокодисперсной золе (размер частиц не более 1—5 мкм), удаляемой в атмосферу или задерживаемой на электрофильтрах очистных сооружений, существенно выше, чем в исходном топливе или в более крупных частицах низкодисперсных фракций, задерживаемых при механической очистке выбросов [9]. С гигиенической точки зрения, информация о содержании токсичных веществ в исходном топливе и фракциях золы разной дисперсности представляется весьма важной, однако в литературе по этому вопросу имеются лишь ограниченные сведения [4]. Поскольку удельное содержание и распределение токсичных элементов золе разной дисперсности зависят не только от состава топлива, но и от режима его сгорания, целесообразно иметь отечественные данные, характеризующие содержание токсичных элементов в летящей золе при той технологии сжигания угля, которая применяется в СССР. Отсутствие соответствующих данных для современных отечественных теплоэлектростанций и послужило основанием для проведения данных исследований.

В качестве объектов для натурных исследований были выбраны теплоэлектростанции, использующие в качестве топлива каменный уголь различных месторождений и эстонский сланец. Для

Таблица 1

Распределение частиц золы угля и сланца по дисперсности

Дисперсность, мкм

Показатель 0.2 и 0.6 н 1 и 2 и 4 и 6 н

менее менее менее менее менее менее 10

Процент

частиц

золы угля 4,48 24,48 55,82 83,26 92,84 97,51 100

Процент

частиц

золы

сланца 4,76 22,02 54,76 81,55 90,48 90,04 100

изучения брали золы угля и сланца с электрофильтров на их входе и выходе. С помощью сканирующего электронного микроскопа установлено, что около 80 % частиц золы, задерживаемой на конечной стадии очистки и удаляемой в атмосферу, были менее 2 мкм (табл. 1), т. е. весьма мелкими, способными длительно витать в атмосфере, переноситься на значительное расстояние и проникать в легкие, лишь частично задерживаясь в верхних дыхательных путях [7].

В пробах золы определяли биологически наиболее значимые естественные радионуклиды (г,0РЬ, 226На, 228ТИ, <°К), а также ряда токсических микроэлементов (Р«П, Сг, РЬ, Ре, Ве). Количество 226Ра, 228ТЬ, 40К измеряли \-спектрометрическим методом с помощью полупроводникового спектрометра энергий с детектором типа ДГДК-ЮОВ относительным методом, 2,0РЬ — радиохимическим методом [8], микроэлементы — с помощью спектрального анализа. Химический и гранулометрический анализ проб золы выполнен отделом исследований грунтов проектного института «Фун-даментпроект».

Результаты изучения макрокомпонентного химического состава золы донецкого угля и эстонского сланца представлены в табл. 2. Эстонский сланец используется в энергетике значительно меньше, чем уголь, однако он также был подвергнут исследованию, поскольку в литературе имеются указания на канцерогенную активность золы этого вида топлива [5].

Данные табл. 2 свидетельствуют о том, что по химическому составу зола угля и сланца имеет существенные различия. Так, первая содержит большее количество двуокиси кремния (59,6 %) и полуторных окислов, которые в основном представлены окисью алюминия (23,5 %); зола сланца обогащена более значительным количеством окиси кальция (35,8%) и сульфат-иона (7,2%).

По морфологическому строению частицы золы угля и сланца также существенно различаются: значительная часть частиц золы сланца имеет острые, режущие грани, в то время как поверхность частиц золы угля округлой формы и гладкая.

В табл. 3 представлены результаты изучения содержания в золе радионуклидов и некоторых токсичных металлов.

Сравнение содержания радионуклидов и микроэлементов в золе различных углей (см. табл. 3) показало, что существенного различия между ними нет. Так, содержание ^Иа, 2|0РЬ и ^ТИ колеб-

Таблица 2

Химический (макрокомпонентный) состав золы донецкого угля и эстонского сланца

Компоненты, % от кассы золы

Объект исследования кремниевая кислота (5Юв) окись железа (Ре,О,) окнсь алюминия (А1.0.) окись кальция (СаО) окись магния (МкО) сульфаты К")

Зола угля Зола сланца 59,6 (60,4—58,5) 29 3 (30,1—26,5) 9.1 (9,5-8,9) 5.2 (4,4-5,6) 23,6 (24,3—21,1) 5,7 (3,7—7,0) 3,2 (3,7—2,6) 35,8 (29,8—40,2) 1,4 (1,5-1,3) 8.2 (3,6—13,4) 0,6 (0,7-0,5) 7,2 (4,3-10,6)

