www.osh.org.il דצמבר 2009

מה צריך להיות סיווגו של אבק אפר פחם בתחום הבריאות התעסוקתית?

מאת: ד"ר אשר פרדו *

מקור אפר פחם

מדינת ישראל החלה להשתמש בפחם כמקור אנרגיה להפקת חשמל לפני למעלה מ- 20 שנה. תחנות הכוח בישראל צורכות כ- 12 מיליון טונות פחם ליצור חשמל ומהם נוצרים כמיליון טון פסולת אפר פחם בשנה. כ- 70% מהאפר המיוצר בארץ מעורבב במלט ובבלוקים המשמשים לבניה. מנקודת הראות של מערך ייצור החשמל, האפר הוא פסולת (שארית), שיש לסלקה ללא פגיעה בסביבה, בעלות נמוכה ככל האפשר, ולכן פסולת האפר שלא נוצלה (עשרות אלפי טונות בשנה) הושלכה במשך כ- 10 שנים לים (עד סוף 1998) במרחק 70 ק"מ מהחוף ולעומק של כ- 1500 מטרים, עד שאמנת ברצלונה אסרה זאת. לעומת זאת, מנקודת ראות כלל משקית, האפר הוא משאב (Secondary Material) בעל ערך כלכלי, ולכן, בנוסף לשימוש כמרכיב בבטון ובלוקים, מנוצלת כיום פסולת אפר לשימושים מגוונים ובהם: חומר מילוי ומטייב חומרים נחותים בסוללות וכבישים (כביש 6), כאשר בשטח מפוזר בד"כ אפר פחם רטוב במהלך הבנייה, ייצוב מדרונות ושימור קרקע, שכבה אוטמת בשיקום מטמנות, מרכיב במצעים לגידולים חקלאיים בחממות, מלאן במוצרי פלסטיק, צבע ואספלט, מקור להפקת מתכות יקרות ועוד.

אפר פחם הוא שם קיבוצי לתוצרי השריפה המוצקים של פחם על סוגיו השונים. בישראל הפחם הוא בעיקר ביטומני ושריפתו יוצרת כ- 11% אפר. האפר הנוצר משריפת פחם (בעיקר בתחנות כח), ובעיקר פחם אבקתי (טחון), מוגדר כחומר אנאורגני בלתי ניתן לבעירה והוא מכיל חלקיקים גסים ועדינים. בתחתית כבשן השריפה שוקעים חלקיקים גסים הנקראים אפר תחתית (bottom ash) ואילו חלקיקים קטנים העולים עם זרמי האוויר החמים בארובת הכבשן נקראים אפר מרחף (fly ash). אפר תחתית מהווה כ- 12% - 15% מסך האפר בעוד שאפר מרחף מהווה כ- 85% - 88% ממנו.

על מנת למנוע את יציאתו של האפר המרחף מארובת הכבשן לאטמוספירה מסולקים למעלה מ- 99.5% ממנו באמצעות טיפול במשקע אלקטרוסטטי, מסנני שקים ומתקני שטיפה שונים. עקב תכולת גופרית בפחם באחוז משתנה (2% - 3.5%) והצורך לעמוד בתקני זיהום אוויר, מתבצע בפליטות הארובה טיפול נוסף לסילוק תרכובות חלקיקיות וגזיות של גופרית באמצעות סיד וקרבונטים (גיר) ליצירת משקעים גופרתיים, כגון גבס, הכוללים גם שאריות סיד ואפר מרחף.

הרכבו הבסיסי של האפר הוא תערובת של חומרים אנאורגניים מינרליים שלא עברו שריפה יחד עם עקבות מתכות ושאריות של תרכובות פחמניות. עקב שריפת הפחם והטמפרטורות הגבוהות חלים שינויים פיסיקליים וכימיים במרכיבי האפר ביחס לצורת הופעתם במקור הפחם. קירור מהיר של האפר המותך בכבשן גורם להווצרות חומר בלתי גבישי (זכוכי) המכיל 60% – 80% של זכוכית אלומינו-סיליקטית. בנוסף, מכיל האפר קוורץ, מוליט, מגנטיט, המטיט, תחמוצות של אלומיניום, ברזל, סידן, מגנזיום, נתרן ואשלגן, ועקבות של מתכות כבדות כגון בריום, כרום, נחושת, טונגסטן, ארסן, קובלט, עופרת, ניקל, קדמיום וכספית.

פוטנציאל לחשיפה תעסוקתית במקומות עבודה באפר פחם

מקורם של הגורמים הפוטנציאליים לחשיפה תעסוקתית בעבודה באפר פחם הוא בפחם הטבעי. ניתן לסווגם לחמישה גורמים עקריים:

· כלל החלקיקים המרחפים של אפר פחם החודרים לדרכי הנשימה או באים במגע עם עור חשוף ודרכי העיכול;

· מתכות כבדות;

· תרכובות של פחמימנים ארומטים פוליציקליים;

· קרינה מייננת שמקורה באיזוטופים רדיואקטיביים טבעיים בפחם.

