الآثار الصحية لرماد الفحم

رماد الفحم، المعروف أيضاً باسم مخلفات احتراق الفحم ، هو البقايا المعدنية الناتجة عن حرق الفحم. وقد يُشكل التعرض لرماد الفحم والمواد السامة التي يحتويها خطراً صحياً على العاملين في محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم، وعلى السكان القاطنين بالقرب من مواقع التخلص من رماد الفحم.

يُنتج رماد الفحم في محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم . ^{[ 1 ]} يُطحن الفحم ثم يُحرق لتوليد الكهرباء. ^{[ 2 ]} تُسمى الجزيئات المتبقية بعد احتراق الفحم رماد الفحم، ويتكون أساسًا من الرماد المتطاير والرماد القاعي . ومن نواتج احتراق الفحم الأخرى خبث الغلايات، وجبس إزالة الكبريت من غازات المداخن ، وأنواع أخرى من مخلفات إزالة الكبريت من غازات المداخن. ^{[ 1 ]} _{يختلف التركيب الكيميائي} لرماد الفحم باختلاف نوع الفحم المحترق. ^{[ 3 ]} يتكون رماد الفحم الناتج عن احتراق الفحم الحجري أساسًا من أكسيد الألومنيوم (Al₂O₃ ₎ ، وأكسيد الكالسيوم (CaO)، وثاني أكسيد السيليكون (SiO₂ ₎ . ^{[ 3 ]} يحتوي الفحم على العديد من المواد الخطرة المحتملة التي قد تُسبب مشاكل صحية خطيرة للإنسان إذا وُجدت بتركيزات عالية في الجزيئات المستنشقة. ^{[ 4 ] [ 5 ]} من بين هذه المكونات التي توجد بتراكيز مختلفة في رماد الفحم: الزرنيخ ، والكادميوم ، والكروم ، والكوبالت ، والنحاس ، والرصاص ، والليثيوم ، والزئبق ، والموليبدينوم ، والسيلينيوم ، والثاليوم ، واليورانيوم . ^{[ 4 ] [ 5 ]}

يُخزَّن رماد الفحم في الهند في أحواض مخصصة له ، مما أدى إلى تلوث الأراضي والمسطحات المائية المحيطة. ^{[ 6 ]} وفي الولايات المتحدة، تم إنتاج ما يقارب 110 ملايين طن من رماد الفحم عام 2012. ^{[ 1 ]} وقد تم التخلص من أكثر من نصف رماد الفحم المُنتَج في الولايات المتحدة في أحواض مخصصة له (أحواض سطحية؛ التخلص الرطب) أو في مكبات النفايات (التخلص الجاف). ^{[ 5 ]} وبحلول عام 2020، كان هناك 310 مكبات نفايات نشطة في الموقع و735 حوضًا سطحيًا نشطًا في الموقع في الولايات المتحدة. ^{[ 7 ]}

يحتوي رماد الفحم على العديد من المواد السامة التي قد تؤثر على صحة الإنسان عند تعرضه لها بتركيزات تتجاوز حدًا معينًا على شكل جسيمات دقيقة . لذا، من الضروري تجنب أي وضع يتعرض فيه العاملون في محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم أو السكان القاطنون بالقرب من مكبات رماد الفحم لتركيزات عالية من غبار رماد الفحم. ^{[ 4 ]} يمكن اعتبار الآثار الصحية لغبار رماد الفحم حالة خاصة من التعرض للجسيمات الدقيقة (تلوث الجسيمات). وبناءً على ذلك، يجب تقييم المخاطر الصحية لأصغر جسيمات رماد الفحم (الجسيمات القابلة للاستنشاق)، نظرًا لقدرتها على دخول الرئتين. ^{[ 4 ]} ولتقييم هذه المخاطر، تتم مقارنة مستويات تعرض العمال أو أفراد الجمهور للجسيمات الدقيقة بـ "مستويات العتبة الآمنة". وفيما يتعلق بصحة العمال، ينشر المؤتمر الأمريكي لخبراء الصحة الصناعية الحكوميين (ACGIH) سنويًا كتيبًا يتضمن جداول تعرض قيم مستوى العتبة (TLV) - وهي أقصى التركيزات المسموح بها - لمجموعة واسعة من المواد. وتنتمي جسيمات رماد الفحم إلى فئة تُسمى " جسيمات غير محددة " (PNOS). بالنسبة لهذه الفئة، والمعروفة أيضًا باسم " الغبار المزعج "، تبلغ قيمة الحد المسموح به للتعرض 3 ملغم/م3 للجسيمات القابلة للاستنشاق (أصغر من 10 ميكرومترات). ^{[ 8 ]}

