אפר פחם הוא חומר מוצק אשר במגע עם מים נשטפים ממנו יסודות, בהם גם יסודות רעילים בריכוזי קורט (יסודות קורט- trace elements), חלקם מקבוצת המתכות הכבדות וכן אוקסיאניונים, אף הם בריכוזי קורט. החשש מזיהום מקורות מים ע"י יסודות רעילים מכתיב הגבלות על השימוש באפר פחם כחומר סלילה ומילוי ביישומי תשתיות וכן ביישומים בחקלאות, ובאופן כללי בכל היישומים בהם האפר ומוצריו חשופים לשטיפה ע"י מי הגשמים, מאחר ויסודות אלו, ללא נקיטה באמצעי הגנה מתאימים, עלולים להשתחרר מהאפר, לחלחל לקרקע ולהיקלט ע"י הגידולים החקלאיים ואף להגיע למי התהום.
כדי להימנע מסיכונים כאלה קובע הפיקוח הסביבתי תנאים לשימושי האפר ומגדיר ריכוזים מרביים של היסודות המזהמים המצוינים בסיווג אפר כ"אפר בר שימוש". התנאים הסביבתיים נגזרים מהערכת הסיכון הפוטנציאלי לסביבה בהתבסס על הבנת מנגנוני שחרור היסודות מהאפר והתהליכים המשפיעים על שטיפתם. מדריך זה משיב על השאלות המהותיות המצויות ביסוד ההערכה הסביבתית של השימוש באפר בתשתיות והתנאים הנדרשים למניעת סיכוני הזיהום.
להורדת המדריך בפורמט PDF לחץ כאן
קבוצה I
יסודות עם הנדיפות הנמוכה ביותר, עם RE ~ 1, אשר נוטים להתחלק בצורה שווה בין האפר המרחף והתחתית. אין העשרה יחסית של היסוד באפר ביחס לפחם.
קבוצה II
RE < 0.7 באפר תחתית, RE ~ 1 ביסודות המתעבים באפר המרחף הנקלט במשקעים האלקטרוסטטיים (ESP), ו-RE > 1.3 של יסודות בחלקיקים הדקים יותר של האפר המרחף העוברים את המשקעים ונפלטים החוצה לכיוון ה- FGD או לאוויר. קבוצה זו נחלקת עוד לשלוש תת קבוצות לפי פקטור RE עבור החלקיקים הדקים. באופן כללי אלו יסודות עם נדיפות גדולה יותר לעומת קבוצה I. הם מתנדפים בדוד בזמן השריפה אך מתעבים על גבי חלקיקי האפר ב-ESP הקר יותר, עם נטייה להתעבות על גבי החלקיקים הקטנים יותר ששטח הפנים שלהם גדול יותר. לפיכך הם מועשרים יותר באפר המרחף מאשר תחתית.
קבוצה III
יסודות בעלי הנדיפות הגבוהה ביותר (עם נקודת טל נמוכה)- RE << 1 באפר התחתית והמרחף הנקלט ב-ESP. התעבותם באפר המרחף הנקלט ב- ESP חלקית ואף נעדרת לגמרי, ובהיעדר FGD חלקם או כולם נותרים בפאזה הגזית ונפלטים יחד עם גזי הפליטה. מכאן שיסודות אלו מדוללים באפר ביחס לפחם.