· צורן דו-חמצני גבישי חופשי – סיליקה חופשית.

כ- 0.4% - 1.7% ממסת החלקיקים של אפר תחתית הם חלקיקים שגודלם מאפשר שקיעה בדרכי הנשימה העמוקות (סימפונות וריאה), אולם חלק גדול מהם אינו מגיע לריחוף עקב כליאתם בין חלקיקים גסים מאד. מקטע החלקיקים המקביל באפר מרחף מגיע לכ- 30% מהמסה שלו. יש לזכור שרובו של מקטע זה מסולק ע"י משקע אלקטרוסטטי בטרם הגיע לאטמוספירה והפך לזמין לנשימה, ומאידך, אין החומר האלומינו-סיליקטי ותחמוצות מינרליות אחרות גורמים לנזק ספציפי ומיוחסות להם תכונות של "אבק מטריד".

ריכוזן של מתכות כבדות באפר מרחף גבוה מזה באפר תחתית, אך בשני המקורות מהווים ריכוזי המתכות ריכוזי עקבות ופוטנציאל הפיזור שלהם באוויר, לפי אומדן במחקרים, נמוך בשלושה סדרי גודל מהרמה המירבית התעסוקתית המותרת לחשיפה.

פחמימנים ארומטים פוליציקליים, המהווים חלק מתרכובות פחמניות באפר, הן תרכובות החשודות כמסרטנות לאדם, אך, למרות העדר נתונים כמותיים על פיזורן באוויר ופוטנציאל חשיפה, אומדן ריכוזיהן נמוך הרבה יותר מריכוזן בפליטות משריפת דלק על סוגיו השונים.

רמת הקרינה המייננת הנובעת מהרדיונוקלידים של אורניום, תוריום ואשלגן ובנותיהם, שנמצאים באופן טבעי בפחם, נמוכה מאד על אף אפקט העשרה במעבר מפחם לאפר. רמות מדודות מצביעות על תוספת של מנת קרינה שערכה 1% - 5% ממנת קרינת הרקע בסביבה הטבעית ובכל מקרה מדובר על רמות שנתיות הנמוכות בשלושה סדרי גודל מתקנים תעסוקתיים לחשיפה מותרת (מאיות מיליסיוורט לעומת 50 מיליסיוורט מותרים) ורמות הדומות לאלו הנפלטות מסוגים שונים של קרקע וסלעים.

גורם הסיכון שמעורר בד"כ את הדאגה הגדולה ביותר בהקשר לאפר פחם הוא צורן דו-חמצני גבישי חופשי (סיליקה) המופיע באפר הפחם רק כקוורץ. בהעדר מידע מספק על מהות הפעילות הביולוגית של הקוורץ באפר פחם סברו מקבלי החלטות שמדובר בסיליקה גבישית בעלת תכונות זהות לאלו של סיליקה המופיעה בחומרי גלם וענפי עבודה אחרים. עקב הפוטנציאל הפיברוגני של קוורץ ויכולתו לגרום לסיליקוזיס – מחלת ריאות מגבילה הגורמת ללייפת (פיברוזה ריאתית) של רקמת החיבור והרס של נאדיות הריאה, הוגדר אפר הפחם יחד עם הפחם כ"אבק מזיק" ונכלל בתקנות הבטיחות והגיהות ל"אבק מזיק". סיווגה של סיליקה גבישית חופשית בשנות התשעים כגורם מסרטן לאדם בעיקר באנשים שנפגעו בסיליקוזיס הוסיף לחשיבה שאפר הפחם שווה ערך בסיכון הבריאותי שבו לפחם.