يمكن العثور على مكونات مختلفة في رماد الفحم.

الرصاص : قد يُسبب التعرض المباشر للرصاص أضرارًا جسيمة للجهاز العصبي. ^{[ 5 ]} كما قد يؤدي التعرض للرصاص إلى أمراض الكلى، وضعف السمع، وارتفاع ضغط الدم، وتأخر النمو، وتورم الدماغ، وتلف الهيموجلوبين، ومشاكل في الجهاز التناسلي الذكري. ^{[ 9 ] [ 10 ]} ويمكن أن يُسبب كل من التعرض لمستويات منخفضة وعالية من الرصاص ضررًا لجسم الإنسان. ^{[ 9 ]}

الكادميوم : يُعدّ التعرّض المباشر لمستويات عالية من الكادميوم ضارًا بالصحة. ^{[ 5 ]} وبشكلٍ أدق، تمتصّ الرئتان الكادميوم مباشرةً إلى مجرى الدم. ^{[ 9 ]} وعندما يتعرّض الإنسان للكادميوم لفترة طويلة، قد يُصاب بأمراض الكلى والرئة. ^{[ 5 ] [ 9 ]} إضافةً إلى ذلك، قد يرتبط التعرّض للكادميوم بارتفاع ضغط الدم. ^{[ 5 ]} وأخيرًا، قد يُسبّب التعرّض المزمن للكادميوم ضعفًا في العظام، ممّا يزيد من خطر الإصابة بالكسور وهشاشة العظام. ^{[ 5 ]}

الكروم : يُعدّ التعرّض المباشر للكروم سداسي التكافؤ (VI) ضارًا بالصحة. قد تُسبّب المستويات العالية من الكروم سداسي التكافؤ في مياه الشرب قرحًا في الأمعاء الدقيقة والمعدة عند تناوله. كما قد تحدث قرح جلدية عند التعرّض للكروم سداسي التكافؤ عبر الجلد.

الزرنيخ : عند استنشاق كميات كبيرة من الزرنيخ أو ابتلاعها عبر رماد الفحم، قد تتطور أمراض مثل سرطان المثانة، وسرطان الجلد، وسرطان الكلى، وسرطان الرئة. ^{[ 5 ] [ 11 ]} وفي نهاية المطاف، قد يؤدي التعرض للزرنيخ لفترة طويلة إلى الوفاة. ^{[ 5 ]} علاوة على ذلك، قد يؤدي التعرض لمستويات منخفضة من الزرنيخ إلى عدم انتظام ضربات القلب، والغثيان، والإسهال، والقيء، واعتلال الأعصاب المحيطية، وضعف البصر. ^{[ 9 ] [ 5 ]}

الزئبق : قد يُسبب التعرض المزمن للزئبق الناتج عن رماد الفحم ضرراً بالجهاز العصبي. ^{[ 5 ]} عند استنشاق الزئبق أو ابتلاعه، قد تحدث آثار صحية متنوعة مثل ضعف البصر، والنوبات، والخدر، وفقدان الذاكرة، والأرق. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

البورون : عند استنشاق غبار رماد الفحم، قد يُسبب التعرض للبورون شعورًا بعدم الراحة في الحلق والأنف والعين. ^{[ 5 ]} علاوة على ذلك، عند ابتلاع نفايات رماد الفحم، قد يرتبط التعرض للبورون باضطرابات في الكلى والكبد والدماغ والأمعاء. ^{[ 5 ]}

