Все статьи

Не только грязь. Чем на самом деле опасна угольная пыль?

1 Июня
0
Большая часть российского угля идет на экспорт морским путем, что не улучшает экологическую обстановку в портовых городах, которые страдают от грязи и пыли. Но дело не только в эстетике: угольная пыль - это еще и химически опасное вещество.

Россия – третий в мире экспортер каменного угля: в 2021 году наша страна отгрузила больше 210 млн. тонн этого продукта. При этом около 90 процентов этого объема уходит морем, что, мягко говоря, не улучшает экологическую обстановку в портовых городах. И дело не только в том, что вокруг угольных терминалов становится грязно, а виды города, то и дело присыпаемого черной субстанцией, не добавляют эстетичности. Угольная пыль - это еще и химически опасное вещество.

Давайте разберемся в этом вопросе. 

Откуда берется пыль?

Отечественные порты никогда прежде в таких объемах не переваливали каменный уголь: они были заняты контейнерными грузами, металлопродукцией, экспортом леса и тому подобного. Навалочные грузы, вроде того же угля – относительно новый вид портовой деятельности, массово появившийся лишь в 90-е годы.

В 2000-е годы при кратном росте перевалки угля появилось более 60 специализирующихся на этой деятельности стивидорских компаний: началась настоящая угольно-портовая «лихорадка».

Портовики работали с углем как с обычным инертным грузом вроде песка или щебня. Самым популярным способом перевалки угля стала его перемещение кранами, оборудованными ковшами-грейферами: это самый медленный и пыльный способ.

Потери угля при таком подходе к перегрузке достигают 0,5%. Иными словами, при перевалке 1 млн. тонн угля грейферами в воздух поступит 500 тонн пыли. Учитывая, что терминалы средних размеров переваливают десятки миллионов тонн угля в год, местность вокруг них ежегодно принимает десятки тысяч тонн пыли: все это осаждается в акватории порта и над жилыми районами.


Грейферы в порту Ванино

Другой способ перевалки связан с применением закрытых транспортировочных линий. Поступающий в порт уголь выгружается из железнодорожных вагонов с помощью автоматизированных вагоно-опрокидывателей – в идеале расположенных в герметично закрытом здании с циклонными системами аспирации воздуха и пылеподавления с помощью «сухого тумана».

Далее уголь по крытым ленточным транспортерам подается на склад, где дожидается своей судовой партии. Перемещение продукции с берега на судно производится с помощью специального судопогрузочной машины - стакера-реклаймера, способной прогонять через себя до 7-8 тыс. тонн угля в час (примерно столько грейферный погрузчик может отгрузить за всю смену).


Стакер-реклаймер

По сравнению с грейферной погрузкой - это весьма прогрессивная технология с существенно более высокой производительностью. При этом потери угля в виде пылевых взвесей (разумеется, при правильной эксплуатации оборудования и его своевременном обслуживании) сокращаются до 0,1%.

Так ли это мало? Все зависит от объема перевалки. Например, в порту «Тамань» (Краснодарский край), где используется крупнейший в России стакер-реклаймер, способный загружать балкера типа Capesize (дедвейт до 220 тыс. тонн) всего за 24 часа, а за год переваливать более 50 млн. тонн угля – должен при таких показателях поставлять в окружающую среду не менее 5 тыс. тонн угольной пыли. Весьма внушительный объем.

Хуже обстоят дела в тех портах, где наряду с конвейерной технологией продолжают работать и по старинке. В этом плане показательна Находка: через этот дальневосточный город уходит на экспорт от четверти до трети всего российского угля. 

В 2017 году, когда возмущение местных жителей прорвалось на прямую линию с Путиным в виде вопроса от местного школьника, в заливе Находка работало уже 12 терминалов. При этом система пылеподавления была создана только в порту «Восточный», а из оставшихся 11 терминалов систему водного орошения имела только одна компания, а еще на пяти терминалах (непосредственно примыкавших к жилой застройке в самой Находке) использовались снеговые пушки как самый дешевый способ борьбы с пылью.


Черный лед у причала в порту Находки 

И такая же картина по всем приморским регионам страны, где занимаются перевалкой угля. «Портовые» протесты сотрясают не только Находку, но и Мурманск, хабаровский город Ванино, Выборг и Усть-Лугу в Ленобласти, Тамань в Краснодарском крае.