Таблица 3

Содержание радионуклидов и микроэлементов в золе топлива различных видов

Объект исследования Содержание радионуклидов. пКи/г Содержание микроэлементов, мг/г

"•Яа 1ЮРЬ "•ТЬ «•К N1 Сг РЬ Ре С1

Донецкий уголь (Крама- 3,1 4 1 22.3 0,7 0.8 0.06 5,3 2.7- Ю-'

торская ТЭЦ. Приднеп- (1,6—4.5) (2.7—8.7) (0.5—3.3) (18.7-28,6) (0,04—0.1) (0.05-0,1) (0.05—0,06) (4,5-6) (2.6- Ю-«)

ровская ГРЭС. Славян- 2.8- Ю-')

ская ГРЭС)

Экнбастузский уголь (Ом- 1 3.2 0,6 5.1 0.022 0.09 0,04 4.4 2.4- Ю-«

ская ТЭЦ. Рефтинская (0.9—1.1) (1.6-4.7) (0,5—0.7) (3,3-6.8) (0—0,044) (0,08-0,9) (0,01—0.06) (4.2-4,5) (2.2- Ю-4

ГРЭС) 3.6- КГ*

Кузбасский уголь (Кеме- З.в 4 0.9 18,1 0,175 0.23 0.12 6.0 1.3.10->

ровская ГРЭС, разовая

проба)

Подмосковный уголь 4.8 2 1.5 8,6 0.038 0,05 0.07 2.8 5.10"«

(Щекинскаи ГРЭС) (4.5-5) (1.6-2.3) (1.4-1.6) (8.3-8.9) (0,03—0.04) (0.04—0.06) (0.03—0,09) (2.3—3.2) (5,3- 10"'

6.5- КГ"«)

Бурый уголь (Фрунзен- 2.1 1.2 1.1 15,9 0.09 0,18 0.07 11.6 9.8- 10"»

ская ТЭЦ, Челябинска» (1.7-2,5) (0,8-1.5) (0,7-1.5) (13.0—18.9) (0,06-0.12) (0.07—0,29) (0.06 —0.08) (3.1-20) (6.5- 10"4

ТЭЦ. Троицкая ГРЭС) —1,3- 10"')

Эстонские сланцы (Эс- 1.9 4.5 0,38 33.6 0.03 0.04 0.1 2.3 1,3- КГ"4

тонская ГРЭС, Прнбал. (0.5—3) (0,9—9.8) (0.19—0.58) (10.2-59.4) (0.03-0.02) (0.03—0.04) (0.05—0.2) (1,6-3) (1.110-«

тийская ГРЭС) -1.5- 10"«)

лется в пределах 1—4,8, 1,2—4, 0,6—1,5 пКи/г со- ление наблюдается и в содержании микроэлемен-ответственно, что входит в разброс полученных тов. Как видно из табл. 3, в золе топлива обнару-данных по каждому типу углей. Аналогичное яв- жен целый набор веществ, которые принято счи-

Таблица 4

Содержание радионуклидов в топливе и золе донецкого угля и эстонского сланца

Объект Число Содержание. пКи/г

исследования проб "•йа морЬ »•ТИ "К

Уголь

Топливо Зола 6 19 0,9 (0,6—1,4) 3.1 (1,6—4,5) 1,9 (0,9—3,9) 4 (2,7—8,7) 0,39 (0,2—0,59) 1 (0,5-3,3) 6,1 (5,9-6,3) 22 3 (18,7—28,6)

Коэффициент обогащения 3,44 2,11 Сланец 2,56 3,66

Топливо Зола 6 17 0,6 (0,53—0,78) 1,9 (0,5-3) 0,95 (0,5-1.4) 4,5 (0,9—9,8) 0,28 (0,14-0,37) 0,38 (0,19—0,58) 12 (17-8,1) 33,6 (10,2-59,4)

Коэффи циент обогащения 3,17 4,74 — 48 — 1,36 2,8

Таблица 5

^'зависимость содержания MiRa и 210РЬ от дисперсности золы

Объект исследования Содержание фракции 8 мкм и менее, % Содержание, пКи/г • or 2* а •

"•Ra «юрь

Зола угля: на входе в электрофильтр на выходе из электрофильтра 17.2 90 • 2,9 4.2 1,6 13,9 0,55 3,3