الموليبدينوم : عند استنشاق الموليبدينوم من غبار رماد الفحم، قد يحدث انزعاج في الأنف والحلق والجلد والعينين. ^{[ 14 ]} ونتيجة لذلك، قد يؤدي التعرض قصير الأمد للموليبدينوم إلى زيادة الأزيز والسعال. ^{[ 14 ]} علاوة على ذلك، قد يؤدي التعرض المزمن للموليبدينوم إلى فقدان الشهية والتعب والصداع وآلام العضلات. ^{[ 5 ] [ 14 ]}

الثاليوم : قد يؤدي استنشاق الثاليوم الموجود في غبار رماد الفحم إلى اعتلال الأعصاب المحيطية. ^{[ 5 ]} علاوة على ذلك، قد يؤدي ابتلاع رماد الفحم إلى الإسهال والقيء. ^{[ 5 ]} كما يرتبط التعرض للثاليوم بمضاعفات في القلب والكبد والرئتين والكلى. ^{[ 5 ]}

السيليكا : عند استنشاق السيليكا من غبار رماد الفحم، قد يُصاب الجنين بمرض الرئة أو داء السيليكا. ^{[ 4 ]} علاوة على ذلك، قد يُسبب التعرض المزمن للسيليكا سرطان الرئة. ^{[ 4 ]} بالإضافة إلى ذلك، قد يُسبب التعرض للسيليكا لفترة من الزمن فقدان الشهية، وضعف الدورة الدموية بالأكسجين، ومشاكل في التنفس، وارتفاع درجة الحرارة. ^{[ 4 ]}

قد يُفيد إعادة استخدام رماد الفحم البيئة من خلال تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري وتقليل الحاجة إلى استخدام المواد الخام. ^{[ 15 ]} إضافةً إلى ذلك، عند إعادة تدوير رماد الفحم، يتم تجنب التكاليف المتعلقة بمواقع التخلص منه. ^{[ 5 ] [ 15 ]}

توجد طريقتان لإعادة تدوير رماد الفحم: "المغلف" و"غير المغلف". ^{[ 5 ] [ 15 ]} يُطلق على رماد الفحم المغلف اسم "المغلف". ^{[ 5 ]} على سبيل المثال، يمكن إعادة استخدام رماد الفحم في صناعة الخرسانة والطوب وألواح الجدران. ^{[ 15 ]} أما الاستخدام غير المغلف لرماد الفحم فيكون عندما لا يكون الرماد مرتبطًا بمواد أخرى (على شكل جزيئات سائبة أو رواسب). ^{[ 5 ] [ 15 ]} ومن أمثلة استخدام رماد الفحم غير المغلف رشه على الطرق الجليدية في فصل الشتاء. ^{[ 5 ]}

على الرغم من أن إعادة استخدام رماد الفحم تقلل من الآثار الصحية على الإنسان، إلا أن المشاكل الصحية قد تحدث عند إعادة تدويره. ^{[ 5 ]} فعلى وجه التحديد، يزيد العمال الذين يقومون بحفر أو قطع رماد الفحم المغلف من خطر استنشاق غباره. ^{[ 5 ]} إضافةً إلى ذلك، عندما يتناثر رماد الفحم غير المغلف على الطرقات المغطاة بالثلوج في فصل الشتاء، قد يتلامس الرماد المتناثر مع مياه الصرف على جانبي الطريق. ^{[ 5 ]} ونتيجةً لذلك، قد تتسرب السموم من رماد الفحم إلى المسطحات المائية السطحية والمياه الجوفية ، والتي قد تكون مصادر لمياه الشرب . ^{[ 5 ]} لذا، فإن كلا شكلي رماد الفحم المعاد تدويره (المغلف وغير المغلف) قد يسببان مشاكل صحية خطيرة للإنسان.