Пожалуй, за последнее десятилетие только Санкт-Петербург удостоился чести избавиться от перевалки угля, тогда как в других местах от выгодного бизнеса не только не отказываются, но лишь наращивают объемы. 

От токсикоза до антракоза

В дискуссии с властями и портовиками важно иметь серьезные аргументы. И главный аргумент в том, что угольная пыль не только неприятна сама по себе, что она не добавляет эстетичности городским улицам, заставляет чаще мыть тротуары, окна и машины - этот материал вовсе не безобиден с экологической и медицинской точки зрения.

Хотя сама угольная пыль в чистом виде является почти инертным веществом, при длительном проживании человека в районе с повышенной ее концентрацией в воздухе наблюдается интересный эффект: в организме начинают накапливаться множество загрязняющих веществ из-за того, что микроскопические частицы угля выступают в роли адсорбента, поглощающего химические соединения, вызывающие различные заболевания, в том числе онкологические.

Как установили в НИИ гигиены труда, угольная пыль, витающая в воздухе, может адсорбировать оксид углерода, пары толуола, 3,4-бензопирена и другие вещества, а также болезнетворные вирусы и споры грибков.

Как работает патологический механизм?

Для проникновения частиц углерода в глубокие дыхательные пути человека имеют значение их форма, плотность, электрозаряженность. Пыль попадает в организм через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, а ее ультрадисперсные частицы могут проникать даже через кожный покров.

Легкие. Глубоко в дыхательные пути, как показывают исследования, туда может проникать пыль размером не больше 5 мкм. Большая часть вдыхаемой пыли все же задерживается на слизистой оболочке носа, трахеи, бронхов, но порядка 10% вдыхаемого объема проникает до альвеол.

В альвеолах пыль подвергается фагоцитозу (процессу захватывания и «переваривания» твердых частиц). Часть фагоцитов с пылинками выделяется из организма с мокротой при кашле, но если человек дышит пылью постоянно, то это вызывает гипертрофию макрофагов - клеток, ответственных за захват и нейтрализацию попавших в организм чужеродных частиц и бактерий.

Продукты разрушения клеток-макрофагов способствуют образованию в легких соединительной ткани, а это, в свою очередь, открывает путь к различным респираторным заболеваниям.

Наиболее распространенными среди «пылевых» заболеваний органов дыхания являются пневмокониозы, разновидность которых представляют антракозы и антракосиликозы.

Пищеварительный такт. Поступать в организм угольная пыль может не только с воздухом, но также с водой и пищей. Здесь важно понимать, что угли не являются химически однородными по своим свойствам.

Химические характеристики угля определяются условиями залегания, растениями-углеобразователями, стадией метаморфизма: все эти переменные существенным образом влияет на биологическую агрессивность угольной пыли.

По концентрации мышьяка, иттрия, олова в угольной пыли, витающей в забое, лидируют жирные угли; по количеству ванадия, магния, железа, стронция, ниобия, иттербия – газовые.

Особенно высокое процентное содержание этих химических элементов наблюдалось в коксовых и жирных углях, относящихся к углям средней стадии метаморфизма.

Именно жирные и коксовые угли являются наиболее биологически агрессивными, поскольку при их поступлении в слюну, желудочный сок и желчь наблюдается активная миграция химических элементов и веществ в пищеварительный тракт и далее в кровеносную систему, органы и ткани.

На примере шахтеров выявлена активная миграция в их организмах магния, алюминия, кремния, кальция, железа, титана, бария, стронция.

Кожа. Для кожных покровов постоянный контакт с угольной пылью тоже не сулит ничего хорошего: частицы угля приводят к появлению трещин и сыпи, и при попадании микроорганизмов у человека может развиваться гнойничковое заболевание кожи — пиодермия.


Внешние проявления пиодермии

Пыль и морские гребешки

В последние годы проведено немало исследований, доказавших негативное воздействие угольной пыли на воду. Оседающие в водоем из воздуха взвешенные частицы, поставляют биогенные элементы, которые встраиваются в круговорот веществ в водоеме и нарушают сложившийся баланс - например, способствуют размножению некоторых микроскопических водорослей, которые снижают уровень кислорода в воде, делая его недоступным для других водных организмов.

