Erinevate saasteainete mõju keskkonnale
Energiasektor on suurim keskkonnamõjutaja. Suuremahulised on saasteainete heitmed välisõhku fossiiilsete kütuste põletamisel, mis oluliselt halvendavad välisõhu kvaliteeti. Kütuste põlemisel välisõhku eralduvad saasteaineid on: vääveldioksiid, lämmastikoksiidid, süsinikoksiid, süsinikdioksiid, lenduvad orgaanilised ühendid (LOÜ), tahked osakesed, raskmetallid. Vastavalt "Saastetasu seadusele" (RT I 1999, 24, 361; 54, 583; 95, 843) rakendatakse nimetatud saasteainete välisõhku viimisel saastetasu. Välisõhku viidud saasteainete mõju väljendub üldiselt inimese tervise halvenemises, taimede produktsiooni kahanemises, kliima muutumises. Sõltuvalt sellest, kuidas saasteainete õhuheitmed keskkonda mõjutavad, saab õhuheitmed jagada kolme erinevasse mõju kategooriasse: lokaalne mõju, regionaalne mõju ja globaalne mõju, nagu näidatud tabelis 1. Saasteainete lokaalne mõju avaldub vahetult saasteallika (katlamaja) lähimas ümbruses. Saasteainete regionaalne mõju avaldub mingi suurema piirkonna saastetaseme suurenemises. Saasteainete globaalse mõju kõige tõsisemad ilmingud kaasajal on kasvuhoone efekt ja osoonikihi hõrenemine.
Tabel 1. Saasteainete mõju kategooriad
|
Mõju kategooria |
Saasteained |
|
Lokaalne |
Tahked osakesed, süsivesinikud |
|
Regionaalne |
Vääveldioksiid, lämmastikoksiidid, lenduvad orgaanilised osakesed |
|
Globaalne |
Süsinikdioksiid ja teised kasvuhoonegaasid |
Vääveldioksiid, SO2
Vääveldioksiid eraldub väävlit sisaldavate kütuste (peamiselt kivisüsi ja kütteõlid ) põlemisel. Vääveldioksiidi heitmed põhjustavad pinnase ja veekogude hapestumist, eriti nendes piirkondades, kus looduslik regulatsioon on tavapärasest nõrgem. Vääveldioksiidi heitmed sõltuvad kasutatava kütuse väävli sisaldusest. Väävlit ei sisalda maagaas, väikse väävlisisaldusega on puitkütused (ca 0,05%). Väävlirikkamad kütused on kivisüsi ja raske kütteõli (masuut). Vääveldioksiidi heitkogust on võimalik vähendada suitsugaaside puhastamisega ja väiksema väävlisisaldusega kütuste kasutamisega. Kütteõlide puhul on eri maades kehtestatud nendele kütustele maksimaalselt lubatud väävli sisaldused. Kui näiteks Rootsis ei ületa tavaliselt raske kütteõli väävli sisaldus 0,5 %, siis Eestis on lubatud kasutada kuni 1. jaanuarini 2003 rasket kütteõli väävlisisaldusega kuni 3%. Vääveldioksiidi heitkoguste vähendamise eesmärgil on paljudes maades kehtestatud vääveldioksiidi maksimaalsed eriheited, suurusjärgus 200 g/GJ. Mõnede Eestis kasutatavate kütuste kohta on vääveldioksiidi eriheited esitatud tabelis 2.
