Шкідливість пічного опалення

Дрова, вугілля та інші види твердого палива використовувалися для опалення житла та приготування їжі у всіх існуючих людських цивілізаціях. До появи нових джерел енергії у XX столітті пічне опалення було основним видом опалення будинків у всьому світі. І сьогодні перше, з чим асоціюється заміський будинок або дача - це вогнище з палаючими полінами, що дарує будинку тепло і затишок. Споконвіку печі були основним способом опалення на Русі - чи то проста селянська хата, чи Імператорський палац. Однак і в даний час пічне опалення в Україні не поспішає здавати свої позиції: результати перепису населення у 2010 році показали, що пічне опалення є основним у 40% сільських домогосподарств (будинки та квартири), у 14% домогосподарств у селищах та у 6% міських. житла. Порівняно з результатами перепису населення України 2002 року кількість домогосподарств, що використовують пічне опалення, знизилася на чверть. Для порівняння у 2008-2009 роках лише 1% домоволодінь у Великій Британії мали пічне опалення на дровах чи вугіллі. У Німеччині та Франції частка таких жител становила 4%, а у США 2%. У небагатій Литві частка домоволодінь із пічним опаленням набагато вища – 23%. Основним джерелом енергії для опалення будинків у зарубіжних країнах є магістральний газ (34-82% домоволодінь) та електроенергія (9-35%). Пічне опалення, як найдешевший вид, традиційно використовують сім'ї з низькими та середніми доходами. У період економічних криз кількість домоволодінь із пічним опаленням зростає. В індустріально нерозвинених країнах Африки та Південно-Східної Азії дров'яні печі використовуються для опалення та приготування їжі у 77% та 61% домоволодінь відповідно. Зазвичай, ніжнижчий рівень життя сімей, що використовують пічне опалення, тим гірша якість опалювальних приладів, більше порушень правил їх встановлення та експлуатації та гірша вентиляція приміщень. У середньому досі приблизно 40% людської популяції досі використовує дрова та вугілля для опалення будинків, нагрівання води та приготування їжі.

Незважаючи на те, що пічне опалення є, мабуть, найдоступнішим видом опалення, а дрова є відновлюваним і часто майже безплатним енергетичним ресурсом при самостійній заготівлі, Європейський Союз, США, Канада та інші розвинені країни вживають законодавчих та економічних заходів для скорочення кількості існуючих систем пічного опалення, заміну старих пічних опалювальних систем на сучасні та недопущення їх появи в нових будинках у їхньому традиційному вигляді дров'яних печей старої конструкції. Наприклад, у деяких округах у Каліфорнії можна використовувати печі, каміни та водонагрівачі на дровах лише в тому випадку, якщо вони є основним джерелом тепла в будинку.

Чому розвинуті країни намагаються по можливості скоротити опалення на дровах? Очевидні відповіді – це низький ККД традиційних дров'яних печей, незручність використання пічного опалення з неможливістю автоматизації, незручність або неможливість використання пічного опалення людьми похилого віку або людьми з обмеженими можливостями, висока пожежна небезпека дров'яних опалювальних систем та ризики отруєння чадним газом при порушенні вільного димуду. Серйозним аргументом скорочення пічного опалення є скорочення викиду парникових газів в атмосферу. Всього одна дров'яна піч застарілої конструкції виділяє стільки ж твердих частинок в атмосферу, скільки 5 старих дизельних двигунів, що одночасно працюють. Невипадково європейська програма «202020», передбачає 20% скорочення викидів парникових газів, 20% споживання енергії з відновлюваних джерел та збільшення на 20% енергоефективності в період до 2020 року) та перспективний перехід на безкарбонову енергетику (скорочення використання вуглецевих видів на паливо період до 2050 року).

