Tuhkan sisältämät haitalliset kemialliset aineet ja mineraalit - Altistuminen ja torjunta. Loppuraportti työsuojelurahastolle

Transkriptio

1 Tuhkan sisältämät haitalliset kemialliset aineet ja mineraalit - Altistuminen ja torjunta Loppuraportti työsuojelurahastolle Työterveyslaitos Kuopio/Oulu/Helsinki 211

2 TUHKAN SISÄLTÄMÄT HAITALLISET KEMIALLISET AINEET JA MINERAALIT - ALTISTUMINEN JA TORJUNTA Raportti työsuojelurahastolle: Hanke nro: 1914 Työterveyslaitos, Työympäristön kehittäminen osaamiskeskus Työhygieenikko Mika Jumpponen, laboratoriopäällikkö Hannu Rönkkömäki, tiimipäällikkö Tapani Tuomi, tiimipäällikkö Tiina Santonen ja vanhempi tutkija Juha Laitinen 2

3 ESIPUHE Tutkimus toteutettiin yhteistyössä Työterveyslaitoksen, Energiateollisuus ry:n ja hankkeessa mukana olleiden yhteistyöyritysten ja heidän alihankkijoidensa kanssa. Tutkimusta rahoitti Työsuojelurahasto, Työterveyslaitos ja yksi hankkeessa mukana oleva yhteistyöyritys. Tutkimusryhmä kiittää Energiateollisuus ry:tä, tutkimuksessa mukana olleita yrityksiä ja heidän alihankkijoita hyvästä yhteistyöstä ja aktiivisuudesta tutkimusta kohtaan. Hankkeen työhygieeniset mittaukset tehtiin hankkeessa mukana olleissa yhteistyöyrityksissä. Haluamme kiittää myös yrityksien ja heidän alihankkijoiden työntekijöitä. Heidän aktiivinen ja myönteinen asenne hanketta kohtaan mahdollistivat hankkeen toteuttamisen kevään ja kesän 21 aikana. Kuopiossa Tutkimusryhmä 3

4 Tiivistelmä Tutkimus toteutettiin yhteistyössä Työterveyslaitoksen, Energiateollisuus ry:n ja hankkeessa mukana olleiden yhteistyöyritysten ja heidän alihankkijoidensa kanssa. Tutkimuksessa selvitettiin biopolttoaineiden tuhkien koostumusta ja työhygieenisiä riskitekijöitä huolto- ja korjaustöissä. Samalla arvioitiin biopolttolaitoksen yksikkökoon vaikutusta työntekijöiden altistumiseen. Mitattujen epäpuhtauksien ja niiden pitoisuuksien perusteella arvioitiin käytössä olevan suojautumistason riittävyyttä sekä annettiin ehdotuksia altistumisen vähentämiseksi ja sen tarkkailemiseksi. Eräs merkittävimmistä altisteista tuhkassa olivat erilaiset metallit. Suurimmat metallipitoisuudet mitattiin tulistinputkilta otetuissa tuhkanäytteissä. Seuraavaksi eniten metalleja oli pohjatuhkassa ja vähiten pohjahiekassa. Tuhkan muista epäpuhtauksista kiteistä piidioksidia oli eniten leiju- ja kiertopetikattiloissa. Orgaanisista yhdisteistä polysyklisiä aromaattisia hiilivetyjä esiintyi eniten turve- ja puulaitoksissa. Hengittyvän pölyn pitoisuudet olivat tuhkan puhdistamisen aikana selkeästi suuremmat pienissä polttolaitoksissa kuin suuremmissa laitoksissa kattiloiden sisällä. Toisaalta suurempien polttolaitosten korjauksessa kattilan ulkopuolelle levisi enemmän epäpuhtauksia. Kattiloiden sisällä tehtävien puhdistustyövaiheiden aikana työntekijöiden hengitysvyöhykkeellä ylittyi epäorgaanisen pölyn HTP 8h -arvon kaikkien polttolaitosten osalta. Epäorgaanisen pölyn HTP 8h -arvo ylittyi työntekijöiden hengitysvyöhykkeellä kattiloiden sisällä myös turvetta polttavien laitosten korjaustöiden aikana. Tutkimuksessa havaittiin työntekijöiden altistuvan myös kaasuille puhdistustöiden ja korjaustyövaiheiden aikana. Hengitystiealtistumisen lisäksi työntekijät altistuivat ihon ja ruuansulatuskanavan kautta metalleille. Heidän käsistä löydettiin mm. arseenia, kadmiumia, nikkeliä ja lyijyä. Polttolaitosten puhdistajien ja korjaajien virtsan metallipitoisuus ylitti altistumattomien viiterajat pellettiä polttavissa laitoksissa kadmiumin, mangaanin-, arseenin- ja seleenin osalta, puuta polttavissa laitoksissa ja kierrätyspolttoainetta polttavassa laitoksessa alumiinin, lyijyn ja seleenin osalta ja turvetta polttavissa laitoksissa alumiinin ja seleenin osalta. Tuhkan koostumukseen liittyen työntekijöiden altistumisen arvioinnin kannalta pellettilaitoksissa tuhkan puhdistamisessa ja korjaustöissä tärkein yksittäinen alkuaine oli mangaani. Puuta polttavissa laitoksissa työntekijöiden altistumisen kannalta tärkeimmät metallit olivat alumiini ja mangaani ja turvetta polttavissa laitoksissa alumiini, arseeni ja mangaani. Kierrätyspolttoainetta polttavassa laitoksessa tuhkan puhdistamisessa ja korjaustöissä on tärkeä arvioida työntekijöiden altistumista erityisesti lyijylle, mutta myös alumiinille, arseenille ja mangaanille. Turvallinen työskentely kattilassa edellyttää hengityssuojainten käyttöä. Paras ratkaisu olisi raittiin ilman tuominen hengityssuojaimelle kattilan ulkopuolisesta verkosta, tällöin työntekijät olisivat suojassa myös huonosti suodatettavilta kaasuilta kuten hiilimonoksidilta. Lisäksi työntekijöiden iho olisi suojattava hyvin emäksiseltä tuhkalta ja sen epäpuhtauksilta. Myös henkilökohtaiseen hygieniaan tulisi panostaa, koska se vähentää altistumista esimerkiksi lyijylle ja arseenille ruuansulatuskanavan kautta. Tuhkan epäpuhtauksina esiintyy myös syöpävaarallisia aineita kuten arseenia, kadmiumia ja polysyklisiä aromaattisia hiilivetyjä. Tämän vuoksi puhdistusta ja korjausta tekevät sekä käyttömiehet tulisi ilmoittaa syöpävaarallisten aineille altistuneiden rekisteriin ja heidän terveydentilaa tulisi seurata tehostetummin. 4

