dioxin/furán vegyületek egészségi kockázatának összehasonlítása más forrásokból származó emissziókéval

Átírás

1 LEVEGÕTISZTASÁG-VÉDELEM Hulladékégető által kibocsátott dioxin/furán vegyületek egészségi kockázatának összehasonlítása más forrásokból származó emissziókéval Tárgyszavak: hulladékégető; dioxin; egészségi hatás; emissziómérés. A hulladékégetők kéményének emisszióit esetleges káros hatásai miatt újabban mind társadalmi aggodalmak, mind az elégetéssel kapcsolatos szakmai fenntartások kísérik. A légkörbe bocsátott vegyi anyagokat az emberek közvetlenül beszívhatják, de átlépve a környezeti közeghatárokat, bejuthatnak a talajba, a növényzetbe, vízbe, különféle szervezetekbe, tehát az emberi egészséget közvetve veszélyeztethetik az ivó-, a talaj- és az élővízen át bőrfelszívódás, valamint szennyezett élelmiszerek elfogyasztása útján. Az elmúlt évek intézkedései nyomán lényegesen csökkent a poliklórozott dibenzo-p-dioxinok és -furánok légköri kibocsátása és velük a lakosság étrendi és egyéb terhelése. Emisszióvizsgálati program Spanyolországban Egy spanyolországi ipari körzetben működő hulladékégető füstgázkezelésén az évek folyamán több korszerűsítést hajtottak végre az elektromos részecskeleválasztástól, a szövet- és aktív szenes szűrésig, amelyeknek kedvező hatása a környező üzemek kezeletlen emissziói miatt alig érvényesülhetett. A spanyolországi Tarragona egyetemének Környezettechnikai Intézetében ezzel a megfigyeléssel kapcsolatban egy széles kutatási program keretében

2 megvizsgálták a hulladékégető dioxin/furán kibocsátását a legújabb gáztisztító rendszer felszerelése előtt és után; összehasonlították a lakosság égetőműnek és más kibocsátóknak tulajdonítható dioxin/furán expozícióit, végül felmérték az égetőmű közelében élők egészségi kockázatait rákkeltő és nem rákkeltő hatások esetén. A program realizálásához megbecsülték a hulladékégető emisszióiból eredő koncentrációkat levegőben, talajban és növényzetben többközegű ( multimedia ) modellek segítségével. Előzmények, körülmények, mintavétel Az 1975-ben indított égetőmű évi átlagban t szilárd kommunális hulladékot dolgoz fel. A füstgázkezelés említett, 1999-ben végrehajtott korszerűsítése nyomán az összes évi dioxin/furán emissziós ráta (total equivalents, TEQ) 32,3-ról 2003-ig 0,032 mg-ra csökkent, jelezve az emisszió 99,9%-os csökkenését. A hulladékégető által feltehetően befolyásolt környezetben még 1996 folyamán talaj- és növénymintát vettek a kéményétől 100 és 3000 m közötti távolságban, minden irányban. Az elemzést 50, ill. 100 g- os szárított mintákon végezték el. A 2000-ben ugyanilyen módon megismételt vizsgálat nem járt a hatékony füstgáztisztítástól várható eredménnyel, ami más, intenzív légszennyező források (közlekedés, helyi tűzesetek, ipari tevékenység) általi elnyomásra utalt. A szennyezők terjedésének és eloszlásának modellezése Légkör A szennyezők légköri koncentrációjának és lerakódási fluxusának becslésére diszperziós modellek szolgálnak, amelyek a terület meteorológiai és topográfiai jellemzői alapján szimulálják az anyagok terjedését és eloszlását. Ebben a vizsgálatban 17 mérgező dioxin/furán vegyület modelljét készítették el a kereskedelmi forgalomban levő BEEST for Windows 95 program felhasználásával. Ez a szimulációs program grafikusan jeleníti meg az ISCST3- modellt (Industrial Source Complex-Short Term Version 3), amely a részecskéken kívül a gázfázisban levő koncentrációkra is ad becsült értékeket, az emissziós forrás közelében levő receptorokra, három adategyüttes felhasználásával. Ezek:

3 meteorológiai adatok (szélsebesség és -irány, hőmérséklet, stabilitási osztály, városi és vidéki keveredési magasság), üzemi jellemzők, térképészeti adatok (földrajzi szélesség, hosszúság és magasság) Az égetőműhöz legközelebbi meteorológiai állomás információi megelőző hosszú nyugodt időszakokról tájékoztatnak: 1996-ban 27, 2000-ben 40% volt a szélcsendes órák aránya, 2,75, ill, 3,08 m/s átlagos szélsebességgel. A dioxin/furán emisszió légköri terjedésében elsődleges a gázrészecskékben való eloszlásuk, ez határozza meg a vegyületek szállításának, lerakódásának és lebomlásának folyamatait. Az is feltételezhető, hogy a dioxin/furán vegyületek lebomlása a gázfázisra korlátozódik. Másfelől mind a 17 mérgező vegyület, más-más arányban szilárd részecskékhez is tapad, és ezek tulajdonságai határozzák meg a dioxin/ furán szennyezés szállítását a forrástól távol. Minthogy a mérgező vegyületek meghatározott arányban oszlanak meg a szilárd és a gázfázis között, a szilárd szemcsék és a gázok légköri terjedését egyaránt modellezni kellett, figyelembe véve a hulladékégető jellemzőit, valamint az 1996-ban és 2000-ben mért egyedi légköri koncentrációkat (1., 2. táblázat). Az ISCST3-modell algoritmusai a szennyezők koncentrációcsökkenésére figyelembe veszik a lerakódást szárazföldre és vízfelületre, valamint a füstcsóva feloszlását a topográfiától függően száraz és nedves feltételek mellett. Ehhez a terep megfelelő rácsbeosztásával kell kiegészíteni a modellt. A kommunális hulladékot kezelő égetőmű jellemzői 1. táblázat Magasság, m Tengerszint fölötti magasság, m Átmérő, m Hőmérséklet, C Térfogatáram, m 3 /h Kimenő sebesség, m/s ,77 Füstgáztisztító nélkül 236, ,0 Füstgáztisztítóval 175, ,9

4 2. táblázat Légköri dioxin/furán emissziós koncentrációk modern füstgáztisztító felszerelése előtt (1996) és után (2000), ng/m 3 Vegyület ,3,7,8-TCDD 1,2,3,7,8-PeCDD 1,2,3,4,7,8-HxCDD 1,2,3,6,7,8-HxCDD 1,2,3,7,8,9-HxCDD 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD OCDD 2,3,7,8-TCDF 1,2,3,7,8-PeCDF 2,3,4,7,8-PeCDF 1,2,3,4,7,8-HxCDF 1,2,3,4,7,8-HxCDF 1,2,3,7,8,9-HxCDF 2,3,4,6,7,8-HxCDF 1,2,3,4,6,7,8-HpCDF 1,2,3,4,7,8,9-HpCDF OCDF I-TEQ 1,29 15,41 21,10 48,88 55,28 227,66 251,24 94,10 10,81 81,04 121,76 69,21 10,47 135,83 227,06 68,01 198,91 111,39 0,007 0,026 0,032 0,085 0,074 0,533 0,665 0,029 0,010 0,028 0,052 0,050 0,003 0,102 0,231 0,040 0,345 0,086 DD = dibenzo-p-dioxin, F = furán, T = tetra-, Pe = penta-, Hx = hexa-, Hp = hepta-, O = okta-, TEQ = total equivalent A részecskék lerakódását (kiülepedését) száraz körülmények között a gravitáció, ezen kívül örvénylés és molekuláris diffúzió határozzák meg. Kiszámításához ismerni kell a részecskekibocsátás méreteloszlását és ezzel összefüggő tömegsűrűségét. Ezeket az adatokat a szakirodalomból vették át, a sűrűséget minden szemcseméretre 1 g/cm 3 -nek tekintették. A nedves lerakódás voltaképpen a részecskék kiválása lecsapódás útján. Ennek jellemzője az ún. kisöprődési együttható, amelyet az ISCST3-modell definiál. Felhasználói Útmutatója pedig megadja különböző anyagokra és feltételekre érvényes értékeit. Vegetáció A dioxin/furán vegyületek növényekben a talajból felvéve vagy közvetlen lerakódás útján halmozódnak fel. A felszívódás a talajból kevésbé jelentős. A légkörből való lerakódás formái:

5 száraz gáznemű, száraz, részecskékhez kötött, valamint oldott és részecskékhez kötött anyagok, eső, hó, köd általi nedves lerakódások. Korábban a növényeken a részecskékhez kötődő száraz lerakódást vélték uralkodónak, de kiderült, hogy a levegőben levő dioxin/furán vegyületek tetemes része található a gázfázisban. Az elmondottak értelmében a vegetáció dioxin/furán koncentrációjának kiszámítására az USA Környezetvédelmi Hivatala (EPA) négy komponens a föld feletti növényi részek koncentrációjának, a gázfázisú, valamint a száraz és nedves részecske lerakódásból eredő ppm-ben kifejezett koncentrációk összegzését írja elő. A talaj modellezése A dioxin/furán vegyületek felgyülemlését a talajban annak szerkezete, jellemzői és ph-ja, továbbá víztartalma befolyásolja. A talajkoncentrációt is a növényzetre érvényes, részkoncentrációk ppm-összege adja meg, kiegészítve a háttér-koncentrációval. A szennyezők tömegarányát a felső talajrétegben egyszerű felhalmozódási modell alapján becsülték, amely feltételezi a szennyezők lerakódását, összekeveredését és megmaradását egy meghatározott talajmélységben. A szennyezők talajba jutását eső általi bemosódás, talajlakó vagy ásó, túró állatok tevékenységei, gyökerek terjeszkedése okozhatja. Csökkenhet is a talajban a bekerült szennyezők mennyisége kilúgozódás, biológiai lebomlás, hidrolízis és fotolízis következtében. Mindezeket a mechanizmusokat egy elsőrendű eltávolítási modell képezi le. A dioxin/furán vegyületek modellek alapján számított növény- és talajkoncentrációi jó egyezésben vannak a mért értékekkel. Ami az összes koncentrációkat (TEQ) illeti, csak a nagyobb mértékben klórozott vegyületekre kaptak kissé emelt koncentrációprognózisokat. Az emberi egészséget érintő kockázatbecslés Az emberi egészség ártalmának kockázatbecsléséhez meg kell határozni az expozíció lehetőségeit. A kutatók a dioxin/furán expozíció útvonalainak öt lehetséges kombinációját vették figyelembe: szennyezett talaj lenyelése (közvetve pl. kézről), szennyezett növényi táplálék, talajrészecskék belégzése,

6 szennyezett levegő belégzése (a mérgező vegyületeké akár gőzzel, akár szilárd részecskékkel együtt), felszívódás bőrön át (csak közvetlen érintkezés útján). A dioxin/furán expozíció legjelentősebb módja a lenyelés. Kiszámításához több város piacairól és üzleteiből vettek zöldség- és gyümölcsmintákat és a várható koncentrációkhoz a helyi táplálkozási szokásokat vették alapul. Nem rákkeltő vegyületek egészségkárosításának kockázatbecsléséhez a naponta lenyelt mennyiséget a dioxin/furán vegyületek krónikus expozíciójára közölt napi 1 4 pg/kg-os viszonyítási dózisra vonatkoztatták, olyan módon, hogy a veszélyeztetési arány kiszámításához az expozíciós adagját elosztották a referenciadózissal. Rákkeltő vegyületek kockázatát a becsült adag és a vegyület rákpotenciáljának szorzata adja meg. Eredmények, értékelés A dioxin/furán vegyületek környezeti viselkedésének egyetlen képviselőjükre (2,3,7,8-TCDD) alapozott megközelítése sok hibát rejt, különösen a hulladékégetési emissziók esetében, mivel az egyes vegyületek szállítása, ezáltal eloszlása is igen eltérő. Emellett közegenként és az egyes hordozófázisokhoz kötve is különböző a vegyületek terjedése. A hatalmas analitikai munka egyszerűsítésére lehetőséget ad a szimulálás, ezt a 17. dioxin/furán vegyületre 24 monitoringponton, a korszerű füstgáztisztítás bevezetése előtt (1996) és után (2000) végezték. A TEQ-értékek átlaga a két időpont között tetemesen: 10,33-ról 0,014 fg TEQ/m 3 -ra csökkent. Ugyanakkor azt is megállapították, hogy az égetőmű emissziója csekély mértékben, 1996-ban 4,25%-kal 2000-ben már csak 0,024%-kal járult hozzá a dioxin/furán vegyületek eleve adott légköri koncentrációjához. A mért és szimulált értékekből egyaránt kiderül, hogy a TEQ-hoz legjelentősebben a 2,3,4,7,8-PeCDF, a TCDD, a TCDF és a 2,3,4,6,7,8- HxCDF járul hozzá. Az eltérések nagyrészt annak tulajdoníthatók hogy az erősen klórozott vegyületek fotolízissel könnyen veszítenek klórt, így a mérőállomáshoz több kevésbé klórozott vegyület érkezik a légkörből, megváltoztatva a szimulált dioxin/furán profilt. A számított légköri koncentrációk némi bizonytalanságát az okozza, hogy kiszámításához meg kellett elégedni a hulladékégetőhöz legközelebb levő meteorológiai állomás adataival. A 17 mérgező vegyület növényi koncentrációját az égetőművi emissziók alapján szimulált és a mért légköri koncentrációkból számítot-