Проте, всі ці фактори, хоч і є дуже значущими, поступаються основному, практично невідомому в Україні негативному аспекту використання пічного опалення: у заподіянні суттєвої шкоди здоров'ю людей, що виражається у провокуванні серйозних захворювань, що призводять до передчасної смерті, таких як онкологічні захворювання , захворювання дихальної та серцево-судинної системи. Всесвітня організація охорони здоров'я (ВООЗ) включила продукти горіння твердого органічного палива, що потрапляють у внутрішню атмосферу будинку в топ-10 провідних ризиків виникнення захворювань дихальної системи (питома вага 2,7% серед решти ризиків) , що призводять до передчасної смерті щорічно 2 мільйони людей від запальних захворювань легень, хронічної обструктивної хвороби легень, раку легень та інших видів онкологічних захворювань. Хоча довгий час вважалося, що недовготривалий (тижня і місяці) вплив продуктів горіння не чинить такої істотної шкоди здоров'ю, як постійна багаторічна експозиція, останні дослідження показали, що навіть короткочасний вплив продуктів горіння – зокрема, твердих зважених частинок, здатні викликати не тільки захворювання органів дихання, а й серцево-судинної системи. Так дослідження на добровольцях показали, що навіть короткочасний вплив продуктів згоряння деревини призводить до збільшення згортаннякрові, збільшення жорсткості артерій, розвитку системного запалення та порушень у судинних стінках, що в сукупності є сприятливими факторами для серцево-судинних захворювань.

З чим пов'язана небезпека на людину продуктів горіння?

При спалюванні деревини та вугілля в печах, камінах і котлах в навколишню атмосферу і у внутрішній простір будинку надходить цілий ряд забруднювачів, що надають шкідливий вплив на організм людини. При ідеальних умовах горіння весь вуглець у деревині та інших видах палива при звільненні енергії буде повністю перетворюється на діоксид вуглецю (СО2). Це ідеальна 100% ефективність згоряння. На жаль, ефективність горіння традиційних дров'яних печей може становити від 15% до 60%, а сучасних печей із допалом димових газів або з використанням каталізатора – від 75% до 88% у кращих зразків. При горінні палива в неідеальних умовах, включаючи низькі температури згоряння, нестачу кисню (умови, що виникають у т.зв. «печах тривалого горіння», печах з «тліючим режимом») неоптимальну циркуляцію повітря, перевантаження топки дровами, використання дров з вологістю понад 20 % утворюється і надходить у повітря велика кількість шкідливих твердих і газоподібних продуктів неповного згоряння. Продукти горіння деревини містять не менше 14 канцерогенних сполук та 4 сполуки, що потенціюють виникнення раку. Не випадково і побутова сажа віднесена Міжнародним агентством з дослідження раку (IARC, 2012) до речовин, канцерогенним для людини, а сам процес спалювання органічного палива для опалення будинку або приготування їжі є ймовірним канцерогеном (IARC, 2010). Забруднення внутрішнього середовища будинку відбувається завжди, незважаючи навіть на димохід, що повноцінно працює. Ущільною житловою забудовою суттєвим чинником забруднення внутрішнього середовища житла є інфільтрація емісії продуктів горіння від сусідських будинків із пічним опаленням. Найбільш схильні до ризиків виникнення захворювань та передчасної смерті у зв'язку з хронічною експозицією продуктам неповного згоряння деревини та вугілля жінки та діти. Вплив продуктів горіння деревини та кута на вагітних пов'язаний із збільшенням кількості мертвонароджень та зниження маси тіла новонароджених немовлят.

Шкідливі для здоров'я продукти горіння деревини та вугілля.

1.Тверді зважені часткиPM2,5,BC,>OC

Тверді частинки діаметром 2.5 мкм і менше (PM2,5) є одним з основних забруднювачів повітря, що утворюються в результаті спалювання твердого палива. Негативно вплив цих частинок на організм людини найбільш добре вивчено, і показник їх емісії є об'єктом екологічних нормативів. Тверді зважені частинки деревного диму негативно впливають за рахунок прямого токсичного впливу на клітини, за рахунок окислювального стресу, порушення оновлення пошкоджених клітин та токсичного впливу на генетичний матеріал, внаслідок чого підвищується ризик виникнення онкологічних захворювань.

Концентрація частинок PM2,5 зменшується в димових газах зі збільшенням ефективності горіння (повнішого згоряння палива). Вплив частинок PM2,5 є однією з основних причин передчасної смертності людей, викликаної впливом несприятливих факторів довкілля. За класифікацією Міжнародного агентства з дослідження раку (IARC, 2014) Концентрація частинок PM2,5 у внутрішньому середовищі будинку під час протоплення та, особливо, під час приготування їжіна вогні зростає до сотень та тисяч мкг/м 3 при ГДК, рекомендованій ВООЗ для середньодобової концентрації 25 мкг/м 3 . За статистикою ВООЗ, зі збільшенням концентрації твердих зважених частинок повітря на кожні 10 мкг/м 3 добова смертність зростає на 0.2-0.6%.