Tabel 2. Vääveldioksiidi eriheited mõnede Eestis kasutatavate kütuste puhul
|
Kütus |
SO2 eriheide, g/GJ |
|
Maagaas |
0 |
|
Puitkütused |
10 |
|
Kerge kütteõli |
100 - 200 |
|
Põlevkiviõli |
400 |
|
Raske kütteõli (masuut) |
1250 |
Lämmastikoksiidid, NOx
Kütuse põlemisel põlemisõhus ja ka kütuses sisalduv lämmastik reageerib hapnikuga ja moodustuvad lämmastikoksiid (NO) ja lämmastikdioksiid (NO2), mis eralduvad välisõhku. Neid lämmastikoksiide nimetatakse sageli kui NOx. Lämmastikoksiidide heitmed esinevad ka sellisel juhul kui kütus otseselt lämmastikku ei sisalda (nt. maagaas). Lämmastikoksiidide heitmed põhjustavad pinnase ja veekogude hapestumist, pinnase küllastumist lämmastikuga ja veekogude üleväetamist. Lämmastikdioksiidi heitkoguseid on võimalik vähendada kütuse põlemisprotsessi reguleerimisega ja juhtimisega ning üldlevinud meetmed on siin liigõhuteguri vähendamine, põlemistemperatuuri hoidmine optimaalsel tasemel, suitsugaaside retsirkulatsioon, spetsiaalsete põletite kasutamine. Lämmastikoksiidide eriheited jäävad tavaliselt erinevate kütuste puhul vahemikku 60 - 300 g/GJ. Väikseima NOx eriheitega on maagaas ( 60 - 80 g/GJ) ja suurima NOx eriheitega kütused on kivisüsi ja raske kütteõli.
Süsinikoksiid, CO
Süsinikoksiid tekib kütuste mittetäielikul põlemisel. Süsinikoksiidi heitkogused sõltuvad kasutatavast kütusest ja põlemise tingimustest. Suurimad süsinikoksiidi eriheited on tahkete kütuste põlemisel ja kõige väiksemad maagaasi põlemisel. Kui näiteks maagaasi põlemisel on süsinikoksiidi eriheide ca 60 g/GJ, siis puitkütuste põlemisel kaasaegse põletamistehnoloogia kasutamisel on süsinikoksiidi eriheide maksimaalselt 250 - 300 g/GJ. Maalähedases õhukihis on süsinikoksiid inimesele ohtlik, vähendades vere hapnikusidumisvõimet ja tekitades kudede hapnikuvaegust. Troposfääri sattunud süsinikoksiid soodustab kaudselt osooni teket, mis mõjutab Maa soojusbilanssi. Süsinikoksiidi heitkoguseid on võimalik vähendada kütuse põlemisprotsessi reguleerimisega ja juhtimisega.
Tahked osakesed
Kütuse põlemisel eralduvad tahked osakesed koosnevad tahmast (mittetäielikult põlenud kütuse osakesed) ja tuha osakestest (metallide oksiidid). Tahkete osakeste teke on mõjutatud kasutatavast kütusest ja põlemise tingimustest. Suurimad tahkete osakeste eriheited on tahkete kütuste põlemisel ja tunduvalt vähem tekib tahkeid osakesi kütteõlide põlemisel. Tahkeid osakesi ei teki praktiliselt maagaasi põlemisel. Tahkete osakeste heitkoguseid on võimalik vähendada suitsugaaside puhastamisega, nt. multitsüklonites. Multitsüklonid on odavaim variant suitsugaaside puhastamiseks ja need seadmed suudavad tavaliselt tagada suitsugaaside tahkete osakeste sisalduse alla 300 mg/Nm3 ehk alla 150 g/GJ. Kaasaegsed multitsüklonid suudavad tagada suitsugaaside tahkete osakeste sisalduse alla 100 mg/Nm3.
Lenduvad orgaanilised ühendid, LOÜ
Lenduvad orgaanilised ühendid kütuste põlemisel moodustuvad teatud grupp süsivesinike hulka kuuluvaid ühendeid. Nende ühendite heitkogused on tavaliselt väiksed hea põlemisreziimiga suuremate katlamajade puhul. Halva põlemisreziimiga väikeste puidukatelde puhul võivad LOÜ heitkogused olla suhteliselt suured. LOÜ heitmed koos lämmastikoksiidide heitmetega soodustavad osooni tekkimist maapinnalähedases õhukihis. Osooni kontsentratsiooni suurenemine maapinnalähedases õhukihis on kahjulik inimese tervisele ja kahjustab taimkatet.