Коэффициент обогащения Зола сланца: на входе в электрофильтр на выходе из электрофильтра 69.4 91 1,45 0,56 0,86 8,69 1.1 3,3 1,09 3,84

Коэффициент обогащения 1,54 3

тать канцерогенными: некоторые металлы (Сг, М, Ве) [6] и естественные радионуклиды, в том числе обладающие а-излучением — наиболее эффективным видом излучений с точки зрения кан-церогенности. Содержание основных долгоживу-щих естественных радионуклидов и 210РЬ

в золе топлива находится приблизительно на одном уровне, что согласуется с данными Б. К. Борисова и соавт. [2]. Обращает на себя внимание значительный разброс этих показателей в топливе по сравнению с золой (табл. 4). Так, коэффициент обогащения, характеризующий увеличение содержания радионуклидов в частицах летящей золы по сравнению с топливом, в пробах угольной золы составляет для ^Фа 3,4; для 2,0РЬ 2,1, в пробах золы сланца — 3,1 и 4,7 соответственно. Наибольшее обогащение наблюдается для 210РЬ.

Материалы табл. 4 свидетельствуют о том, что удельное содержание всех изучавшихся элемен-1 тов в летящей золе выше, чем в исходном топли-▼ ве. Аналогичные данные о выбросах теплоэлектростанций, работающих в США на угле, приводятся в литературе [4].

Результаты проведенных нами определений 226Ра и 2,0РЬ в разных по дисперсности фракциях золы, полученных на входе и выходе электрофильтров, представлены в табл. 5, из которой видно, что с увеличением доли содержания фракции 8 мкм содержание радионуклидов увеличивается. Эта закономерность наиболее четко выражена для 210РЬ, содержание которого возрастает в 3— 10 раз. Такого значительного повышения для ^Иа не наблюдается. Соотношение ^ФЬ/226!^ становится больше по мере увеличения доли мелкодисперсной фракции примерно в 3 раза. Это объясняется тем, что легкоплавкий свинец (тем-

*

пература кипения 1700°С) испаряется при горении, а затем конденсируется на мелкодисперсной фракции золы. Аналогично поведение микроэлементов.

Таким образом, результаты исследований показали, что летящая зола содержит многие радиоактивные элементы в более высокой концентрации, чем исходное топливо. По-видимому, для токсичных металлов и элементов существует аналогичная закономерность. Во всяком случае, этого можно ожидать в отношении элементов, близких по химическим свойствам к изученным радионуклидам. Вопрос о гигиенической значимости радионуклидов и токсичных веществ, содержащихся в летящей золе, заслуживает внимания и должен стать предметом самостоятельных исследований.

Выводы. 1. Содержание микроэлементов и концентрация радионуклидов в летящей золе эстонского сланца и исследованных углей различных месторождений примерно одинаковы. Морфологическая характеристика и макрокомпонентный состав изученной золы имеют существенные различия.

2. Удельная радиоактивность (содержание 226Ra, 2l0Pb) летящей золы топлива возрастает с уменьшением размера ее частиц. Наибольшее обогащение характерно для 2,0РЬ.

3. Высокодисперсная часть золы, т. е. летящая зола, выбрасываемая в воздух и представляющая наибольший интерес с гигиенической точки зрения ввиду ее способности распространяться на значительное расстояние и проникать в легкие человека, содержит повышенные концентрации изученных радионуклидов и, очевидно, их стабильных аналогов, которые обладают токсическими и канцерогенными свойствами.

Литература

1. Бабаев Н. С-. Демин В. Ф„ Ильин Л. А. и др. — В кн.: Ядерная энергетика, человек и окружающая среда. / Под ред. А. П. Александрова. М., 1984, с. 248—256.

2. Борисов Б. К.. Новикова Н. Я.. Киселева М. Д. — В кн.: Актуальные вопросы радиационной гигиены. М., 1983, с. 43—45.

3. Гильденскиольд Р. С., Ковальчук В. К■ —Гиг. и сан., 1984, № 1, с. 17—19.

4. Ионизирующее излучение: источники и биологические эффекты. (Научный комитет ООН по действию атомной радиации). Нью-Йорк, 1982, т. 1, с. 242—250.

5. Книжников В. А., Грозовская В. А.. Литвинов Н. Н. и др. — В кн.: Гигиенические проблемы радиационного и химического канцерогенеза. М., 1979, с. 74—84.