7 ták ki. Ezek az adatok a vegetációs periódus hat hónapja alatt felgyűlt koncentrációkat tükrözik. Megállapítható, hogy az emisszió az új füstgáztisztítás bevezetése előtt 0,89, utána 0,20%-kal járult hozzá az összes növényi dioxin/furán koncentrációhoz. A talajkoncentrációk kiszámításához feltételezték a kibocsátott dioxin/furán vegyületek folyamatos felhalmozódását, mégpedig az égetőmű korszerűsítése előtt 22, utána még három, azaz összesen 25 éven át. Ezen idők alatt a hulladékégetés kibocsátásai 1,59, ill. 2,52%-kal járultak hozzá az összes talajkoncentrációhoz (TEQ). A szemétégető közelében élők különböző eredetű expozícióját tekintve (3. táblázat) feltűnő az emissziós expozíció korszerűsítésnek köszönhető erőteljes: 97,1%-os csökkenése 1996 és 2000 között. 3. táblázat A hulladékégető szomszédságában élők dioxin/furán expozíciója korszerű füstgázkezelés felszerelése előtt és után, ng TEQ/kg nap Expozíciós és kockázati adatok Égetőművi kibocsátás a) környezeti expozíció veszélyeztetési hányados rákkockázat Egyéb kibocsátók b) környezeti expozíció veszélyeztetési hányados rákkockázat Étrend étrendi expozíció veszélyeztetési hányados c) rákkockázat d) összes expozíció veszélyeztetési hányados rákkockázat a szimulációs értékek b mért értékekből levonva a szimulációs értékeket c viszonyítási érték: 2,5 pg/kg nap d a rákkeltő potenciál tényezője: , , , , , , , ,11 1, , ,16 1, , , , , , , , , , , , ,

8 Bírálatok, tanulságok Az összesített eredményekből egy évi közlemény azt a fontos megállapítást vonja le, hogy a korszerű füstszűrés és -tisztítás 99,9%-os emissziócsökkentése ellenére az expozíció 1996 és 2000 közötti tekintélyes 67,6%-os csökkenése nagyrészt táplálkozási okokra vezethető viszsza. Újabb vizsgálatok fokozott figyelmet szentelnek a kockázatelemzés, ezen belül a modellparaméterek bizonytalanságainak. A modell gyengeségének tekinthető a korszerűsítési kéményemissziós adatok kis száma, továbbá a füstcsóva némely lehetséges leépülési (feloszlási) mechanizmusának (pl. légköri lebomlásának) figyelmen kívül hagyása a terjedés és lerakódás leképezésekor. Kimaradt a modellből a vizsgált vegyületcsoport egyes tagjainak légköri lebomlási és talajszóródási üteme, valamint fotolitikus klórvesztése. Az eredmények alapján a dioxin/furán vegyületek egészségi kockázata csökkent ugyan a vizsgált periódus alatt, de nem olyan mértékben, amint azt az erőteljesen visszaszorított erőművi emissziók ti. 111,39 helyett 0,036 ng TEQ/m 3 alapján várni lehetett volna. Nyilvánvaló tehát az elöljáróban felsorolt kibocsátó források nagy jelentősége az égetőmű környezetében is. Hasonló következtetést lehet levonni összehasonlítva a dioxin/furán vegyületek profilját a hulladékégető közelében és attól távolabbi térből vett talaj- és növénymintákban. Kimondható tehát, hogy a vizsgált hulladékégető által kibocsátott dioxin/furán vegyületek a berendezés környezetének lakossága számára nem járnak jelentős egészségikockázat-növekedéssel. Összeállította: Dr. Boros Tiborné Meneses, M.; Schuhmacher, M.: Health risk assessment of emissions of dioxins and furans from a municipal waste incinerator: comparison with other emission sources. = Environment International, 30. k. 4. sz jún. p Abad, E.; Caixach, J.; Rivera, J.: Improvements in dioxin abatement strategies at a municipal waste management plant in Barcelona. = Chemosphere, 50. k p Schuhmacher M.; Meneses, M. stb.: The use of Monte-Carlo simulation techniques for risk assessment: study of a municipal waste incinerator. = Chemosphere, 43. k p

