نظرت لجنة منظمة الصحة العالمية المعنية بالصحة والبيئة (1992 أ) المعنية بالطاقة في أربع قضايا متعلقة بالطاقة لتكون ذات أهمية فورية و / أو مستقبلية تتعلق بالصحة البيئية:
- التعرض للعوامل الضارة في سياق الاستخدام المحلي للكتلة الحيوية والفحم
- التعرض الناتج عن تلوث الهواء في المناطق الحضرية في العديد من المدن الكبرى في العالم
- الآثار الصحية المحتملة لتغير المناخ
- الحوادث الخطيرة التي لها تأثيرات بيئية على صحة عامة الناس.
يتطلب التقييم الكمي للمخاطر الصحية من أنظمة الطاقة المختلفة تقييمًا على مستوى النظام من جميع خطوات في دورة الوقود ، بدءًا من استخراج الموارد الخام ، وانتهاءً بالاستهلاك النهائي للطاقة. لإجراء مقارنات صحيحة بين التقنيات ، يجب أن تكون الأساليب والبيانات ومتطلبات الاستخدام النهائي متشابهة ومحددة. عند القياس الكمي لتأثيرات متطلبات الاستخدام النهائي ، يجب تقييم الاختلافات في كفاءات تحويل الأجهزة الخاصة بالطاقة والوقود إلى طاقة مفيدة.
تم بناء التقييم المقارن حول فكرة نظام الطاقة المرجعية (RES) ، الذي يصور دورات الوقود خطوة بخطوة ، من الاستخراج إلى المعالجة إلى الاحتراق والتخلص النهائي من النفايات. يوفر RES إطارًا مشتركًا وبسيطًا لتحديد تدفقات الطاقة والبيانات ذات الصلة المستخدمة في تقييم المخاطر. يمثل RES (الشكل 1) تمثيلًا شبكيًا للمكونات الرئيسية لنظام الطاقة لسنة معينة ، ويحدد استهلاك الموارد ، ونقل الوقود ، وعمليات التحويل والاستخدامات النهائية ، وبالتالي دمج الميزات البارزة لنظام الطاقة بشكل مضغوط مع توفير إطار عمل لتقييم الآثار الرئيسية للموارد والبيئية والصحية والاقتصادية التي يمكن أن تنجم عن التقنيات أو السياسات الجديدة.
الشكل 1. نظام الطاقة المرجعي ، عام 1979
بناءً على المخاطر الصحية ، يمكن تصنيف تقنيات الطاقة إلى ثلاث مجموعات:
- • مجموعة الوقود يتميز باستخدام كميات كبيرة من الوقود الأحفوري أو الكتلة الحيوية - الفحم والنفط والغاز الطبيعي والخشب وما إلى ذلك - حيث يكون لجمعها ومعالجتها ونقلها معدلات حوادث عالية تهيمن على المخاطر المهنية والتي ينتج عن حرقها كميات كبيرة من تلوث الهواء والنفايات الصلبة التي تهيمن على المخاطر العامة.
- • مجموعة متجددة يتميز باستخدام موارد متجددة منتشرة ذات كثافة طاقة منخفضة - الشمس والرياح والمياه - والتي تتوفر بكميات هائلة بدون تكلفة ، ولكن الاستيلاء عليها يتطلب مساحات كبيرة وإنشاء مرافق باهظة الثمن قادرة على "تركيزها" في نماذج. المخاطر المهنية عالية ويسيطر عليها بناء المرافق. المخاطر العامة منخفضة ، وتقتصر في الغالب على الحوادث منخفضة الاحتمال ، مثل تعطل السدود وتعطل المعدات والحرائق.
- • مجموعة نووية تشمل تقنيات الانشطار النووي ، التي تتميز بكثافة طاقة عالية للغاية في الوقود المعالج ، مع كميات منخفضة من الوقود والنفايات المراد معالجتها ، ولكن مع تركيزات منخفضة في قشرة الأرض ، مما يستلزم جهودًا كبيرة للتعدين أو التجميع. وبالتالي ، فإن المخاطر المهنية مرتفعة نسبيًا وتهيمن عليها حوادث التعدين والتجهيز. المخاطر العامة صغيرة وتهيمن عليها العمليات الروتينية للمفاعلات. يجب إيلاء اهتمام خاص للمخاوف العامة من مخاطر التعرض للإشعاع من التقنيات النووية - وهي مخاوف كبيرة نسبيًا لكل وحدة خطر على الصحة.
تظهر الآثار الصحية الهامة لتقنيات توليد الكهرباء في الجدول 1 والجدول 2 والجدول 3.