في الولايات المتحدة، عندما يتم التخلص من رماد الفحم في أحواض سطحية ومدافن النفايات، يتم تنظيم الرماد باعتباره "نفايات خاصة" (أي غير خطرة) بموجب قانون الحفاظ على الموارد واستعادتها (RCRA). ^{[ 16 ]}

نشرت وكالة حماية البيئة لائحة مخلفات احتراق الفحم (CCR) في عام 2015. واستمرت الوكالة في تصنيف رماد الفحم على أنه غير خطير (وبالتالي تجنب متطلبات الترخيص الصارمة بموجب الباب الفرعي ج من قانون الحفاظ على الموارد واستعادتها )، ولكن مع قيود جديدة:

1. يجب أن تتوقف أحواض الرماد الحالية التي تلوث المياه الجوفية عن استقبال مخلفات احتراق الفحم، وأن يتم إغلاقها أو تحديثها ببطانة.
2. يجب أن تمتثل أحواض الرماد ومدافن النفايات القائمة للقيود الهيكلية والموقعية، حيثما ينطبق ذلك، أو أن تغلق.
3. البركة التي لم تعد تتلقى مخلفات معالجة مياه الصرف الصحي لا تزال خاضعة لجميع اللوائح ما لم يتم تجفيفها وتغطيتها بحلول عام 2018.
4. يجب أن تتضمن البرك ومدافن النفايات الجديدة بطانة من غشاء أرضي فوق طبقة من التربة المضغوطة. ^{[ 17 ]}

في عام 2016، ألغت محكمة الاستئناف الأمريكية لدائرة مقاطعة كولومبيا أحكام "الإغلاق المبكر" الواردة في اللائحة 40 CFR 257.100. وعليه، مددت وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) تاريخ الامتثال للبرك غير النشطة التي حاولت الاستفادة من أحكام الإغلاق المبكر. ^{[ 18 ]} وفي عام 2018، وبناءً على طلب من قطاع الصناعة، مددت وكالة حماية البيئة الأمريكية تاريخ الامتثال لبرك الرماد غير المبطنة من عام 2019 إلى عام 2020، ومنحت مزيدًا من المرونة للوكالات الحكومية في تحديد مدى الامتثال للمعايير. ^{[ 19 ] [ 20 ]} وقد طُعن في لائحة عام 2018 في دعوى قضائية، وأعادتها المحكمة إلى وكالة حماية البيئة الأمريكية لمزيد من المراجعة. وقضت المحكمة بأن وكالة حماية البيئة الأمريكية لم تعالج بشكل كافٍ مشاكل البرك غير المبطنة، والتي لا يزال العديد منها يتسرب إلى المياه الجوفية. ^{[ 21 ]} في عام 2019، وافقت المحكمة على إعادة القضية طوعاً مع السماح ببقاء الموعد النهائي للامتثال لعام 2020 للبرك غير المبطنة ساري المفعول، في انتظار إصدار المزيد من القواعد. ^{[ 22 ]}

نشرت وكالة حماية البيئة الأمريكية مسودة قانون في 14 أغسطس 2019، تستخدم معايير قائمة على الموقع، بدلاً من عتبة عددية (مثل حجم حوض التجميع أو مكب النفايات)، والتي تتطلب من المشغل إثبات الحد الأدنى من التأثير البيئي حتى يتمكن الموقع من الاستمرار في العمل. ^{[ 23 ]}

استجابةً للدعاوى القضائية المتعلقة بلوائح عام 2015، نشرت وكالة حماية البيئة الأمريكية لائحة نهائية بموجب قانون حفظ الموارد واستعادتها (RCRA) في 28 أغسطس/آب 2020، تلزم جميع أحواض الرماد غير المبطنة بتزويدها ببطانات أو إغلاقها بحلول 11 أبريل/نيسان 2021. ويجوز لبعض المنشآت التقدم بطلب للحصول على مهلة إضافية - حتى عام 2028 - لإيجاد بدائل لإدارة نفايات الرماد قبل إغلاق أحواضها السطحية. ^{[ 24 ] [ 25 ]}