יסוד
|
חלקיקי האפר הנפלטים לסביבה ובחלק האחרון של ה- ESP
|
חלקיקי האפר המרחף הנקלט ב- ESP
|
אפר תחתית
|
קבוצה
|
Al, Ca, Ce, Cs, Eu, Fe, Hf, K, La, Mg, Sc, Sm, Si, Sr, Th, Ti
|
~1
|
~1
|
~1
|
I
|
As, Cd, Ge, Mo, Pb, Sb, Tl, Zn
|
>4
|
~1
|
<0.7
|
IIa
|
Be, Co, Cu, Ni, P, U, V, W
|
2< RE ≤ 4
|
~1
|
<0.7
|
IIb
|
Ba, Cr, Mn, Na, Rb
|
1.3< RE ≤ 2
|
~1
|
<0.7
|
IIc
|
B, Br, C, Cl, F, Hg, I, N, S, Se
|
|
<<1
|
<<1
|
III
|
הלוגן
|
ריכוז בפחם
|
ריכוז באפר מרחף
|
||
מינימלי
|
מכסימלי
|
מינימלי
|
מכסימלי
|
|
כלור - Cl
|
0.04
|
0.09
|
0.003
|
0.008
|
ברום - Br
|
4.4
|
13.5
|
3.3
|
16
|
יוד - I
|
2.8
|
7.6
|
0.6
|
|
פלואור - F
|
106
|
213
|
125
|
246
|
יסוד
|
Ag
|
As
|
B
|
Ba
|
Cd
|
Cr
|
Hg
|
Mn
|
Mo
|
Ni
|
Pb
|
Se
|
V
|
אפר מרחף
|
5
|
23
|
225
|
1780
|
0.9
|
147
|
0.2>
|
540
|
13
|
100
|
67
|
7
|
197
|
אפר תחתית
|
2
|
6
|
100
|
1560
|
0.2
|
144
|
0.2
|
350
|
4
|
69
|
18
|
3
|
127
|
פחם
|
1>
|
5
|
49
|
170
|
0.47
|
15
|
0.2
|
43
|
3.3
|
14
|
11
|
2.8
|
22
|
יסוד
|
קרקעות 1
ppm
|
מי תהום 2
ppm
|
תקן מי שתייה בישראל
ppm
|
סלע סדימנטרי3
ppm
|
אפר פחם4
ppm
|
Ag
|
–—
|
|
0.01
|
0.1
|
<1 – 4
|
As
|
<0.1 – 66.5
|
<0.0002 – 0.013
|
0.05
|
10
|
8 – 60
|
B
|
<1 – 210
|
|
–—
|
130
|
65 – 580
|
Ba
|
20 – 1500
|
0.008 – 0.34
|
1
|
600
|
770 – 3000
|
Cd
|
0.01 – 2.2
|
<0.0001 – <0.005
|
0.005
|
0.3
|
0.2 – 2.3
|
Cr
|
1 – 1100
|
0.0042 – 0.025
|
0.05
|
90
|
77 – 200
|
Hg
|
0.008 – 1.1
|
0.00003 – 0.0006
|
1
|
0.4
|
0.03 – 0.34
|
Mn
|
7 – 9200
|
0.0001 – 0.37
|
0.5
|
800
|
40 – 760
|
Mo
|
0.1 – 7.4
|
|
–—
|
2
|
5 – 33
|
Ni
|
0.2 – 450
|
|
0.05
|
70
|
50 – 120
|
Pb
|
1.5 – 176
|
0.0003 – 0.0448
|
0.01
|
25
|
24 – 70
|
Se
|
0.005 – 1.9
|
<0.0002 – <0.002
|
0.01
|
0.5
|
23 – 30
|
V
|
6.3 - 500
|
|
–—
|
120
|
131 – 280
|
כפי שצוין בתשובה לשאלה ?6, דרגת הנדיפות של היסוד תלויה בעיקר בטמפ' השריפה לעומת טמפ' הרתיחה של כל יסוד והמעבר למצב גזי. מכאן נובע שזמינות היסודות באפר (מבחינת מיקומם בחלקיק המשפיע על שחרורם לתמיסה בתהליכי שטיפה ב- pH מסוים) תלויה בטמפ' השריפה של הפחם – ככל שטמפ' השריפה גבוהה יותר, יסודות נוספים עוברים לפאזה הגזית (בתלות בטמפ' הנידוף עבור כל יסוד) ומתעבים אחר כך בחלקים הקרים של הדוד על פני השטח החיצוניים של חלקיקי האפר המרחף. צורת ספיחה זו של היסודות באפר מעלה את זמינותם לשטיפה. בטמפ' שריפה נמוכות יחסית היסודות קשי הנידוף לא יעברו נידוף ועיבוי מחדש, וכתוצאה מכך זמינותם לשטיפה תקטן.