6. Коган Ф. М. — В кн.: Металлы. Гигиенические аспекты оценки и оздоровления окружающей среды. М., 1983, с. 42—50.

7. Липпман М.. Альтшулер Б. — В кн.: Загрязнение воздуха и легкие. / Под ред. Ю. И. Москалева. М., 1980, с. 19— 49.

8. Методические рекомендации по санитарному контролю за содержанием радиоактивных веществ в объектах внешней среды. / Под ред. А. Н. Марея, А. С. Зыковой. М., 1980, с. 169—171.

9. Environmental Implication of Expanded Caal Utilization./Ed. M. J. Chadwick, N. Lindman. Oxford, 1982.

Поступила 31.08.S4

Summary. The chcmical composition and content of radioactive substances in airborne ash from solid fuel of different types, as well as radionuclide levels in relation to ash dispersion throughout various stages of steam power plant effluent treatment were studied. A comparative assess-

ment of ash composition from different types of fuel was^

made. Highly dispersed ash released in the air after fuel^

burning and capable of entering the lungs of man was shown to contain the highest levels of radionuclides.

Социальная гигиена, история гигиены, организация санитарного дела

УДК 614.7:001.83(100)

Н. Н. Литвинов, В. В. Вашкова, С. Н. Байбаков, 3. П. Григоревская

ИТОГИ И ПЕРСПЕКТИВЫ СОТРУДНИЧЕСТВА СССР С МЕЖДУНАРОДНЫМИ ОРГАНИЗАЦИЯМИ В ОБЛАСТИ ГИГИЕНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сыскна АМН СССР, Москва; Центр международных проектов Государственного комитета СССР по науке и технике, Москва

В настоящее время, когда загрязнение окружающей среды приобретает глобальный характер, решение вопросов, связанных с регламентированием этого загрязнения в интересах сохранения и укрепления здоровья населения, уже не может быть достигнуто лишь на национальном уровне. Поэтому для успешного решения данной проблемы в масштабах планеты необходимо как систематическое совершенствование национального законодательства, так и активное развитие международного научного сотрудничества в дан-нон области.

Советский Союз постоянно расширяет и углубляет взаимовыгодное сотрудничество с другими государствами и международными организациями, видя его основную цель в создании международной научно-обоснованной системы оценки биологического действия различных факторов окружающей среды при их изолированном, комбинированном, комплексном и сочетанном воздействии на организм с последующей разработкой на этой основе единой системы гигиенической регламентации вредных факторов окружающей среды.

Поскольку проблема гигиены окружающей среды является проблемой медицинской, особенно активно и плодотворно развивается сотрудничество СССР в данной области с одним из крупнейших специализированных учреждений ООН — Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ).

Наблюдающаяся в последние годы интенсификация сотрудничества прежде всего связана с расширением основных направлений деятельности отдела гигиены окружающей среды штаб-квартиры ВОЗ.

Достаточно указать, что в 1980 г. начала практически осуществляться Международная программа ВОЗ/ЮНЕП/МОТ по безопасности хими-

ческих веществ (МПБХВ), которая состоит из. трех основных компонентов. «

1. Подготовка критерия-документа. Предполагаются сбор, анализ, подготовка и последующее распространение среди государств — членов ВОЗ национальных и международных обзоров по гигиеническим вопросам загрязнение окружающей среды определенными химическими веществами. Указанные обзоры содержат сведения о степени распространения вещества в объектах окружающей среды, методах его определения, данные о различных сторонах биологического действия на экспериментальных животных, основные аспекты влияния на здоровье населения, а также конкретные рекомендации по разработке профилактических мероприятий, направленных на охрану здоровья населения.

Подготовка критерия-документа осуществляется путем проведения ВОЗ одного или нескольких совещаний экспертов из различных стран, которые обсуждают проект документа и вносят в соответствии с имеющимся национальным опытом, свои конструктивные дополнения и замечания; направленные на усовершенствование его структуры и содержания. После окончательной доработки материалов страной, ответственной за подготовку данного международного критерия-документа, он передается в ВОЗ для опубликования и распространения по странам.

Основная цель этой деятельности — оказать помощь развивающимся странам в оценке возможных неблагоприятных для населения эффектов в связи с загрязнением окружающей среды, обусловленным интенсивной индустриализацией производства и химизацией сельского хозяйства.

2. Методологический компонент МПБХВ. Предусматривается обмен опытом в области теоретических и методических основ оценки различных