Oxid rtuťnatý v ovzduší a jeho vliv na zdraví

Snaha o globální ochranu životního prostředí je kromě druhové ochrany viditelná zejména v oblasti emisí do ovzduší. Důvodem je skutečnost, že emise znečišťujících látek vypouštěných do ovzduší dosahují v atmosféře značného rozptylu a působí na životní prostředí a veřejné zdraví bez ohledu na regionální hranice.

Pro oblast průmyslových emisí je zásadní směrnice 2010/75/EU o průmyslových emisích, která nastavuje právní rámec pro tzv. závěry o BAT. Ty byly pro velká spalovací zařízení vydány prostřednictvím prováděcího rozhodnutí Komise (EU) 2021/2326 (tímto rozhodnutím bylo současně zrušeno předchozí napadené prováděcí rozhodnutí Komise (EU) 2017/1442).

Obecně tyto nové předpisy stanovují nižší emisní limity pro SO2, NOx, prach (TZL), CO a stanovují nově emisní limity pro koncentrace HF, HCl a v neposlední řadě Hg ve spalinách. Problematika implementace a dodržování právních předpisů EU o BAT pro LCP vede k nutnosti nového pohledu na komplexní řešení problematiky technologií pro ekologizací provozu zdrojů spalujících fosilní paliva a s tím spojených výzkumných a vývojových aktivit, a to zejména v zemích s velkým podílem využitím pevných fosilních paliv v energetickém mixu. Příklady těchto zemí v EU jsou např. Česká republika a Polsko.

Předkládaný příspěvek se pak zabývá emisemi Hg. Neseznamuje čtenáře se samotnou problematikou emisí Hg, ale popisuje technologii potenciálně využitelnou pro snížení koncentrace rtuti ve spalinách. Příspěvek se zabývá snížením koncentrace rtuti ve spalinách pomocí kapalného reagentu pod obchodním názvem DMTs, založený na principu na bázi určitých sulfidů, dávkovaného do jímky absorbéru mokré metody odsiřování.

Výskyt rtuti a její formy

Koncentrace Hg se dle druhu uhlí a místa těžby pohybuje od 0,1 až do 0,6 mg/kgsuš. Kromě uhlí je Hg také obsažena v tuhých alternativních palivech (RDF). Dle dat uvedených v literatuře (5) jsou hodnoty pro Hg obsaženou v RDF vyráběných z komunálního odpadu cca 2,0 mg/kgsuš. Jiné studie, např.

Čtěte také: Cíle ČR 2050

Při spalování se veškerá rtuť obsažená v palivu (teplota varu Hg je 357 °C) uvolní v plynném skupenství do spalin ve svém elementárním oxidačním stavu (Hg0). Dále při ochlazování spalin průchodem kolem teplosměnných ploch dochází při teplotách v intervalu 380-650 °C k částečné oxidaci elementární rtuti na oxidovanou formu Hg2+. Oxidace Hg je ve velké míře dána vlivem reakce s Cl obsaženým ve spalinách na chlorid rtuťnatý (HgCl2).

V průběhu dalšího ochlazování, počínaje vstupem do ohříváku vzduchu, dochází k částečnému vázání rtuti na pevných částic (sorpce). Oblast mezi 180 a 380 °C je charakterizována vznikem tzv. partikulárně vázané formy rtuti Hgp, tj. Hg vázané na povrchu pevných částic (většinou popílku). Následně je uvedená forma Hgp zachycena v odlučovači popílku.

V popílku je zastoupená v menší míře rtuť oxidovaná ve formě vyluhovatelného chloridu rtuťnatého HgCl2. Většina rtuti obsažené v popílku je ale pravděpodobně sorbována na povrchu částic popílku (Hgp). Následně z odlučovače popílku vystupují jen formy rtuti přítomné v plynné fázi, tj. elementární a oxidovaná.

V jisté menší míře se může za odlučovačem popílku vyskytovat i rtuť partikulární (sorbovaná na popílek), v závislosti na účinnosti zachycení popílku v odlučovači popílku. Oxidovaná forma rtuti, která je dobře rozpustná, je z velké části odloučena v mokrém odsíření spalin, či zachycena na filtrační vrstvě v látkovém odlučovači.

Poloprovozní testy snížení koncentrace rtuti

Obsahem článku je seznámení s výsledky provedených poloprovozních testů za účelem ověření distribuce Hg, se zaměřením na ověření účinnosti alternativního reagentu DMTs od společnosti Rafako S.A. Výzkumné testy byly provedeny na pilotní poloprovozní jednotce.

Čtěte také: Více o CO2 v atmosféře

Dle základních poznatků o distribuci Hg v absorbéru mokré metody odsíření spalin se v rámci absorbéru zachytí, rozpustná, tj. oxidovaná forma Hg. Volná, atomární forma Hg je nerozpustná a nezachytí se v rámci technologie odsíření pomocí mokré metody a je emitovaná do atmosféry. Dle výsledků získaných z provedených měření na vybraných absorbérech v energetických provozech v ČR, je záchyt neoxidované formy Hg v absorbéru minimální, spíše lze říci, že případně detekovaná koncentrace je v rámci chyby měření použité metody. Zachycená Hg je následně obsažena v suspenzi.