5 SISÄLLYSLUETTELO 1. JOHDANTO Yleistä SÄHKÖN- JA LÄMMÖN TUOTANNOSSA KÄYTETTÄVIÄ POLTTOAINEITA Metsähake Sahanpuru, pelletit ja kuori Jyrsinturve ja palaturve Kierrätyspolttoaine (Ref) BIOENERGIAN POLTTAMINEN, LEIJUPETIHIEKKA JA TUHKA Arinapoltto Leijupoltto Leijupetihiekka Pohjatuhka Lentotuhka ALTISTUMINEN TUHKALLE POLTTOLAITOKSISSA JA TUHKAN KÄSITTELYSSÄ TUTKIMUKSEN TAVOITTEET AINEISTO JA MENETELMÄT Aineisto Menetelmät TULOKSET Pellettilaitos Pellettilaitos Puuta polttava laitos Puuta polttava laitos Puuta polttava laitos Turvetta polttava laitos Turvetta polttava laitos Kierrätyspolttoainetta polttava laitos Käsienpesunäytteiden tulokset Biomonitorointitulokset TULOSTEN TARKASTELU JOHTOPÄÄTÖKSET TOIMENPIDESUOSITUKSET ALTISTUMISEN VÄHENTÄMISEKSI OHJEET TYÖTERVEYSHUOLLOILLE LÄHTEET

6 1. JOHDANTO 1.1. Yleistä Suomi on uusiutuvien energialähteiden ja erityisesti bioenergian hyödyntämisessä yksi edelläkävijöistä Euroopassa ja maailmassa. Suomessa bioenergian tuotantoa ja käyttöä halutaan yhä lisätä erityisesti siksi, että halutaan vähentää kasvihuonekaasupäästöjä, fossiilisten polttoaineiden käyttöä ja tuontipolttoaineista aiheutuvaa riippuvuutta. Bioenergian käytön lisäämisellä nähdään olevan myös aluepoliittisia hyötyjä ja positiivinen vaikutus työllisyyteen. Lisäksi bioenergian käytön lisäämiseksi on asetettu kansallisia ja kansainvälisiä (EU) tavoitteita (Antikainen ym. SYKE 27). Uusiutuvan energian käyttö lisää myös huoltovarmuutta ja tukee alan teknologian vientiä, josta on jo tullutkin merkittävä osa suomalaista vientiä (Työ- ja elinkeinoministeriö 21). Bioenergialla tarkoitetaan biopolttoaineista kuten puuperäisistä polttoaineista, peltobiomassoista ja kierrätys- ja jätepolttoaineiden biohajoavista osista saatua energiaa. Biopolttoaineita saadaan siis metsistä, soilta ja pelloilta eloperäisesti fotosynteesin kautta syntyneistä kasvimassoista eli biomassoista, joilla voidaan tuottaa suoraa lämpöä ja sähköä tai niistä voidaan myös jalostaa kiinteitä, nestemäisiä tai kaasumaisia biopolttoaineita, kuten pellettejä ja biokaasua (Antikainen ym. 27, Tilastokeskus 27 ja Motiva 21). Biopolttoaineita ovat siis esimerkiksi puu, turve ja biopohjaiset kierrätyspolttoaineet. Edellä mainituista biopolttoaineista turve määritellään Suomessa hitaasti uusiutuvaksi biomassapolttoaineeksi, mutta ei uusiutuvaksi polttoaineeksi. Kansainvälisten ohjeistusten mukaan turpeen poltossa muodostuvat hiilidioksidipäästöt lasketaan täysimääräisesti mukaan kasvihuonekaasujen inventaariota toisin kuin puun, jonka polton hiilidioksidipäästöt raportoidaan erillistietona. Tämä rajoittaa Suomen merkittävien turvevarojen käyttöä energialähteenä. (Antikainen ym. 27, Tilastokeskus 27 ja Motiva 21). Uusiutuvista energiamuodoista saadaan neljännes koko Suomen energian kulutuksesta ja sähköntuotannosta niiden osuus on jo yli neljännes. Suomessa käytettävistä uusiutuvista energiamuodoista tärkeimpiä biopolttoaineita ovat puu ja puupohjaiset polttoaineet, vesivoima, tuulivoima, maalämpö ja aurinkoenergia. Turpeella on merkittävä, noin 6 % osuus energiataseessamme. Koska Suomella on merkittävät turvevarat, polttoaineena turpeella on huomattava aluepoliittinen, työllistävä ja energiahuollon varmuutta lisäävä vaikutus. Tämän vuoksi kansallisen energia- ja ilmastostrategian tavoitteena on säilyttää turve kilpailukykyisenä vaihtoehtona energiantuotannossa (Työja elinkeinoministeriö 21). 6