חשיפה תעסוקתית לסיליקה גבישית חופשית

הסיליקה הגבישית, כחומר רפראקטורי שמקורו בפחם האם, מתחלקת באופן שווה בין אפר התחתית לאפר המרחף. כאמור, סוג הסיליקה הגבישית באפר הוא קוורץ בלבד ותהליך השריפה משנה את מופעה בהשוואה למופעה בפחם. תכולת הקוורץ באפר מרחף מגיעה ל- 5% - 15% כאשר חלק גדול ממנו טבוע בפאזה הזכוכיתית ואינו בולט מפני השטח של החלקיק וחלק אחר חופשי. כשליש מהחלק החופשי (עד 2.5% מהאפר המרחף) הוא מקטע גס של חלקיקים שאינם חודרים לעומק דרכי הנשימה, ואילו כשני שליש (עד 5% מהאפר המרחף) הוא מקטע עדין (חלקיקים שקוטרם האווירודינמי המירבי הוא כ- 10 מיקרומטר) החודר לדרכי הנשימה. איבר המטרה של הסיליקה הוא הריאות ולכן יש חשיבות רק לחלקו של מקטע החלקיקים בר הנשימה מתוך המקטע העדין. רוב המקטע העדין מורכב מחלקיקים שגודלם מאפשר שקיעה בקנה ובסימפונות בלבד (עד 4.8% מהאפר המרחף) ורק החלק הנותר המהווה 0.1% - 0.2% מכלל האפר המרחף הוא מקטע בר-נשימה בעל פוטנציאל שקיעה בריאות. החלק הארי של מקטע זה מסולק ע"י סינון מארובת הכבשן יחד עם רוב האפר המרחף. תכולת המקטע העדין באפר תחתית אינה גבוהה מ- 1.7% והאחוז המשקלי של סיליקה במקטע זה אינו עולה על 5%. לכן, באופן מקביל לאפר המרחף, ניתן להראות שהמקטע בר הנשימה של קוורץ בכלל האפר התחתי אינו עולה על 0.003% וגם כאן טבוע רוב הקוורץ החופשי בפאזה האלומינו-סיליקטית של האפר.

השפעות פיברוטיות של קוורץ מיוחסות לתגובות של פני השטח של החלקיקים, אך הריכוז הנמוך של קוורץ בר-נשימה באפר המרחף יחד עם העובדה שחלקיקיו שקועים בחלקיקי האפר ופני השטח שלהם חבויים מסבירים את העדר הממצאים של סיליקוזיס והשפעות קוורץ אחרות במחקרים אפידמיולוגיים על עובדים חשופים לאפר פחם מרחף. הסקה דומה ניתן להסיק לגבי אפר תחתי. הנה כי כן, תהליך שריפת הפחם והשינויים הפיסיקליים והכימיים שחלים בו בעת השריפה יוצר מצב חדש בו הסיליקה הגבישית חופשית אינה פעילה ביולוגית או שזמינותה הנמוכה על פני שטח הפנים של החלקיק והריכוז האבסולוטי שלה הנמוך באוויר אינם מספיקים לפעילות ביולוגית מזיקה. הבדל גדול זה בין הפחם לפני שריפה לבין אפר הפחם אינו יכול להכיל אותם בקבוצה אחת של סיווג הסיכון הבריאותי.

בהקשר זה יצויין שהשפעות שנצפו בחשיפה לריכוזים גבוהים של אפר פחם לזמן קצר כללו גירוי ויובש באף ובגרון, גירוי עיניים, גירוי עור ממגע עם אפר רטוב עקב חומציותו, קשקשת בעור כתוצאה מייבושו ושחיקתו המכנית ע"י אפר פחם. בחשיפה כרונית הועלה חשד לאפשרות של התפתחות גידולים סרטניים, אולם חשד זה לא הוכח ולא נמצאו מקרים או מחקרים אפידמיולוגיים שמצביעים על סיכון לסרטן.

תקני חשיפה ורמות חשיפה

כאמור, מוגדר אפר פחם מרחף כ"אבק מזיק" בתחיקה הישראלית, עקב תכולת הסיליקה החופשית בו, ללא התייחסות למצב הסיליקה באפר ולפוטנציאל פעילותה הביולוגית. בהתאם לתקנות הבטיחות והגהות ב"אבק מזיק" חלה הוראת פיקוח על עובדים בכל העבודות והתהליכים הקשורים בו. תקני חשיפה תעסוקתיים עבור אפר פחם נגזרים מתקנים עבור סיליקה גבישית חופשית. בעבר התייחס תקן החשיפה התעסוקתית של סיליקה זו לכלל האבק שהיא הוותה חלק מתכולתו ולא לסיליקה בלבד כגורם טהור. תקן החשיפה היה דינמי וערכו היה מותנה באחוז הסיליקה באבק. במשך השנים התגבשה רמה מרבית לחשיפה עבור סיליקה טהורה ואחוז הסיליקה באבק נשאר גורם מכריע בחישוב תכולתה האבסולוטית לצורך חישוב ריכוזה באוויר. הרמה המרבית המותרת לחשיפה לאבק סיליקה מתייחסת למקטע החלקיקים החודר לאזור חילוף הגזים – מקטע בר-נשימה. רמה זו עומדת על 0.1 מ"ג/מ"ק. בישראל נקבעה גם רמה מרבית לסיליקה בכלל האבק וערכה 0.3 מ"ג/מ"ק.

הניטור הסביבתי תעסוקתי של פחם ואפר פחם ושל סיליקה חופשית התבצע כמעט באופן בלעדי בתחנות הכוח הפחמיות ולא באתרי עבודה אחרים באפר.