V procesu pak zřejmě bývá aktivní i proces tzv. reemise Hg. pH suspenze - Pro zamezení reemise Hg je vhodnější kyselejší prostředí, pH pod 4. Výši oxidačně redukčního potenciálu (dále ORP) - čím nižší potenciál, tím teoreticky nižší reemise. Čím vyšší hodnota ORP potenciálu tím více je Hg rozpuštěna ve filtrátu a tím větší je reemise Hg. Čím nižší ORP potenciál tím vyšší je vazba Hg na pevnou fázi sádrovcové suspenze.

V rámci výzkumu bylo zjištěno, že v roztocích obsahujících siřičitanové ionty přítomnost síranu hlinitého podporuje redukci rtuti a že kinetika procesu závisí na množství síranu. Když koncentrace síranu hlinitého dosáhne 10 mM v přítomnosti siřičitanových iontů, rychle dojde k redukci oxidovaných rtuti. Když se však přidá síran hlinitý v nepřítomnosti siřičitanových iontů, nenastane redukce Hg2+.

Použití síranu hlinitého jako přísady v mokrých systémech odsíření spalin může zabránit redukci rtuti a jejímu opětovnému uvolnění. Absorbér je možné provozovat jen ve vsázkovém režimu. Odebraná suspenze z jímky reálného provozního absorbéru je před zahájením testu načerpána do poloprovozního absorbéru, který je provozován do doby, než dojde k nasycení suspenze (je měřeno pH).

Suspenze pro jednotlivé testy byla odebrána z jímky reálného absorbéru a aplikováno do poloprovozní jednotky jako „čerstvá“. Pilotní poloprovozní absorbér byl vždy napojený na kouřovod daného energetického zdroje za kouřovým ventilátorem zdroje.

Čtěte také: Růženín: Vlastnosti a využití

Koncentrace HgT ve spalinách na výstupu z pilotního absorbéru byla měřena pomocí kontinuálního analyzátoru měření plynné HgT. Před provedením daného testu byla měřená koncentrace HgT v surových spalinách (Obr. č. 2 a Obr. č.

Cílem výzkumu bylo provedení několika testů, níže jsou uvedeny výsledky dvou testů, zahrnujících dávkování reagentu pod názvem DMTs od společnosti Rafako S.A. Ověření vlivu a účinnosti reagentu bylo provedeno vždy jednorázovým nadávkováním reagentu určitého množství do suspenze pracujícího poloprovozního zařízeni instalovaného v místě odběru spalin za spalinovým ventilátorem dané energetické jednotky.

Pro vyhodnocení testů, bylo relevantní kontinuální sledování koncentrace Hg ve spalinách na výstupu z poloprovozní jednotky, pH a ORP suspenze v definovaných časových intervalech. Každý test na daném energetickém zdroji zahrnoval nejprve provoz poloprovozní jednotky bez dávkování reagentu a následně dva testy s dávkováním cca 100 ml reagentu.

Výsledky testů

Test č. 1 zahrnoval jeden test bez dávkování reagentu, následně byla jednotka vyčištěna a následoval test s dávkováním 100 ml reagentu. Následoval provoz bez reagentu a po vyčištění byl znovu proveden test s dávkováním 100 ml reagentu do jímky pilotního zařízení. Harmonogram daného testu byl zvolen tak aby byly výsledky ověřeny. Výsledky prvního testu jsou uvedeny v Obr. č. 4 a Tab. č. Dávkování reagentu bylo provedeno v průběhu dvou testů a výsledkem byla účinnost záchytu Hg v prvním testu více než 90 % a v druhém testu více než 70 %. Nižší záchyt Hg v druhém testu byl dán pravděpodobně znečištěním jednotky.

Na základě provedených výzkumů a bylo zjištěno, že každý zdroj a každý absorbér má jinou distribuci Hg v procesu technologie čištění spalin, a tedy bylo přistoupeno k realizaci dalšího testu a ověření již získaných pozitivních výsledků v průběhu testu č. 1. Rozsah i obsah testů byl stejný jako v testu č. 1, jen bylo provedeno delší měření koncentrace HgT ve spalinách před jednotkou.

Výsledky jsou uvedeny v následujícím grafu a tabulce Obr. č. 5 a Tab. č. Dávkování reagentu bylo provedeno v průběhu dvou testů a výsledkem byla účinnost záchytu Hg v prvním i druhém opakujícím testu více než 90 %.

Předmětem realizovaného výzkumu bylo provedení několika testů s dávkováním reagentu pod názvem DMTs, určeným pro záchytu Hg, od společnosti Rafako S.A. PL, do experimentální jednotky modelující podmínky v mokré metodě odsíření spalin. Jednotka byla napojena na kouřovod za spalinovým ventilátorem daného energetického zdroje. Byla použitá suspenze z absorbéru mokré metody odsiřování daného energetického zdroje. Výsledek ukazuje na vhodnost daného reagentu pro záchyt Hg v absorbéru mokré metody.

