Группа по энергетике Комиссии ВОЗ по здоровью и окружающей среде (1992a) сочла, что четыре вопроса, связанные с энергетикой, вызывают наибольшую непосредственную и/или будущую озабоченность в отношении гигиены окружающей среды:
- воздействие вредных агентов при бытовом использовании биомассы и угля
- воздействие в результате загрязнения воздуха в городах во многих крупных городах мира
- возможные последствия изменения климата для здоровья
- серьезные аварии с экологическими последствиями для здоровья населения.
Количественная оценка рисков для здоровья от различных энергетических систем требует общесистемной оценки Найти стадии топливного цикла, начиная с добычи сырья и заканчивая конечным потреблением энергии. Для того чтобы можно было проводить достоверные межтехнологические сравнения, методы, данные и требования конечного использования должны быть схожими и определенными. При количественной оценке влияния потребностей конечного использования необходимо оценивать различия в эффективности преобразования устройств, работающих на энергии и топливе, в полезную энергию.
Сравнительная оценка построена на идее эталонной энергетической системы (ВИЭ), которая поэтапно описывает топливные циклы, от добычи через переработку до сжигания и окончательного удаления отходов. ВИЭ обеспечивает общую простую основу для определения потоков энергии и соответствующих данных, используемых для оценки рисков. ВИЭ (рисунок 1) представляет собой сетевое представление основных компонентов энергетической системы за данный год с указанием потребления ресурсов, транспортировки топлива, процессов преобразования и конечного использования, тем самым компактно включая основные характеристики энергетической системы и обеспечивая основу для оценки основных последствий для ресурсов, окружающей среды, здоровья и экономики, которые могут возникнуть в результате новых технологий или политики.
Рис. 1. Эталонная энергосистема, 1979 г.
В зависимости от рисков для здоровья энергетические технологии можно разделить на три группы:
- Ассоциация группа топлива характеризуется использованием больших количеств ископаемого топлива или биомассы — угля, нефти, природного газа, древесины и т. д., сбор, переработка и транспортировка которых сопряжены с высоким уровнем аварийности, преобладающими профессиональными рисками, и сжигание которых приводит к большому количеству загрязнение воздуха и твердые отходы, которые преобладают над общественными рисками.
- Ассоциация возобновляемая группа характеризуется использованием диффузных возобновляемых ресурсов с низкой плотностью энергии — солнца, ветра, воды, — которые доступны в огромных количествах бесплатно, но для освоения которых требуются большие площади и строительство дорогостоящих объектов, способных «концентрировать» их в полезные формы. Профессиональные риски высоки и преобладают при строительстве объектов. Общественные риски низки, в основном ограничиваются авариями с малой вероятностью, такими как прорывы плотин, отказы оборудования и пожары.
- Ассоциация ядерная группа включает технологии ядерного деления, отличающиеся чрезвычайно высокой плотностью энергии в перерабатываемом топливе с соответствующим небольшим количеством топлива и отходов для переработки, но с низкими концентрациями в земной коре, что требует больших усилий по добыче или сбору. Таким образом, профессиональные риски относительно высоки, и преобладают несчастные случаи на горнодобывающих и перерабатывающих предприятиях. Общественные риски невелики и преобладают в рутинной эксплуатации реакторов. Особое внимание следует уделить опасениям населения перед рисками облучения от ядерных технологий — опасениям, которые относительно велики на единицу риска для здоровья.
Существенное влияние технологий производства электроэнергии на здоровье показано в таблице 1, таблице 2 и таблице 3.
Таблица 1. Значительное воздействие технологий производства электроэнергии на здоровье – группа видов топлива
|
Технологии |
профессиональный |
Воздействие на общественное здоровье |
|
Coal |
Болезнь черного легкого |
Воздействие загрязнения воздуха на здоровье |
|
Масло |
Травмы от несчастных случаев на бурении |
Воздействие загрязнения воздуха на здоровье |
|
Горючий сланец |
Коричневая болезнь легких |
Рак от воздействия |
|
Натуральный газ |
Травмы от несчастных случаев на бурении |
Воздействие загрязнения воздуха на здоровье |
|
Нефтеносные пески |
Травмы от несчастных случаев на шахте |
Воздействие загрязнения воздуха на здоровье |
|
Биомасса* |
Травмы от несчастных случаев во время |
Воздействие загрязнения воздуха на здоровье |
* Как источник энергии, обычно рассматриваемый как возобновляемый.
Таблица 2. Значимые последствия для здоровья технологий производства электроэнергии – группа возобновляемых источников
|
Технологии |
профессиональный |
Воздействие на общественное здоровье |
|
Геотермальный |
Воздействие ядовитых газов - |
Заболевание от воздействия ядовитых |
|
гидроэнергетика, |
Травма от строительства |
Травма от прорыва плотины |
|
Фотоэлементы |
Воздействие токсичных материалов |
Воздействие токсичных материалов |
|
ветер |
Травмы от несчастных случаев во время |
|
|
Солнечная тепловая |
Травмы от несчастных случаев во время |
Таблица 3. Значимые последствия для здоровья технологий производства электроэнергии – ядерная группа
|
Технологии |
профессиональный |
Воздействие на общественное здоровье |
|
расщепление |
Рак от воздействия радиации
|
Рак от воздействия радиации
|
Исследования воздействия сжигания древесины на здоровье в Соединенных Штатах, как и анализ других источников энергии, были основаны на воздействии на здоровье поставки единицы энергии, то есть той, которая необходима для обогрева одного миллиона жилых лет. Это 6 × 107 ГДж тепла, или 8.8 × 107 Вход древесины GJ при эффективности 69%. Воздействие на здоровье оценивалось на стадиях сбора, транспортировки и сжигания. Альтернативы нефти и углю были взяты из более ранней работы (см. рис. 2). Неопределенности при сборе составляют ± 2 раза, при домашних пожарах ± 3 раза, а по загрязнению воздуха ± 10 раз. риск будет примерно вдвое меньше, чем при добыче угля.