זמינות היסודות מן האפר תלויה גם במשך שהיית חלקיקי האפר בחלק הקר יחסית של דוד השריפה – במשך שהייה ארוך במידה מספקת, יושג הזמן הדרוש להתעבות היסודות ולספיחתם על פני חלקיקי האפר. תלות נוספת היא בגודל חלקיקי האפר המרחף – ככל שהחלקיק קטן יותר שטח הפנים גדול יותר, וכתוצאה מכך תהיה העשרה של יסודות הקורט (אלה שהתעבו בטמפ' הגבוהות מהטמפ' במשקעים האלקטרוסטטיים) על גבי שטח הפנים בחלקיקים הקטנים בהם היחס בין שטח הפנים לנפח הוא גבוה, ובהתאם לכך זמינותם תגדל.
הטבלה הבאה מציגה תחום ריכוזים של יסודות אלו בתשטיפי אפר מרחף ישראלי, בצירוף ערכים מרביים מותרים של המזהמים ב"אפר בר שימוש" ביישומי תשתיות (ראה גם תשובה לשאלה ?18).
אפר בר שימוש 3
(ppb)
|
ריכוז 2
(ppb)
|
יסוד 1
|
150
|
<0.1 – 3
<0.2 – 7
|
כסף
Ag
|
2000
|
8 – 1260
<2 – 960
|
ארסן
As
|
20000
|
665 – 28000
3350 – 19950
|
בורון
B
|
–—
|
130 – 830
105 – 1300
|
בריום
Ba
|
100
|
0.3 – 32
0.3 – 26
|
קדמיום
Cd
|
2000
|
12 – 950
20 – 610
|
כרום
Cr
|
25
|
<0.02 – 0.35
<0.01 – 4
|
כספית
Hg
|
5000
|
<2 – 2700
<2 – 2050
|
מנגן
Mn
|
2000
|
117 – 1175
115 – 675
|
מוליבדן
Mo
|
2000
|
<10 – 340
38 – 340
|
ניקל
Ni
|
150
|
0.2 – 7.3
0.1 – 8
|
עופרת
Pb
|
700
|
15 – 1275
23 – 480
|
סלניום
Se
|
5000
|
340 – 2330
150 – 1550
|
ונדיום
V
|
יסוד
|
ריכוז בתשטיף (ppm)
|
ריכוז בחומר
(ppm)
|
Ag
|
<0.0001 – 0.025
|
<0.5 – 100
|
As
|
<0.001 – 3.9
|
2 – 250
|
B
|
<0.01 – 32
|
<10 – 2500
|
Ba
|
0.075 – 17.5
|
290 – 5900
|
Cd
|
<0.0001 – 0.037
|
<0.1 – 4.7
|
Cr
|
<0.001 – 3.3
|
25 – 280
|
Hg
|
<0.00001 – 0.005
|
<0.01 – 4
|
Mn
|
<0.002 – 10
|
40 – 2500
|
Mo
|
0.0016 – 1.29
|
1 – 600
|
Ni
|
<0.005 – 4.25
|
35 – 40000
|
Pb
|
<0.0001 – 0.245
|
2 – 300
|
Se
|
<0.0005 – 1.275
|
<0.5 – 30
|
V
|
<0.02 – 470
|
90 – 265000
|
ערכים מרביים בקריטריון "אפר בר שימוש" בישראל
|
יסוד
|
|
–—
|
150
|
Ag
|
5000
|
2000
|
As
|
–—
|
20000
|
B
|
100000
|
–—
|
Ba
|
1000
|
100
|
Cd
|
5000
|
2000
|
Cr
|
200
|
25
|
Hg
|
–—
|
5000
|
Mn
|
–—
|
2000
|
Mo
|
–—
|
2000
|
Ni
|
5000
|
150
|
Pb
|
1000
|
700
|
Se
|
–—
|
5000
|
V
|
מתחילת שנות התשעים מבצעת חברת החשמל מדי חצי שנה מעקב מתמיד אחר תכולת 17 יסודות קורט ו- 3 יסודות רדיואקטיביים עפ"י תנאי התוכניות למניעת מפגעים סביבתיים של תחנות הכוח הפחמיות. הבדיקות מבוצעות על דוגמאות המייצגות חצי שנה של פעילות תחנות הכוח אורות רבין א', אורות רבין ב' ורוטנברג. מבדיקת מאגר הנתונים שהוקם, עולה כי אפר פחם שנוצר מאופיין ע"י ריכוזי היסודות נמוכים ומתאימים להרכב האפר הידוע במדינות מפותחות. בנוסף לכך, משנת 1998 מבצעת חברת החשמל את מבחן השטיפה TCLP על דוגמאות אפר מרחף החצי שנתיות הללו עפ"י הנחיות המשרד להגנת הסביבה ובודקת אם ריכוזי יסודות הקורט בתשטיפי האפר עומדים בערכי הסף להגדרת האפר "אפר בר שימוש" בישראל. מנהלת אפר הפחם בודקת על פי אותה שיטה דוגמאות מייצגות של אפר מרחף שמתקבל משריפת המקורות השונים של פחם המיובא לישראל, כל אחד בנפרד.