Особенно остро на это реагируют моллюски и ракообразные, требовательные к определенному уровню кислорода.

Также подтверждена связь между поступлением угольной пыли в водоем и изменением pH воды в ту или иную сторону. Угольная пыль имеет разнообразный состав, включающий в себя диоксид кремния (SiO2), оксид алюминия (Al2O3), оксид железа (Fe2O3), оксид кальция (CaO), оксид магния (MgO) и другие химические элементы, варьирующий в зависимости от стадии метаморфизма угля и источников его происхождения.

Поэтому точно рассчитать химическое воздействие угля, например, на акваторию порта и спрогнозировать, как поведут себя морские организмы, практически невозможно.

Зато можно наблюдать за последствиями перевалки угля в тех местах, где этой деятельностью занимаются уже десятилетиями. Например, бухта Врангеля когда-то была одним из основных районов обитания промысловых беспозвоночных. Но в 1970 году здесь началось строительство порта «Восточный», а уже в декабре 1978 года был отгружен первый уголь.

В наши дни в пищеварительном тракте выловленных в этом районе гребешков обнаруживаются мелкие частицы угля и угольной пыли. Наиболее крупные частицы угля в кишечнике приморского гребешка достигали размеров 15 и 120 мкм., а на нескольких образцах на жабрах гребешка также отмечены частички грунта, содержащего включения угля. Это же было подтверждено с помощью спектрального анализа и сравнения с эталонными частиц.


Морские гребешки 

То же самое и с другими видами двустворчатых моллюсков: образцы пыли и микроскопических частиц, попадающие в животных с при дыхании и питании, обнаружены на поверхности раковин, под краями мантии, в самой мантийной полости, в жабрах, органах пищеварения, в блистерах, формируемых моллюсками в качестве защиты от инородных частиц.

Где норма?

Главная проблема, серьезно осложняющая противодействие проектам по перевалке угля, является то, что не существует санитарно-гигиенических норм по предельно допустимым концентрациям (ПДК) угольной пыли в воздухе, а при оценке запыленности воздуха используются ПДК, разработанные для неорганической пыли.

Хотя, как мы увидели, угольная пыль намного опаснее многих других видов минеральной пыли и явно должна иметь собственные нормативы. 

Очевидно, что один из фронтов борьбы с угольной пылью должен пролегать в бюрократической плоскости: надо добиваться от Роспотребнадзора и других ответственных органов шагов в нужную сторону. 

Где в России больше всего страдают от перевалки угля?


Находка. Уголь переваливают в двух портах: в «Восточном», который находится в бухте Врангеля и в порту самой Находки. В 2018 году было решено выделить 190 млн. рублей на уменьшение распространения угольной пыли. Однако люди жалуются и сегодня. В 2020 году при проверке терминала было зафиксировано 40 нарушений и возбуждено 8 административных дел.


Выборг. Порт «Выборский» находится в исторической части города Выборга (Ленинградская область). По перевалке угля этот порт не в числе лидеров, в 2020 году грузооборот порта даже упал на 46%. В 2021 году порт снова увеличил объемы перевалки угля, хотя планировал от этого отказаться вовсе. В порту используется довольно слабая система пылеподавления, что вызывает  недовольство местных жителей.


Ванино. В Хабаровском крае с 2013 года протестуют против перевалки угля в порту «Ванино». Одной из причин, почему местные терминалы осыпали всю округ пылью было то, что прямо в порту производилась «приведение угля в товарный вид»: дробление до нужных фракций, очистка от посторонних предметов и т.п. Росприроднадзор периодически проводит проверки в порту, но проблема так и остается.


Тамань. На Таманском полуострове в 2020 году была запущена первая очередь крупнейшего в стране угольного терминала группы компаний «ОТЭКО». Проектная мощность терминала - 50 млн. тонн угля в год: это немногим меньше объема, которые переваливает вся Находка. Сразу же после запуска комплекса начались проблемы с выбросами пыли, которое на предприятии объясняли «наладкой оборудования». Местные жители и туристы неоднократно замечали вкрапления угольной пыли в песке на ближайших к порту пляжах.

Подписка на рассылку
Будь в курсе наших событий