Рисунок 2. Воздействие на здоровье на единицу количества энергии
Удобный способ помочь понять риск — масштабировать его на одного человека, снабжающего одно жилище древесиной в течение 40 лет (рис. 3). Это приводит к общему риску летального исхода примерно в 1.6 x 10-3 (т.е. ~0.2%). Это можно сравнить с риском гибели в автокатастрофе в США за то же время, ~9.3 х 10-3 (т.е. ~1%), что в пять раз больше. Сжигание древесины сопряжено с риском того же порядка, что и более традиционные технологии отопления. И то, и другое значительно ниже общего риска других обычных видов деятельности, и многие аспекты риска явно поддаются превентивным мерам.
Рисунок 3. Риск гибели одного человека из-за снабжения одного жилища древесным топливом в течение 40 лет
Можно провести следующие сравнения рисков для здоровья:
- Острый профессиональный риск. Для угольного цикла профессиональный риск явно выше, чем риск, связанный с нефтью и газом; он примерно такой же, как связанный с системами возобновляемой энергетики, когда их строительство включено в оценку, и примерно в 8-10 раз превышает соответствующие риски для ядерной. Будущие технологические достижения в области возобновляемых источников солнечной и ветровой энергии могут привести к значительному снижению острого профессионального риска, связанного с этими системами. Производство гидроэлектроэнергии сопряжено со сравнительно высоким острым профессиональным риском.
- Поздний профессиональный риск. Поздние смертельные случаи возникают в основном при добыче угля и урана и имеют примерно одинаковый размер. Однако подземная добыча угля представляется более опасной, чем подземная добыча урана (расчет на основе нормализованной единицы произведенной электроэнергии). С другой стороны, использование угля, добываемого открытым способом, в целом приводит к меньшему количеству поздних смертельных случаев, чем использование ядерной энергии.
- Острый общественный риск. Эти риски, в основном связанные с транспортными происшествиями, сильно зависят от пройденного расстояния и вида транспорта. Риск ядерной войны в 10-100 раз ниже, чем у всех других вариантов, в основном из-за относительно небольшого количества транспортируемых материалов. По той же причине угольный цикл представляет собой самый высокий острый общественный риск из-за транспортировки больших объемов материалов.
- Поздний общественный риск. Существуют большие неопределенности, связанные с поздними общественными рисками, связанными со всеми источниками энергии. Поздние общественные риски для атомной энергии и природного газа примерно равны и по меньшей мере в десять раз ниже, чем риски, связанные с углем и нефтью. Ожидается, что будущие разработки приведут к значительному снижению рисков поздних сроков для населения в отношении возобновляемых источников энергии.
Ясно, что воздействие на здоровье различных источников энергии зависит от количества и типа используемой энергии. Они сильно различаются географически. Топливная древесина занимает четвертое место в мировом энергоснабжении после нефти, угля и природного газа. Почти половина населения земного шара, особенно проживающие в сельских и городских районах развивающихся стран, зависят от него для приготовления пищи и отопления (будь то древесина или ее производные, древесный уголь или, при отсутствии любого из них, сельскохозяйственные отходы или навоз). Топливная древесина составляет более половины мирового потребления древесины, достигая 86% в развивающихся странах и 91% в Африке.
При рассмотрении новых и возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия, энергия ветра и спиртовое топливо, идея «топливного цикла» должна охватывать такие отрасли, как солнечная фотоэлектрическая энергетика, где работа устройства практически не связана с риском, но существенный количество — часто игнорируемое — может быть задействовано в его производстве.
Были предприняты попытки справиться с этой трудностью, расширив концепцию топливного цикла, включив в нее все этапы разработки энергетической системы, включая, например, бетон, который идет на завод, изготавливающий стекло для солнечного коллектора. Проблема полноты была решена за счет того, что обратный анализ производственных этапов эквивалентен набору одновременных уравнений, решение которых — если оно линейное — выражается в виде матрицы значений. Такой подход знаком экономистам как анализ затрат-выпуска; и соответствующие цифры, показывающие, насколько каждая экономическая деятельность зависит от других, уже получены, хотя для агрегированных категорий, которые могут не точно соответствовать производственным этапам, которые необходимо тщательно изучить для измерения ущерба для здоровья.
Ни один из методов сравнительного анализа рисков в энергетической отрасли не является полностью удовлетворительным сам по себе. У каждого есть преимущества и ограничения; каждый предоставляет различный вид информации. Учитывая уровень неопределенности анализа риска для здоровья, следует изучить результаты всех методов, чтобы получить как можно более подробную картину и более полное понимание величин связанных с этим неопределенностей.