חברת החשמל בוחנת מקורות חדשים של פחם, בכפוף למגבלות על ריכוזי המזהמים באפר. הבדיקה כוללת ריכוזי 17 מתכות קורט ו- 3 יסודות רדיואקטיביים באפר פחם מעבדתי, בדיקת תשטיף TCLP והשוואת הממצאים לערכי הסף (ערכים מרביים מותרים) ברשימת "אפר בר שימוש" שנגזרו מערכי הסף לרעילות של EPA (הסוכנות האמריקאית להגנת הסביבה), תוך שמירת מרווח ביטחון נאות מערכים אלו.
בעבודות שנעשו בארץ לבדיקת פוטנציאל הזיהום מן האפר, לרבות ניטור סביבתי בסוללות אפר מרחף בג'יסר א-זרקא ובכביש 6, הוכח כי יישום אפר פחם מרחף בסלילת כבישים לא מהווה מקור לזיהום סביבתי. בג'יסר א-זרקא הוקמו ע"י מכון וולקני בהזמנת חברת החשמל חלקות ניטור ומכלים לאיסוף מי ניקוז בסוללה בנויה מאפר ובסוללת ביקורת סמוכה הבנויה מחומר מילוי טבעי, ללכידת התשטיפים שיחלחלו מן האפר ומשכבת הביקורת, כדי להעריך את סיכוני דליפת המזהמים מן האפר לסביבה. נמצא כי שכבת האפר נאטמה כתוצאת מתהליך טבעי של שקיעת גיר כתוצאה מחשיפתה לסביבה, ולפיכך לא התקבלו ממנה מי ניקז גם לאחר שנתיים מבנייתה. גם מי הנגר שזרמו במישור המגע בין האפר לשכבת קרקע הכיסוי הכילו ריכוזי מזהמים נמוכים מערכי הסף של תקן מי שתייה. ממעקב אחר שינויים בחדירות מים דרך סוללת אפר מרחף בכביש 6, נמצא שהמוליכות ההידראולית של האפר ירדה במהירות עם הזמן (פי שלושה, שנתיים מהקמת הסוללה). ממצאים אלו תואמים את ההתנהגות הפוצולנית של האפר המקנה לחומר תכונות מליטה וגורמת להתקשותו ולהצטופפותו. לפיכך, כיוון שהחדירות למים ואיתה אפשרות שטיפת המזהמים מחלקיקי האפר פוחתות במהירות, נמנעת השפעה שלילית על הסביבה. ואמנם קידוחי ניטור למעקב אחר שינויים כימיים ומינרלוגים בסוללת האפר בג'סר א-זרקא שנערכו לאורך 10 שנים מהקמתה, מצביעים על קיבוע המזהמים בתוך גוף האפר. ממצאי ניטור מי תהום שבוצע ליד סוללת האפר בג'יסר א-זרקא במשך שנים אחדות מאשרים כי אין שינוי באיכות מי התהום.
עבודות שנעשו בארץ על גידול צמחים וירקות על גבי מצעי אפר תחתית, הראו שריכוזי המזהמים המדודים בגידולים אלה אינם חורגים מהתקן המותר, וחלקם אף לא היו בני מדידה. על סמך ממצאים אלה הוסק כי אין בשימוש באפר פחם תחתית כמרכיב במצע גידול, סכנה בריאותית או סביבתית.
מקורות בעברית
מקורות באנגלית