Распечатать
13 июля 2016, 16:43 Инновация: использование золы ТЭЦ-5 при ямочном ремонте дорог Академгородка

27 июня 2016 г. сетевое СМИ Аcadem.info разместило новость о том, что комиссия по содействию инвестиционной деятельности мэрии Новосибирска одобрила финансирование пилотного проекта ремонта дороги по инновационной технологии с использованием отходов ТЭЦ-5, сумма составит около 1 млн рублей. Об экологической стороне проекта рассказывает Светлана Юрьевна Артамонова – с.н.с. ИГМ СО РАН, к.б.н., д.г.-м.н., специалист в области геоэкологии. 

Организатором и инициатором проекта является Управление заказчика по строительству подземных транспортных сооружений (МУП «УЗСПТС») (руководитель Александр Мысик). В качестве положительных сторон применения золы в составе дорожного покрытия отмечены:

1. Высокая экономичность – 1 кв. м ямочной заплатки обойдется всего в 65 руб., по сравнению с традиционным методом экономия равна 450 руб.

2. Усиление прочности и морозоустойчивости асфальта.

При чтении этой новости у меня возникло чувство тревоги: в ней ни слова об экологической стороне проекта. Между тем использование золы в ремонте автодорог многолюдных городских кварталов может быть связано с высокими экологическими рисками для здоровья жителей. Постараюсь объяснить ниже.

ТЭЦ-5 является одним из наиболее мощных энергетических предприятий в Сибири: вырабатываемая электрическая мощность составляет 1200 Мвт, тепловая мощность –  2850 Гкал/ч. ТЭЦ-5 работает на бурых углях: ежедневно сжигается 10000 т. В качестве топлива используются бурые угли Сереульского разреза Канско-Ачинского бассейна, который является собственностью ООО СИБэко – владельца ТЭЦ-5.

Известно, что уголь является естественным сорбентом и может содержать значительные количества U и Th. Вспомните, зачем принимаем активированный уголь при пищевом отравлении? Как раз из-за его сорбирующих свойств. На диаграмме приведено распределение содержания U и Th в угольном пласте Сереульского разреза [Арбузов и др., 2008].

Рис. 1. Содержание естественных радионуклидов в пласте угля мощностью 16.4 м (Сереульский разрез Канско-Ачиского угольного бассейна) (по данным Арбузова С.И. [Арбузов и др., 2008])

Как видно на диаграмме, верхняя часть угольного пласта обогащена U, а в нижней части высоки содержания как U, так и Th: 31.8 и 9.4 г/т соответственно. Среднее содержание U и Th в пласте оценивается примерно в 6.7 г/т и 1.2 г/т соответственно. По данным исследователей, обогащение ураном угольного пласта произошло за счет сорбции урана из грунтовых вод (в то время, когда этот угольный пласт залегал в земной толще) [Арбузов и др., 2008, Арбузов, 2009].

Простые расчеты на основе средних содержаний радионуклидов при ежесуточной порции топлива в 10000 т углей показывают, что на ТЭЦ-5 сжигается примерно 67 кг урана, 12 кг тория ежесуточно. Основная масса тяжелых радионуклидов, как правило, остается в золе (оценка улетучивания радионуклидов с выбросами ТЭЦ – это другой актуальный вопрос). При сжигании угля происходит концентрирование как минимум в 10 раз, то есть в золе содержание урана может повышаться до 67 г/т, тория – 12 г/т, максимально до 318 г/т и 94 г/т.

Кроме повышенных содержаний радионуклидов в золе одним из негативных факторов может стать неоднородность их распределения в золе. Например, обычный камень (или уголь) как массивный объект может давать слабый радиационный фон, но это усредненный фон по объекту, поскольку в нем радиоактивные элементы могут быть связаны в отдельные зерна – микрочастицы, формирующие этот обобщенный слабый радиационный фон. И эти микронные частицы обладают высокой радиоактивностью и называются «горячими частицами». Как раз такие «горячие частицы» могут содержаться в золе и дополнительно формироваться при спекании углей (см. рис. 2).

Рис. 2. Аэрозольная частица оксида урана, снимок в режиме обратно рассеянных электронов, сканирующая электронная микроскопия [Артамонова, 2014]. Содержание урана в частице составляет 65 %.