מספר העובדים המעורבים במגע ישיר עם אפר הפחם בתחנות הכוח אינו גדול וביניהם עובדי טרקטורים הפועלים באזורי העירום של אפר הפחם לערימות, עובדי שינוע של האפר, עובדי תחזוקה ונקיון ועובדי מחסנים.

לאחרונה, אנליזות של קוורץ באפר פחם מרחף בישראל הראו אחוזי קוורץ בגובה 2.3% - 4.3% במקטע בר-שאיפה ו- 2.5% - 2.9% במקטע בר נשימה. במדידות של אבק בר נשימה של אפר פחם מרחף נעו ריכוזי הקוורץ באוויר בדגימות אישיות בין 0.0009 - 0.07 מ"ג/מ"ק למעט נתון אחד שחרג מהרמה המרבית המותרת לקוורץ בר- נשימה. אולם יש לציין שמדידות גיהותיות של קוורץ באפר פחם אינן יכולות להבחין בין קוורץ השקוע בתוך הפאזה האלומינו-סיליקטית לבין קוורץ הבולט על פני שטח פני החלקיק.

ההיבט הסביבתי- קהילתי

ההשלכות של שימוש באפר פחם כלפי האוכלוסיה הכללית נבחנות בעיקר משלושה היבטים: זיהום אוויר, זיהום מי תהום ע"י מתכות כבדות, קרינה מייננת. תנאים אטמוספיריים במשך היום באזור החוף של מדינת ישראל מקלים על פיזור של זיהום אוויר שעלול להווצר מהפחם ומאפר הפחם הנפלטים מפעילות תחנות הכוח ובכך מפחיתים ריכוזים מקומיים של אבק מרחף ושוקע. עם זאת, רוחות מערביות ודרום מערביות גורמות להסעת האבק מהחוף לאזורים פנימיים של אוכלוסיה צפופה. לא נקבע עדיין תקן חשיפה יחודי לאפר פחם עבור הציבור הרחב במדינת ישראל והחומר מוגדר בקטיגוריה של חומר חלקיקי מרחף שלגביו קיימים תקנים עבור PM10  ו- PM2.5.

המשרד לאיכות הסביבה קבע תקן מיוחד לקרינה רדיואקטיבית המותרת במוצרי בניה הכוללים אפר הפחם (עד 160 ק"ג אפר פחם לכל מטר מעוקב של בטון). הקפדה על תקן זה אמורה להגן על הציבור מחשיפה לקרינה מייננת מעל המותר.

שינויים אפשריים בסיווג

בהיבט התעסוקתי, באירופה ובארה"ב אין סיווג טוקסיקולוגי-בריאותי או גהותי נפרד לאפר פחם מרחף ולאפר פחם תחתי וההתייחסות אליהם היא כאל חלקיקים בלתי ספציפיים (אבק מטריד) ולא כאבק טוקסי. פסולת אפר פחם מסווגת בארה"ב ובאירופה כפסולת בלתי מסוכנת (אינרטית) ואפר תחתית מוגדר כך גם בישראל ואינו מצופה לגרום סיכון כלשהו לאיכות מי תהום ונגר עילי. אי לכך, שימושו מותר. תאונה סביבתית שארעה לאחרונה בארה"ב עם אפר פחם הביאה את הנושא לדיון מחודש על ההתייחסות אליו כפסולת אינרטית, אך אין שינוי בסיווגו כאבק מרחף.

כמגמה עתידית, יהיה צורך לבחון מחדש את מעמדו של אפר הפחם כ"אבק מזיק" בתקנות הפיקוח על העבודה ובתקנות המשרד לאיכות הסביבה. בשלב ראשון התקבלה המלצה לשנות את הגדרתו של אפר תחתי מ"אבק מזיק" ל"אבק בלתי מסווג" (אבק מטריד) ובעתיד הקרוב, עם תיקונן של תקנות "אבק מזיק" ע"י אגף הפיקוח במשרד התמ"ת יהיה צורך להחליט על הסיווג של אפר פחם מרחף. כיוון שהגדרת אפר הפחם כאבק מזיק נבעה רק בגלל תכולת הקוורץ בו, בחינת הסיווג שלו מחדש תלויה בהתייחסות להבדל המהותי בין פוטנציאל הפעילות הביולוגית של קוורץ באפר פחם לעומת פוטנציאל זה ופוטנציאל הנזק במקורות קוורץ אחרים.

* ד"ר אשר פרדו, מחלקת המחקר של המוסד לבטיחות ולגיהות, עפ"י

http://www.coal-ash.co.il/sadna09/Pardo_FlyAshOccupationalHygieneAspects.pdf

.