7 2. SÄHKÖN- JA LÄMMÖN TUOTANNOSSA KÄYTETTÄVIÄ POLTTOAINEITA Seuraaviin kappaleisiin on koottu tämän tutkimushankkeen kannalta kaikkein merkittävimmät biopolttoaineet (kokopuuhake, metsätähdehake, sahanpuru, pelletti, kuori, jyrsinturve ja palaturve, kierrätyspolttoaine (Ref, Recycled fuel). 2.1 Metsähake Hake on koneellisesti haketettua puuta. Erikokoiset polttokattilat vaativat laadultaan hyvinkin erilaisia hakkeita. Pieniin lämmityskattiloihin soveltuu parhaiten hakepalaltaan 1 3 cm pituinen, tasalaatuinen ja kuiva hake, jossa on mahdollisimman vähän viherainetta (rankahake ja kokopuuhake). Suurissa laitoksissa voidaan polttaa erityisesti hakkuutähdehaketta, jotka sisältävät oksia sekä laadultaan ainespuuksi kelpaamatonta latvusta ja pienpuuta, sahahaketta, kokopuuhaketta (karsimattomista rungoista valmistettua haketta) ja niiden seoksia yhdessä muiden kiinteiden polttoaineiden kanssa. Metsähake on yleisnimitys polttoaineelle, jotka ovat valmistettu kokopuusta, rangasta, ainespuusta, pienpuusta tai hakkuutähteistä (Finbioenergy 21 ja Metsäkeskus 21). 2.2 Sahanpuru, pelletit ja kuori Sahanpuru on mekaanisen metsäteollisuuden ja puusepänteollisuuden prosesseissa syntyvä puutähde, joka on puhdasta käsittelemätöntä biopolttoainetta. Sahanpurua käytetään polttoaineena sellaisenaan, seulottuna tai siitä voidaan tehdä esimerkiksi pellettejä. Sahanpuru on tärkeä ja edullinen aluelämpölaitosten ja erillisten voimaloiden biopolttoaine (Bioenergia.fi). Pelletit ovat sylinterinmuotoisia puristeita, jotka valmistetaan tavallisesti kuivasta sahanpurusta, höylänlastusta tai hiontapölystä. Suomessa pelleteissä ei käytetä kemiallisia lisäaineita, vaan puun omat aineet (mm. ligniini) toimivat sideaineena. Pelletin läpimitta on 5 15 mm ja pituus 1-3 mm (Bioenergia.fi). Pellettiä käytetään polttoaineena esimerkiksi kiinteistöissä, joissa hakkeen käyttö hakkeen vaatiman suuren varastotilan vuoksi ei ole mahdollista (Metsäkeskus 21) Kuori on puun teollisessa kuorinnassa syntyvä biopolttoaine, jota käytetään suurkattiloissa. Märkä kuori kuivataan ennen polttamista puristamalla ja murskataan murskeeksi polttokelpoiseen muotoon. Kuori on metsäteollisuudellemme tärkeä kotimainen polttoaine (Bioenergia.fi). 7