Обычно золу использовали в стройматериалах – шлакоблоки. Шлакоблоки могут давать небольшое повышение гамма-фона и всё, они не пылят. Умеренное повышение внешнего гамма-фона от стройматериалов с естественной активностью не представляет собой опасности, поскольку, как правило, оно располагается в пределах природного разброса естественной активности и не дает значимого увеличения дозы облучения населения. Тем более использование золы в стройматериалах легко контролируется строительными СНиП и ГОСТ, потому не является проблемой.

Но применение золы в дорожном покрытии – это совсем другое дело. Дорога в многолюдных городских кварталах – это пыление. Вспомните ежевесеннюю борьбу с пылью! Эта пыль не только от зимней соле-песчаной смеси, но и от морозного-механического и химического выветривания полотна дороги (ну, и стертой резины транспорта).

Угли на ТЭЦ-5, как показала выше, вследствие своего геологического происхождения изначально обогащены ураном, да и торием. При сжигании в золе ожидается дополнительное (примерно 10-кратное!) концентрирование. Есть большая вероятность наличия в золе «горячих частиц». Таким образом, зола ТЭЦ-5 может быть опасной.

Применение золы ТЭЦ-5 в ямочном ремонте в городских условиях – это очень опрометчивый шаг: экологический риск может быть очень высоким. Нагрузка на дороги очень большая, идет разрушение дорожного покрытия и его пыление. При использовании золы в дорожном полотне эти «горячие частицы» будут отрываться эрозией и переноситься по воздуху, в том числе попадать в организм человека. Радиоактивные микрочастицы – это уже по-настоящему опасно, т.к. раз вдохнул, и источник ионизирующего излучения уже внутри, и процесс хронического внутреннего облучения пошел... Медленно, но верно. В общем, радиобезопасность – это очень непростая штука, и внешний гамма-фон, который легко оценить любым бытовым дозиметром, тут далеко не главный фактор.

Понятно, что ООО "Сибэко" уже некуда девать эту золу, владельцу хочется куда-то распихать отходы, да еще с выгодой. По-видимому, поэтому появился обсуждаемый инновационный проект. Но людей-то надо беречь. Нужно заметить, что пока для всех людей независимо от социального статуса воздух пока един, дышим мы все одним воздухом, и это должно нас объединять: и власть имущих, и обычных жителей, мы вместе должны заботиться о чистоте воздуха. Чистый воздух и радиобезопасность – одни из важных условий для счастливой здоровой жизни каждого.

Таким образом, прежде чем продвигать дальше обсуждаемый инновационный проект, совершенно необходимо провести дополнительные радиоэкологические исследования золы ТЭЦ-5 и ответить на вопросы: 1) сколько в золе радионуклидов и других потенциально вредных веществ, 2) как распределены радионуклиды в золе.

Только потом посчитать все риски и решить, стоит ли овчинка выделки. Главное, не надо спешить, семь раз отмерь, один раз отрежь. Специалисты ИГМ СО РАН готовы взяться за эти дополнительные исследования и выступить в качестве независимых экспертов. Данное сообщение считать официальным предложением для руководителей обсуждаемого инновационного проекта и муниципальной власти города.

Справка

Светлана Юрьевна Артамонова – с.н.с. ИГМ СО РАН, к.б.н., д.г.-м.н., специалист в области геоэкологии, руководитель проектов Российского фонда фундаментальных исследований № 09-05-00839 «Минерально-геохимические особенности техногенных аэрозолей Сибири», 2009–2011 гг., №14-05-00289 «Элементный и минерально-фазовый составы техногенных аэрозолей как основа метода для оценки качества окружающей среды урбанизированных и горнопромышленных территорий Сибири», 2014–2016 гг.

Литература

1. Арбузов С.И., Волостнов А.В., Ершов В.В. и др. Геохимия и металлоносность углей Красноярского края. – Томск: STT, 2008. – 300 с.
2. Арбузов С.И. Геохимия урана и тория а углях Северной Азии // Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека: Материалы III Международной конференции (Томск, 23–27 июня 2009 г.). – Томск: STT, 2013. – С. 59–65.
3. Артамонова С.Ю. отчет РФФИ №14-05-00289 Элементный и минерально-фазовый составы техногенных аэрозолей как основа метода для оценки качества окружающей среды урбанизированных и горнопромышленных территорий Сибири за 2014 г.
4. http://news.ngs.ru/photo/2372183/ Вулкан на Ключ-Камышенском (09.02.2016, статья про ТЭЦ-5).
5. http://tass.ru/sibir-news/3386033.

Обсуждение темы здесь

Светлана Артамонова
Постоянный URL: http://academ.info/news/36485