Вугільні частинкиBC– один із компонентів частинок PM2,5. Складається з чорного вугілля, що мають найбільш шкідливий вплив на організм людини за рахунок адсорбції та перенесення газоподібних поліциклічних ароматичних вуглеводнів, що є за класифікацією IARC канцерогенами I і 2 групи (бензопірена (група 1), бензаантрацен (група 2В), дибензоантрацен. Навіть збільшення ефективності горіння не призводить до скорочення концентрації BC частинок.

Частини недоокисленого органічного вуглецюOC– частинки, що вступають у відстрочені хімічні реакції в атмосфері.

Дров'яне опалення робить істотний внесок і в забруднення навколишнього середовища. Наприклад, у Гельсінкі в 2005-2009 роках внесок дров'яного опалення у викиди в атмосферу частинок РМ2,5 за шість місяців холодного сезону становив 19-28% у межах міста та 31-66% у передмістях. У 2010 році пічне опалення відповідало за емісію в атмосферу 21% твердих зважених частинок у Центральній Європі та 13% у Східній Європі.

Солі: калію сульфати, калію хлориди та карбонати цинку. При збільшенні ефективності горіння збільшується емісія солей.

Газоподібні забруднювачі.

Продукти горіння деревини містять цілий ряд газоподібних забруднювачів повітря, що негативно впливають на стан здоров'я:чадний газ, поліциклічні ароматичні вуглеводні, оксиди азоту, леткі органічні сполуки ( такі як акролеїн, формальдегід(канцероген 1 групи), бензол (канцероген 1 групи), бутадієн (канцероген 1 групи), кисневмісні органічні сполуки (хінони, феноли та органічні кислоти та спирти). Спалювання вугілля часто веде до емісії оксиду сірки. Крім того при спалюванні вугілля відбувається інтенсивне забруднення повітря фтором, миш'яком, ртуттю та свинцем.

Наприклад, при протоплюванні печі або при приготуванні їжі на вогні всередині сільського будинку концентрація бензпірену (канцероген 1 групи) зростає до 70 нг/м 3 при нормі за рекомендаціями ВООЗ 0, 12 нг/м 3 ; концентрація формальдегіду (канцероген 1 групи) зростає до 26 мкг/м 3 за нормою за рекомендаціями ВООЗ 9,9 мкг/м 3 (для зимового часу); концентрація бензолу (канцероген 1 групи) зростає до 30-45 мкг/м 3 за нормою за рекомендаціями ВООЗ 1,7 мкг/м 3

З усього спектра шкідливих речовин, що виділяються при горінні найбільш вираженою канцерогенною дією володіють PM2,5 і поліциклічні ароматичні вуглеводні.

Поєднана шкідлива дія пічного опалення та радіоактивних ґрунтових газів.

У поєднанні з проживанням у малоповерхових будинках у радононебезпечних районах, за відсутності захисту будинку від радону, в легені крім твердих зважених частинок потрапляють радіоактивні частинки ізотопів альфа-активного дочірнього 214Po (полонія-214) та 218Po (полонія-218) радіоактивного випромінювання під час розпаду. Запиленість атмосфери будинку з поєднанням з підвищеною концентрацією радону значно збільшує ризик виникнення раку легенів та передчасної смерті.

Крім того, використання печей, камінів і котлів, розташованих усередині загального контуру будинку (а не в ізольованих котельнях або в окремих будівлях) створює зниження тиску всередині будівлі, порівняно з атмосферою навколишнього будинку,особливо за відсутності окремого припливного повітроводу для опалювального приладу, що забирає атмосферне повітря не від поверхні землі і не з підпілля (на жаль, така схема подачі повітря до опалювальних приладів практично не використовується в Україні). У цьому випадку значно збільшується надходження (інфільтрація через щілини та пори, надходження по повітроводах з невисоким повітрозабором) радіоактивних ґрунтових газів від поверхні землі та з підпілля за рахунок градієнта тисків.