8 2.3 Jyrsinturve ja palaturve Turvetta käytetään alueittain paljon sekä lämmön että sähköntuotantoon taajamissa ja teollisuudessa. Polttoturpeena käytetään lähinnä jyrsinturvetta ja palaturvetta. Turvebiomassan synty on perusteiltaan samanlaista kuin muidenkin kasviperäisten biomassojen, kuten puun, mutta kerrostumien syntymiseen tarvittava aika on pitempi. Turve koostuu orgaanisesta, hapettomassa ja kosteassa tilassa epätäydellisesti hajonneesta kasviaineksesta kuten sammaleesta, sarasta, liekopuusta ym. (Finbioenergy 21). Jyrsinturvetta jalostetaan pitkälle maatuneesta tummasta turpeesta. Jyrsinturvetta tuotetaan jyrsimällä turvetta suon pinnasta ja kuivaamalla se tuotantokentällä. Jyrsinturpeen raekoko on vaihtelevaa sisältäen pääosin pölymäistä turvetta ja sen lisäksi erikokoisia turverakeita (Vapo 1). Palaturve on tasalaatuista polttoainetta, joka soveltuu käytettäväksi mm. voimalaitoksissa, lämpölaitoksissa ja kiinteistökokoluokan kattiloissa. Palaturve tuotetaan irrottamalla turvetta suosta 3-6 cm:n syvyydeltä. Turve muokataan koneilla paloiksi tai laineeksi ja kuivataan tuotantokentällä. Palaturve on halkaisijaltaan 4-7 mm ja pituudeltaan 5-2 mm (Vapo 2). 2.4 Kierrätyspolttoaine (Ref). Yhdyskunnat ja teollisuus tuottavat erilaista jätettä, josta osa soveltuu hyvin myös energiantuotantoon. Kierrätyspolttoaineet ovat syntypistelajiteltuja, kuivia ja polttokelpoisia materiaaleja sellaisenaan tai niistä valmistettuja polttoaineita (Recovered fuel, recycled fuel Ref). Jätemateriaali pyritään ensisijaisesti uusiokäyttämään, toissijaisena tulee lajitellun ja turvallisen jätteen energiakäyttö. Jätteiden energiakäytön etuna ovat saatava energia ja kaatopaikkakuormituksen väheneminen. Energiakäyttöön sopivista kuivajätteistä voidaan valmistaa kierrätyspolttoainetta esimerkiksi murskaamalla jätettä mekaanisesti rouheeksi. Usein kierrätyspolttoaineet poltetaan voimalaitosten kattiloissa yhdessä muiden polttoaineiden kanssa. Kierrätyspolttoaineet ovat soveltuvia sekä erilliseen lämmöntuotantoon että yhdistettyyn sähkön- ja lämmöntuotantoon (Finbioenergy 21). 8

9 3. BIOENERGIAN POLTTAMINEN, LEIJUPETIHIEKKA JA TUH- KA Seuraaviin kappaleisiin on koottu tämän tutkimushankkeen kannalta kaikkein merkittävimmät biopolttoaineiden polttotavat (arinapoltto ja leijupoltto). 3.1 Arinapoltto Arinapoltto on pienten ja keskisuurten polttolaitosten (alle 15 MW) yleisin polttomenetelmä. Arinapoltto perustuu polttoaineen hallittuun palamiseen mekaanisesti liikutettavan arinan päällä. Arinan liike vie palavaa polttoainepatjaa eteenpäin eri lämpötilavyöhykkeiden läpi. Arinakattiloiden keskisuuressa kokoluokassa on kiinteitä ja mekaanisia arinatyyppejä eri kallistuskulmille. Arinan läpi johdettava primääri-ilma toimii tehokkaasti palamisen hallinnassa. Polttoaine kuivuu aluksi ja tämän jälkeen polttoaineesta alkaa (pyrolyysireaktioiden kautta) haihtua kaasumaisia yhdisteitä, jotka palavat varsinaisessa palamisvyöhykkeessä. Palamisvyöhykkeen reaktioita hallitaan arinapoltossa sekundääri- ja tertiääriilmojen avulla. Tämän jälkeen arinalla oleva polttokelpoinen aine palaa arinan pinnalla. Arinan mitoitus määrää pohjatuhkaan jäävän palamattoman aineksen määrän. Osa palamisessa vapautuvasta lämmöstä otetaan talteen tulipesän seinäputkissa kiertävään veteen, johon muodostuva höyry erotetaan lieriössä. Tulipesästä poistuvissa savukaasuissa on vielä runsaasti lämpöenergiaa tallella, jota hyödynnetään höyryyn sidotun energian lisäämiseen ennen höyryn johtamista höyryturbiiniin. Se osa savukaasun sisältämästä lämpöenergiasta jota ei saada talteen höyryyn, voidaan käyttää syöttöveden ja palamisilman lämmittämiseen (Makkonen 26 ja Finbioenergy 21). Pienet arinakattilat jaetaan yläpalo- ja alapalokattiloihin. Yläpaloperiaatteessa koko polttoaineannos syötetään kerralla tulipesään palamaan. Esimerkiksi takat ja saunan kiukaat ovat polttotavaltaan yläpalokattiloihin verrattavia. Alapaloperiaatteessa palaminen on jatkuva prosessi, jossa polttoainetta lisätään tietyin väliajoin prosessiin. Polttoaineen lisääminen ei merkittävästi vaikuta palamisvyöhykkeen olosuhteisiin. Päästöjen osalta poltto on hyvin puhdasta. Arinan mekaanisen rakenteen kunnossapitäminen tuo mukanaan paljon tarpeita ja muodostaakin yhden merkittävimmistä käyttökustannuksista (Makkonen 26 ja Finbioenergy 21). 3.2 Leijupoltto Leijupoltto on yksi tärkeimmistä keinoista polttaa kiinteitä polttoaineita ympäristöystävällisesti. Kyseinen polttoaineen polttotapa onkin syrjäyttänyt arinapolton yli 1 MW:n kokoisissa polttolaitoksissa. Leijupolttokattilat jaetaan leijukerros- ja kiertoleijukattiloihin. Leijukerrospoltossa polttoaineen palamisreaktiot tapahtuvat pääosin paksussa ilmavirran leijuttamassa hiekkapatjassa (Makkonen 26 ja Finbioenergy 21). 9