Upozorňujeme ale, že je nutné přistoupit k reálnému dlouhodobému testu s dávkováním regentu do reálného provozního absorbéru mokré metody relevantního energetického zdroje a potvrzení dosaženého pozitivního efektu. Na výslednou účinnost záchytu Hg pomocí daného reagentu má vysoký vliv množství kovů obsažených v sádrovcové suspenzi, množství popílku vstupujícího do absorbéru.

Vyšší hodnoty koncentrace popílku, a tedy vyšší obsah kovů adsorbovaných na povrchu, mají výrazný negativní vliv na spotřebu reagentu, a tedy ekonomiku celé demerkurizace. Mezi zásadní vlivy ovlivňující účinnost záchytu pomocí reagentu má i hodnota pH sádrovcové suspenze.

Výzkum bude pokračovat v rámci nového výzkumného projektu pod TAČR pod názvem „Výzkum distribuce Hg v mokré metodě odsíření spalin“ označený TK04020181 v rámci kterého bude vyrobena nová pilotní jednotka, jenž bude simulovat jednak samotný proces odsíření, ale i bude možné pracovat v polo kontinuálním režimu s odvodněním sádrovcové suspenze. Na daném zařízení se bude testovat nejen víše uvedený reagent DMTs s výzkumem vhodných parametrů, ale i další průmyslově dostupnými reagenty.

Vliv rtuti na lidské zdraví

Rtuť je typickým zástupcem neurotoxických kovů. Toxicita jednotlivých sloučenin rtuti je závislá především na jejich rozpustnosti ve vodě. Z tohoto pohledu jsou nejvíce rizikové sloučeniny dvojmocné rtuti Hg2+. Naopak toxicita samotné elementární (kovové) rtuti je prakticky nulová, protože jen obtížně vniká do organických tkání, při perorálním vstupu má velmi malou biologickou dosažitelnost - ze zažívacího traktu se vstřebává méně než 0,1 % dávky. Mnohem škodlivější jsou její páry, které při běžné teplotě místnosti mohou vytvořit koncentrace přesahující hygienické limity (PEL je 0,002 mg m-3).

Páry rtuti jsou sedmkrát těžší než vzduch a proto se mohou hromadit v špatně odvětrávaných níže položených oblastech. Kovová rtuť se dostává přes hematoencefalickou barieru (ale i placentu) z krve přes plíce do mozku a narušuje nervovou komunikaci. Nejohroženější skupinou jsou kojenci a nenarozené děti. Chronické otravy anorganickými sloučeninami rtuti jsou známé pod označením merkurialismus a projevují se jemným třesem končetin a změnami chování.

Zvláště nebezpečné jsou organokovové sloučeniny rtuti, které se mohou snadno dostat do živých tkání a to například i pouhým stykem s pokožkou. Tyto sloučeniny se dostávají do životního prostředí např. rozkladem různých organických sloučenin s obsahem rtuti nebo i metabolickými pochody mikroorganismů při styku se rtutí.

Z potravin jsou rizikovým faktorem z hlediska obsahu rtuti především vnitřnosti (játra, ledviny) nebo ryby, které byly kontaminovány rtutí při svém růstu. Rizikové mohou být i zemědělské plodiny, pěstované na půdě zamořené rtuťnatými sloučeninami ať již z průmyslových zdrojů nebo nevhodně použitými přípravky k hubení zemědělských škůdců.

Rtuť patří mezi prvky, jejichž vliv na zdravotní stav lidského organismu je jednoznačně negativní. Je kumulativním jedem, z organismu se vylučuje jen velmi pozvolna. Koncentruje se především v ledvinách a v menší míře i v játrech a slezině. V ledvinách může setrvat až desítky let. Právě ty jsou při chronické otravě rtutí nejvíce ohroženy.

Projevy chronické otravy bývají často nespecifické - od studených končetin, vypadávání vlasů, přes zažívací poruchy, různé neurologické a psychické potíže až po závažné stavy jako např. chudokrevnost, revmatické choroby či poškození ledvin. Chronická expozice také může způsobovat vypadávání zubů, vyrážky, svalový třes, ztrátu paměti, změny v chování a poškození mozku a centrální nervové soustavy. Při jednorázové vysoké dávce rtuti se dostavují bolesti břicha, průjmy a zvracení. Akutní expozice parám rtuti může způsobit zánět plic, poškození ledvin a zvýšení krevního tlaku. Rtuť může mít také vliv na plodnost. Organické sloučeniny rtuti způsobují poškození mozku a nervové soustavy.

Kontrola a omezení emisí rtuti

Pro stanovení rtuti v matricích je k dispozici řada normovaných postupů:

Ohlašovací práh pro emise do vody je dosažen například při vypouštění 1 000 m3 odpadní vody o koncentraci rtuti 1 mg.l-1.

tags: #oxid #rtutnatý #v #ovzduší #vliv #na

Oblíbené příspěvky:

• Dopady environmentálních katastrof
• Průvodce ekologickou daní za vozidlo
• Historie odpadového hospodářství v Krkonoších
• Nádoba na tříděný odpad – recenze
• Svobodné Dvory a kompostování