الجدول 1. الآثار الصحية الهامة لتقنيات توليد الكهرباء - مجموعة الوقود
تكنولوجيا |
مهني |
آثار الصحة العامة |
فحم |
مرض الرئة السوداء |
الآثار الصحية لتلوث الهواء |
زيت |
الصدمات الناتجة عن حوادث الحفر |
الآثار الصحية لتلوث الهواء |
الصخر الزيتي |
مرض الرئة البني |
السرطان من التعرض ل |
غاز طبيعي |
الصدمات الناتجة عن حوادث الحفر |
الآثار الصحية لتلوث الهواء |
رمال القطران |
الصدمات الناتجة عن حوادث التعدين |
الآثار الصحية لتلوث الهواء |
الكتلة الحيوية * |
الصدمة من الحوادث أثناء |
الآثار الصحية لتلوث الهواء |
* كمصدر للطاقة ، وعادة ما يعتبر متجددًا.
الجدول 2. الآثار الصحية الهامة لتقنيات توليد الكهرباء - مجموعة متجددة
تكنولوجيا |
مهني |
آثار الصحة العامة |
الطاقة الحرارية الأرضية |
التعرض للغازات السامة - |
المرض من التعرض للمواد السامة |
الطاقة المائية ، |
صدمة من البناء |
الصدمة الناتجة عن فشل السدود |
وحدات الطاقة الشمسية |
التعرض للمواد السامة |
التعرض للمواد السامة |
ريح |
الصدمة من الحوادث أثناء |
|
الطاقة الشمسية الحرارية |
الصدمة من الحوادث أثناء |
الجدول 3. الآثار الصحية الهامة لتقنيات توليد الكهرباء - المجموعة النووية
تكنولوجيا |
مهني |
آثار الصحة العامة |
انفلاق |
السرطان من التعرض للإشعاع
|
السرطان من التعرض للإشعاع
|
استندت دراسات الآثار الصحية لحرق الأخشاب في الولايات المتحدة ، مثل تحليلات مصادر الطاقة الأخرى ، إلى الآثار الصحية لتزويد وحدة كمية من الطاقة ، أي تلك اللازمة لتدفئة مليون سنة سكن. هذا 6 × 107 GJ heat ، أو 8.8 × 107 مدخلات الخشب GJ بكفاءة 69٪. تم تقدير الآثار الصحية في مراحل التجميع والنقل والاحتراق. تم قياس بدائل النفط والفحم من العمل السابق (انظر الشكل 2). حالات عدم اليقين في التجميع هي ± عامل ~ 2 ، وتلك الموجودة في حرائق المنزل ± عامل ~ 3 ، وتلك الموجودة في تلوث الهواء ± عامل أكبر من 10. إذا تم رسم مخاطر الكهرباء النووية على نفس المقياس ، فإن المجموع ستبلغ المخاطر ما يقرب من نصف مخاطر التعدين لتعدين الفحم.
الشكل 2. الآثار الصحية لكل وحدة كمية من الطاقة
تتمثل إحدى الطرق الملائمة للمساعدة في فهم المخاطر في توسيع نطاقها إلى شخص واحد يزود مسكنًا واحدًا بالخشب على مدار 40 عامًا (الشكل 3). ينتج عن هذا خطر إجمالي للوفاة ~ 1.6 × 10-3 (أي ~ 0.2٪). يمكن مقارنة ذلك بخطر الوفاة في حادث سيارة في الولايات المتحدة خلال نفس الوقت ، ~ 9.3 × 10-3 (على سبيل المثال ، ~ 1٪) ، وهو أكبر بخمس مرات. يمثل حرق الأخشاب مخاطر من نفس ترتيب تقنيات التدفئة التقليدية. كلاهما أقل بكثير من المخاطر الإجمالية للأنشطة المشتركة الأخرى ، ومن الواضح أن العديد من جوانب المخاطر قابلة للتدابير الوقائية.
الشكل 3. خطر وفاة شخص واحد بسبب إمداد مسكن واحد بالوقود الخشبي لمدة 40 عامًا
يمكن إجراء المقارنات التالية للمخاطر الصحية:
- المخاطر المهنية الحادة. بالنسبة لدورة الفحم ، تكون المخاطر المهنية أعلى بشكل واضح من تلك المرتبطة بالنفط والغاز ؛ إنها تقريبًا نفس تلك المرتبطة بأنظمة الطاقة المتجددة ، عندما يتم تضمين بنائها في التقييم ، وهي أعلى بحوالي 8-10 مرات من المخاطر المقابلة للطاقة النووية. قد تؤدي التطورات التكنولوجية المستقبلية في مصادر الطاقة الشمسية وطاقة الرياح المتجددة إلى انخفاض كبير في المخاطر المهنية الحادة المرتبطة بهذه الأنظمة. ينطوي توليد الطاقة الكهرومائية على مخاطر مهنية حادة عالية نسبيًا.