10 Kuplivassa leijukerrospoltossa polttoaineen palaminen perustuu hitaaseen kaasun virtausnopeuteen petimateriaalin läpi. Polttoaine syötetään leijukerroksen pinnalle tai sisään, missä polttoaine kuivuu nopeasti ja hajoaa haihtuviin aineisiin sekä tuhkaan ja hiileen, joka myös palaa loppuun leijuvassa tilassa. Polttoaineen palaminen leijukerroksen sisällä ylläpitää petimateriaalinlämpötilaa. Polttotapahtumaa hallitaan palamisilman annostelulla ja suuntauksella (Makkonen 26 ja Finbioenergy 21). Kiertoleijupoltossa käytetään kuplivaa leijupolttoa suurempia palamisilman virtausnopeuksia tulipesässä. Tämän vuoksi merkittävä osa leijupetihiekasta kulkeutuu palamisilman mukana ulos tulipesästä. Suurin osa hiekasta palautetaan tulipesään kun se on erotettu savukaasuista hiukkaserottimessa (sykloni). Tästä paluukierrosta muodostuu niin sanottu ulkoinen kierto. Ulkoisen kierron ansiosta tulipesän lämmönsiirto tehostuu ja tulipesän lämpötilajakauma tasoittuu. Kiertoleijupoltto mahdollistaa viimeisten höyryntulistusvaiheiden viemisen erillisiin leijutulistimiin, joissa lämpö siirtyy leijutetusta petimateriaalista tulistinputkissa virtaavaan höyryyn. Leijutulistimien lämmönvaihtotilassa on vähemmän korroosiota aiheuttavia komponentteja. Tästä syystä putkimateriaalin korroosio on vähäisempää ja höyry voidaankin kuumentaa kuumemmaksi kuin savukaasutulistimissa. Höyryturbiinilta saatava teho kasvaa ja poltetusta polttoaineesta saadaan enemmän sähköä. Polttotapahtumassa muodostunut tuhka erotetaan poistamalla jatkuvasti osa hiekasta kattilaksi puhdistettavaksi (Makkonen 26, Pirilä 28 ja Finbioenergy 21). 3.3 Leijupetihiekka Leijupetihiekka (GR-granuli) sisältää mm amorfista piidioksidia silikaattina (n. 35 %) kalsiumyhdisteitä kalsiumoksidiksi laskettuna (36-4 %) magnesiumia magnesiumoksidiksi laskettuna (11-12 %) alumiinia alumiinitrioksidiksi (Al 2 O 3 ) laskettuna (8-1 %) ja 1-2 % rikkiä. Leijupetihiekka saattaa muodostaa veden kanssa pieniä määriä rikkivetyä. Leijupetihiekan raekoko on,5-1,5 mm (Hiekkapojat 28). Luonnonhiekkaesiintymästä tuotettu kattilahiekka sisältää n. 5 % kvartsia, n. 3 % kalimaasälpää ja n. 2 % plagioklaasia. Katilahiekan raekoko on,4-1,5 mm (Karvian hiekkamylly Oy). 3.4 Pohjatuhka Polttoaineen polttamisesta jää palamattomia aineita, jotka voidaan ottaa talteen polttoprosessin jälkeen. Pohjatuhkaksi kutsutaan palamattomia aineita, jotka poistetaan suoraan tulipesästä palamisprosessin jälkeen. Pohjatuhka voi siis sisältää mm. kiviä, metalleja ja muuta palamatonta ainesta. Pohjatuhka poikkeaa lentotuhkasta mm. partikkelikoon että koostumuksen osalta. Pohjatuhka voidaan kuljettaa esikäsiteltynä kaatopaikoille tai tuhkien läjitysalueiden maanrakennukseen. Pohjatuhkan sisältämiä metalleja voidaan ottaa myös erikseen talteen (Makkonen 26). 1