Raskmetallid
Keskkonna suhtes on ohtlikumad järgmised raskmetallid: arseen, elavhõbe, kaadmium, kroom, nikkel, plii, tsink, vanadium, vask. Nendest erilise tähelepanu all elavhõbe, kaadmium ja plii kui mürgised raskmetallid. Raskmetallid eralduvad välisõhku neid metalle sisaldavate kütuste põletamisel nagu kivisüsi, põlevkivi, puitkütused, turvas, raske kütteõli. Suurimad raskmetallide eriheited on kivisöe (summaarne eriheide - 3455 mg/GJ) ja raske kütteõli (summaarne eriheide - 1373 mg/GJ) põletamisel. Raskmetallide heitkoguseid on võimalik vähendada suitsugaaside puhastamisega, nt. multitsüklonites.
Süsinikdioksiid, CO2
Süsinikdioksiid esineb looduslikult atmosfääriõhus ja on vajalik taimede ja ka loomade eluks. Süsinikdioksiid on loodusliku süsinikuringe oluline osa. Kasvamisel seovad taimed atmosfääriõhus olevat süsinikdioksiidi fotosünteesi protsessis. Süsinikdioksiid eraldub atmosfääri fossiilsete kui ka biokütuste põletamisel. Fossiilsetes kütustes ( nafta, kivisüsi, maagaas) sisalduva süsiniku on loodus ammu atmosfääri käibest kõrvaldanud ja maha matnud. Nende kütuste põletamine toob aga süsiniku süsinikdioksiidi näol uuesti atmosfääri tagasi. Biokütuse (nt. puitkütuse) põletamisel vabanev CO2 seotakse aga taimede, puude kasvamisel. Sellist süsinikuringe protsessi loetakse "CO2 neutraalseks".
Kui eelpoolkirjeldatud saasteained on ühel või teisel määral tervisele kahjulikud, siis CO2 on inimesele neutraalne, kuid mitte looduskeskkonna suhtes. CO2 heitmed kui keskkonna probleem on tõsise tähelepanu all, kuna CO2 kuulub kasvuhoonegaaside hulka, millised on kasvuhooneefekti põhjustajateks. Kasvuhooneefekti mõju on lühidalt järgmine. Maale langenud päiksekiirgus on lühilaineline ja see muundub pinnases soojusenergiaks ja hajub seejärel soojuskiirgusena maailmaruumi, osa soojuskiirgusest aga peegeldub atmosfääris kasvuhoonegaasi pilvedelt tagasi ja jääb maapinnalähedasse atmosfääri, tõstes selle õhukihi temperatuuri.. Kuna selline soojenemine toimub üle kogu maakera, siis on kasvuhooneefekt globaalse kliima soojenemise põhjustajaks. Käesoleval ajal kardetakse kasvuhooneefekti jätkuvat kasvu fossiilsete kütuste põletamise tagajärjel kui atmosfääri paisatakse täiendavaid koguseid süsinikdioksiidi. CO2 heitkoguse vähendamiseks energiasektoris on mitmeid võimalusi:
- Energiasääst (energiasäästu meetmete rakendamine lõpptarbija juures;
- Energiakasutuse efektiivsuse parandamine (energiasäästu meetmete rakendamine energia tootmisel ja jaotamisel);
- Taastuvate kütuste, energiaallikate kasutamine (nt. puitkütused, päikse- tuule- ja hüdroenergia).
Välisõhu saastetaseme piirväärtused
Kütuste põletamisel ja muul viisil välisõhku viidud saasteainete saastetasemete piirväärtused on kehtestatud keskkonnaministri 25.jaanuari 1999. a. määrusega nr. 5 "Välisõhu saasteatseme piirväärtuste kehtestamine" (RTL 1999, 21, 226).