- المخاطر المهنية المتأخرة. تنشأ الوفيات المتأخرة بشكل رئيسي في تعدين الفحم واليورانيوم ، وهي من نفس الحجم تقريبًا. ومع ذلك ، يبدو أن تعدين الفحم تحت الأرض أكثر خطورة من تعدين اليورانيوم تحت الأرض (الحساب من أساس الوحدة الطبيعية للكهرباء المولدة). من ناحية أخرى ، يؤدي استخدام الفحم المستخرج من السطح إلى عدد أقل من الوفيات المتأخرة مقارنةً باستخدام الطاقة النووية.
- المخاطر العامة الحادة. تعتمد هذه المخاطر ، الناتجة في الغالب عن حوادث النقل ، بشكل كبير على المسافة المقطوعة ووسيلة النقل. تقل مخاطر الأسلحة النووية بمقدار 10-100 مرة عن جميع الخيارات الأخرى ، ويرجع ذلك أساسًا إلى الكمية المنخفضة نسبيًا من المواد التي سيتم نقلها. تحتوي دورة الفحم على أعلى مخاطر عامة حادة بسبب النقل الكبير للمواد باستخدام نفس المنطق.
- المخاطر العامة المتأخرة. هناك شكوك كبيرة مرتبطة بالمخاطر العامة المتأخرة المرتبطة بجميع مصادر الطاقة. تتساوى المخاطر العامة المتأخرة فيما يتعلق بالنووي والغاز الطبيعي تقريبًا وهي أقل بعشر مرات من تلك المرتبطة بالفحم والنفط. من المتوقع أن تؤدي التطورات المستقبلية إلى انخفاضات كبيرة في المخاطر العامة المتأخرة لمصادر الطاقة المتجددة.
من الواضح أن الآثار الصحية لمصادر الطاقة المختلفة تعتمد على كمية ونوع استخدام الطاقة. هذه تختلف بشكل كبير جغرافيا. حطب الوقود هو رابع أكبر مساهمة في إمدادات الطاقة العالمية ، بعد البترول والفحم والغاز الطبيعي. ما يقرب من نصف سكان العالم ، وخاصة أولئك الذين يعيشون في المناطق الريفية والحضرية في البلدان النامية ، يعتمدون عليها في الطهي والتدفئة (إما الخشب أو مشتقاته ، أو الفحم ، أو ، في حالة عدم وجود أي منهما ، على المخلفات الزراعية أو روث). يشكل حطب الوقود أكثر من نصف استهلاك العالم من الأخشاب ، حيث يرتفع إلى 86٪ في البلدان النامية و 91٪ في إفريقيا.
عند النظر في مصادر الطاقة الجديدة والمتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والوقود الكحولي ، يجب أن تشمل فكرة "دورة الوقود" صناعات مثل الخلايا الكهروضوئية الشمسية ، حيث لا يوجد خطر عمليًا يتعلق بتشغيل الجهاز ولكن هناك خطر كبير. كمية - غالبًا ما يتم تجاهلها - قد تكون متورطة في تصنيعها.
جرت محاولات للتعامل مع هذه الصعوبة من خلال توسيع مفهوم دورة الوقود ليشمل جميع مراحل تطوير نظام الطاقة - بما في ذلك ، على سبيل المثال ، الخرسانة التي تدخل إلى المصنع الذي يصنع الزجاج لمجمع الطاقة الشمسية. تمت معالجة مسألة الاكتمال من خلال ملاحظة أن التحليل الرجعي لخطوات التصنيع يعادل مجموعة من المعادلات المتزامنة التي يمكن التعبير عن حلها - إذا كان خطيًا - كمصفوفة من القيم. مثل هذا النهج مألوف للاقتصاديين مثل تحليل المدخلات والمخرجات ؛ والأرقام المناسبة ، التي توضح مقدار كل نشاط اقتصادي يعتمد على الآخرين ، قد تم اشتقاقها بالفعل - على الرغم من أنه بالنسبة للفئات الإجمالية التي قد لا تتطابق تمامًا مع خطوات التصنيع ، يرغب المرء في فحصها لقياس الضرر الصحي.
لا توجد طريقة واحدة لتحليل المخاطر المقارن في صناعة الطاقة تكون مرضية تمامًا بحد ذاتها. لكل منها مزايا وقيود ؛ يوفر كل نوع نوعًا مختلفًا من المعلومات. بالنظر إلى مستوى عدم اليقين في تحليلات المخاطر الصحية ، يجب فحص النتائج من جميع الطرق لتقديم صورة مفصلة قدر الإمكان ، وفهم أكمل لمقادير حالات عدم اليقين المرتبطة بها.