11 3.5 Lentotuhka Savukaasujen mukana kulkeutuvaa tuhkaa kutsutaan lentotuhkaksi. Lentotuhka erotetaan polttoprosessin savukaasuista savukaasun puhdistusjärjestelmässä. Lentotuhka sisältää suuria määriä raskasmetalleja. Raskasmetallit voivat poistua tulipesästä savukaasujen mukana kaasumaisina yhdisteinä. Raskasmetallit voivat myös savukaasujen jäähtyessä kondensoitua ja reagoida tuhkan muiden aineiden kanssa. Lentotuhka voi sisältää liukoisia raskasmetalleja ja niiden eri yhdisteitä (Makkonen 26). 4. ALTISTUMINEN TUHKALLE POLTTOLAITOKSISSA JA TUH- KAN KÄSITTELYSSÄ Lämmön- ja sähköntuotanto on yhteiskuntamme avoinaloja. Lähes jokaisesta kaupungista ja taajamasta löytyy laitos, jonka lämmön ja sähkön tuotannossa syntyy lisäksi myös merkittävä määrä tuhkaa (kuva 1). Tuhkan loppusijoitus tai -käyttö altistaa sen käsittelijöitä, kuljettajia ja lastaajia puhumattakaan muista prosessissa työskentelevistä, tuhkan hyödyntäjistä. Lentotuhkaa käytetään mm. betonin lisäaineena, maantäyttöaineena, jätteiden stabilointiin ja kiinteyttämiseen, asfaltin lisäaineena, sekä lisäaineena mm. kattotiilissä, maaleissa ja geopolymeereissä. Merkittävä osa tuhkasta viedään käsittelemättömänä kaatopaikoille (Haynes 29). Kuva 1. Eri polttoaineiden käyttö Suomessa (Energiateollisuus ry). 11

12 Lämpölaitosten arinapesien korjaus muodostaa erityisen vaaran työntekijöille ahtaiden ja kuumien sekä noen ja tuhkan likaamien työtilojen vuoksi. Työterveyslaitoksella tehtyjen työpaikkaselvitysten ja biomonitorointinäytteiden perusteella tiedetään, että sähkö- ja lämpövoimaloiden arinapesien korjaajat altistuvat syöpävaarallisille aineille, kuten PAH-yhdisteille, kvartsille ja kadmiumille. Lisäksi työntekijät altistuvat huoltotöiden aikana lisääntymisterveydelle vaarallisille aineille kuten lyijylle, elohopealle, suurille hengittyvän pölyn- ja mangaanin pitoisuuksille sekä hiilimonoksidille (Työterveyslaitoksen mittaustietokanta Doris). Tuhkan koostumus vaihtelee käytetyn polttoaineen mukaan, mutta tuhka sisältää yleensä huomattavia määriä kiteistä kvartsia. Kvartsin pitoisuus lehtotuhkassa voi olla 5 % luokkaa (Pöykiö ym. 29). Tuhka voi myös sisältää useita terveydelle haitallisia raskasmetalleja: Al, Ba, As, Be, V, Pb, Co, Cr, Ni, Se, Mo, Cd, Hg ja Sb. Tuhkan partikkelikoko vaihtelee riippuen siitä onko kyseessä pohjatuhka- vai lentotuhkafraktio. Tuhkatyypistä riippuen tuhkassa voi olla halkaisijaltaan alle 75 m hiukkasia n. 8 paino-% ja halkaisijaltaan alle 5,5 m hiukkasia n. 5 paino-%. Näin ollen huoltohenkilökunnan altistuminen myös pienhiukkasille on mahdollista (HTP-arvot 29, Haynes 29, Lee ym. 26, Nikolaos ym. 26, Pöykiö ym. 28, Rönkkömäki ym. 28). Suurin osa Suomen polttovoimalaitoksista on hiili-, maakaasu- tai turvevoimalaitoksia (kuva 1). Yleistyvien biopolttoaineiden hyödyntämisen myötä syntyy uudentyyppisiä kuonia ja tuhkia, joiden koostumuksesta ja altistavuudesta ei ole kattavaa tietoa. Tietoa ei ole myöskään siitä, miten voimalaitoksen koko ja sisäinen logistiikka vaikuttavat tuhkalle ja sen komponenteille altistumiseen. Eri alkuperää olevien tuhkien ja kuonien käsittely vaativat erilaisia työtehtäviä, jotka muuttavat altistumistilanteita tutuista ja turvallisista uusiin ja arvaamattomiin (Kaartinen ym. 27). Altistumisen vähentämistoimien riittävyyden arviointi ja kehittäminen edellyttävät prosessien ja altisteiden hyvää tuntemusta. Arvioitaessa altistumista voimalaitostuhkien eri komponenteille on huomioitava työntekijän altistuminen ja altistumisen vähentäminen (torjuntatekniset ratkaisut) kokonaisvaltaisesti. Altistuminen syöpävaarallisille ja lisääntymisterveydelle vaarallisille yhdisteille on ensisijaisesti saatava mahdollisimman alhaiseksi, kuitenkin siten että työn tekemisen edellytykset vaativissa polttokattiloiden korjauksissa säilyvät. Riskinarvioinnissa ja teknisiä altistumisen vähentämiskeinoja suunniteltaessa on usein turvauduttava erilaisiin torjuntatoimenpiteisiin. Siitä huolimatta epäpuhtauksien pitoisuudet voivat olla työntekijän hengitysvyöhykkeellä niin suuret, että pelkkä hengityksensuojaimen käyttö ei anna työntekijälle riittävää suojaa epäpuhtauksia vastaa, eikä henkilönsuojainten käyttö ole myöskään ensimmäinen vaihtoehto torjuntateknisiä ratkaisuja valittaessa. (TTL:n mittaustietokanta Doris). Vähentävätkö biopolttoaineet tuhkan terveysriskejä on myös toistaiseksi ratkaisematon kysymys, jolla voi olla vaikutusta tuhkan taloudelliseen loppusijoitukseen tai hyödynnettävyyteen tai jopa yhteiskunnassamme valittaviin energiantuottoratkaisuihin. 12