9 Röviden A tiszta dízelek a benzinzabálóknál is szennyezőbbek Az új dízelhajtású gépkocsik, amelyeket úgy terveztek, hogy takarékos üzemanyag-fogyasztás mellett kevesebb üvegházhatású gázt bocsássanak ki, még több szmogképző szennyező anyagot fognak termelni manapság futó benzinüzemű társaiknál állítja az USA-ban piacra kerülő, nitrogén-oxid-szűrőkkel és részecskecsapdákkal ellátott dízelmotorok elemzése kapcsán egy tanulmány ben az EPA megbízásából végzett vizsgálatok során többszázezer mérést végeztek szerte az országban, majd modellt szerkesztettek egy olyan (ideális) esetre, amikor minden benzinüzemű gépkocsit is a legkorszerűbb szűrőkkel ellátott dízelhajtásra állítanának át. Kiindulási adatként először a földközeli ózon képződéséhez jelentős mértékben hozzájáruló nitrogén-oxidoknak az új dízelmotorok által várható kibocsátási szintjeit elemezték. Ennek során kimutatták, hogy számolni kell olyan lehetséges helyzettel (forgatókönyvvel) is, amikor a földfelszín közelében a jelenlegi szintnél akár 50%-kal is több ózon képződik. Az ózon, a szmog egyik fontos összetevője nitrogén-oxidok szénhidrogénekkel történő reagálása kapcsán keletkezik a belső égésű motorok mindegyik típusa bőven bocsát a levegőbe mindkettőből. A legkellemetlenebb szmog a nyári hónapokban keletkezik. Furcsa módon, miközben egy esetleges teljes körű dízelesítés hatására e korszerű motorok még több ózont generálnának, olyan sűrűn lakott városi körzetekben, mint például New York vagy Los Angeles, sor kerülhet az ózonkoncentráció kisebb mértékű csökkenésére is. Az amerikai kutatók szerint e jelenség oka abban jelölhető meg, hogy ezeken a városi területeken kevés a zöldnövényzet, miközben a korszerű dízelmotorokba épített részecskecsapdáknak köszönhetően szénhidrogénekből is kevesebbet juttatnak a levegőbe benzinüzemű társaiknál. Dús növényzet hiányában tehát a városi területek ózonkoncentrációját a levegőbe kerülő szénhidrogének mennyisége korlátozza. Az USA területének túlnyomó részén különösen a buja növényzetű és erdők borította délnyugati államokban viszont éppen az ellenkezőjére kell számítani: a szmog koncentrációját itt a nitrogén-oxidok mennyisége fogja meghatározni márpedig a tiszta dízelmotorokban ez még nagyobb is a jelenlegi kibocsátási szinteknél. Jacobson prognózisa szerint a fentiek miatt az USA területének több mint 75%-án a dízelesítés kapcsán az ózonkoncentráció emelkedése várható.

10 A DaimlerChrysler, az új dízelmotorokat kibocsátani készülő nagy cégek egyike arra hívja fel a figyelmet, hogy 2009-ben az USÁ-ban a benzin- és a dízelhajtású gépjárművekre ugyanazok a kibocsátási határértékek lépnek hatályba, és a 2004 végén forgalomba kerülő Mercedes- Benz E osztályú négyajtós, illetve a Chrysler Jeep Liberty kevesebb üzemanyagot fog fogyasztani a jelenlegi típusoknál így csökken az éghajlatváltozásért első helyen felelős szén-dioxid kibocsátása is. Emellett az új motorok eleget fognak tenni a legszigorúbb részecskekibocsátási szabványoknak is. (New Scientist, 181. k sz jan. p. 15.)