13 5. TUTKIMUKSEN TAVOITTEET Tutkimuksen tavoitteet olivat seuraavat: 1. Selvittää biopolttoaineiden tuhkien koostumus ja niiden riskitekijät huoltohenkilökunnan altistumisen ja terveysriskin kannalta. 2. Arvioida biopolttolaitoksen yksikkökoon vaikutusta huoltohenkilökunnan altistumiseen ja työntekijöiden terveysriskiin. 3. Arvioida huoltohenkilökunnan käytössä olevan suojautumistason riittävyyttä polttolaitosten huolto- ja korjaustöissä. 4. Esittää torjuntatoimenpiteitä altistumisen vähentämiseksi polttolaitosten huolto- ja korjaustöissä. 5. Luoda työterveyshuolloille ohjeet polttolaitosten työntekijöiden altistumisen arvioinnista. 13

14 6. AINEISTO JA MENETELMÄT 6.1 Aineisto Tuhkan puhdistajat Mittaukset tehtiin kahdeksassa biopolttoainetta polttavassa voimalaitoksessa. Ensimmäisen mittauskäynnin aikana mitattiin tuhkan puhdistajien hengitystiealtistumista hengittyvälle pölylle, hengittyvän pölyn sisältämille metalleille, polysyklisille aromaattisille yhdisteille (PAH-yhdisteet), haihtuville orgaanisille yhdisteille (VOC), kvartsille ja kaasumaisille altisteille. Käsien kautta tulevaa metallialtistumista mitattiin käsienpesunäytteiden avulla. Kokokehon kautta tulevaa metallialtistumista mitattiin ihokeräinten avulla, jotka sijoitettiin työntekijän selkään ja rintaan. Työntekijöiden kokonaisaltistumista mitattiin virtsasta otettujen näytteiden avulla. Ensimmäisen mittauskäynnin aikana polttolaitosten tuhkista (mm. pohjatuhka ja lentotuhka) otettiin materiaalinäytteitä alkuaineanalyysejä varten. Materiaalinäytteitä otettiin ensisijaisesti niistä tiloista, joissa työntekijät työskentelivät kattiloiden tuhkan puhdistamisen ja kattilan korjaamisen aikana. Tutkittavilta polttolaitoksilta pyydettiin myös materiaalinäytteet heillä käytössä olevista polttoaineistaan ja leijupeti- ja kiertopetihiekoistaan. Materiaalinäytteet tuhkattiin tutkimuskohteiden polttoprosesseja vastaavassa lämpötilassa ja näytteistä määritettiin alkuaineet Korjaajat Samoihin biopolttoainetta polttaviin polttolaitoksiin tehtiin toinen käynti kun kattiloiden rakenteita polttolaitoksissa korjattiin. Korjaajien hengitystiealtistumisen arvioiminen, käsien ja koko kehon kautta tapahtuvan altistumisen arvioiminen ja kokonaisaltistumisen arvioiminen tehtiin toisten mittausten aikana korjaajille samalla tavalla kuin tuhkan puhdistajille. Kahdessa tutkimuskohteessa käytettiin polttoaineena pellettejä. Kolmessa tutkimuskohteessa pääasiallinen polttoaine oli puuta ja kahdessa turvetta. Yhdessä tutkimuskohteessa poltettiin puuta, kierrätyspolttoaineita ja turvetta. Taulukossa 1 on esitetty tarkempi erittely hankkeessa mukana olleista tutkimuskohteista. 14

15 Taulukko 1. Tutkimuskohteiden yhteenveto. Kohteen numero ja tunnus 1. Pellettiä polttava laitos 1 2. Pellettiä polttava laitos 2 3. Puuta polttava laitos 1 4. Puuta polttava laitos 2 5. Puuta polttava laitos 3 6. Turvetta polttava laitos 1 7. Turvetta polttava laitos 2 8. Kierrätyspolttoainetta polttava laitos 1 * = Tietoa ei saatavilla. Polttoaineet (%) Teho Polttotekniikka (MW) Pelletti 1 %,7 Arina * Pelletti 1 %,3 Arina * Polttolämpötila C) Kokopuuhake ja metsätähdehake 8 % Sahanpuru ja kuori 15 % Turve 5 % 4 Kupliva leijupete Tulipesä 9 C Sahanpuru 65 % 2 Kupliva leijupete * Hake 3 % Turve 5 % Sahanpuru 7 % Kuori 3 % Jyrsinturve 7 % Metsähake 2 % Palaturve 5 % Puutähdehake 2 % Puru 2 % Kuori 1 % 17 Kiertopeti Tulipesä C 11 Kiertopeti Tulipesä C Palaturve 1 % 4,5 Arina Tulipesä 63 C Turve 5 % Metsätähdehake 25 % Kierrätyspuu 25 % 7 Kupliva leijupete Leijupeti n. 85 C 6.1 Menetelmät Hengittyvän pölyn näytteitä kerättiin työntekijöiden hengitysvyöhykkeiltä ja kiinteistä mittauspaikoista polttokattiloiden sisäpuolelta ja ulkopuolelta. Näytteet kerättiin kalvosuodattimille IOMkeräimillä ja analysoitiin gravimetrisesti Työterveyslaitoksella Kuopiossa ja Oulussa. Gravimetristen analyysien jälkeen metallit analysoitiin suodattimilta ICP-MS-menetelmällä Työterveyslaitoksella Helsingissä. Kiinteistä mittauspaikoista polttokattiloiden sisäpuolelta kerättiin PAH-yhdisteiden näytteitä. Hiukkasmaiset polysykliset aromaattiset hiilivedyt kerättiin kalvosuodattimelle ja kaasumaiset XAD-2- hartsiin. Näytteet analysoitiin nestekromatografisesti fluoresenssidetektorilla Työterveyslaitoksella Helsingissä. 15

16 Haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC) kerättiin ilmasta kiinteistä mittauspaikoista polttokattiloiden sisäpuolelta ja yksittäisiä näytteitä polttokattilan luukulta Tenax-adsorbenttiin. Näytteet analysoitiin termodesorptiolla ja kaasukromatografialla käyttäen yhdisteiden tunnistamiseen massaselektiivistä detektoria. Analyysit tehtiin Työterveyslaitoksella Helsingissä. Alveolijakeisen pölyn näytteitä otettiin kiinteistä paikoista polttokattiloiden sisältä. Pölyn alveolijae eroteltiin polyuretaanivaahdolla (Batch Number SKC 256/1) ja kerättiin kalvosuodattimelle IOMkeräimellä. Näytteet analysoitiin gravimetrisesti. Vaahtokeräimillä kerätyistä näytteistä pölyn alveolijakeen kiteisen piidioksidin pitoisuus määritettiin Fourier-siirtymän infrapuna-spektrometrillä (FTIR). Näytteet analysoitiin Työterveyslaitoksen Helsingissä. Hiiiilimonoksidi, rikkidioksidi, ammoniakki, typpidioksidi mitattiin suoraan osoittavalla monen kaasun mittarilla (Dräger, 7) kiinteistä mittauspaikoista. Typpimonoksidi ja rikkivety mitattiin työntekijöiden hengitysvyöhykkeeltä ja kiinteistä mittauspaikoista henkilökohtaisilla yhden kaasun mittareilla (Dräger, Pac III). Hiilimonoksidi, hiilidioksidi, ilman lämpötila- ja suhteellinen kosteus mitattiin kiinteistä mittauspaikoista polttokattilan sisältä suoraan osoittavalla mittalaitteella (TSI). Mittarit tarkastettiin ennen mittauksia kyseisten altisteiden kaasuilla ja seoskaasulla (AGA). Käsien ihon kautta tulevaa metallialtistumista mitattiin käsienpesunäytteiden avulla. Näytteitä kerättiin työntekijöiltä ennen ruokailua ja työvuoron päätyttyä. Työntekijöiden käsiin annosteltiin pipetillä 3 ml auringonkukkaöljyä ja heitä pyydettiin "pesemään" kätensä öljyllä (käsien hankaaminen). Tämän jälkeen heille annettiin kaksi kappaletta nenäliinoja (Nessu), joihin työntekijät kuivasivat öljyiset kätensä. Työntekijät laittoivat näytteet tämän jälkeen näytteille varattuihin näyteastioihin. Näytteet analysoitiin Labtium Oy:ssä Kuopiossa. Kokokehon kautta tulevaa metallialtistumista mitattiin iho-keräinten avulla, jotka sijoitettiin työntekijän selkään ja rintaan. Keräimet olivat työntekijöillä koko työpäivän ajan ja ne siirrettiin näytteenoton jälkeen niille varattuihin näyteastioihin. Keräimet analysoitiin Labtium Oy:ssä Kuopiossa. Työntekijöiden kokonaisaltistumista metalleille mitattiin virtsasta otettujen näytteiden avulla. Virtsanäytteitä pyydettiin työntekijöiltä ennen työn alkamista, altistumisen päätyttyä, kuusi tuntia altistumisen päättymisestä ja seuraavana aamuna. Näytteet analysoitiin Työterveyslaitoksen Helsingissä. Polttokattiloista kerätyistä tuhkanäytteistä, polttoainenäytteistä ja käyttämättömistä leijupeti- ja kiertopetihiekoista analysoitiin noin 4 kappaletta alkuaineita. Jos näytteet olivat kosteita, ne kuivattiin (7 C:ssa) ennen analyysiä. Näytteet murskattiin leukamurskaimella ja jauhettiin. Polttoainenäytteet tuhkattiin 815 celsiusasteen lämpötilassa. Näytteille tehtiin kuningasvesiliuotus ja analysoitiin monialkuainemäärityksellä ICP-MS ja ICP-OES tekniikoilla. Näytteiden käsittely ja analyysit tehtiin Labtium Oy:ssä Kuopiossa. 16

17 7. TULOKSET Tutkimuksen tulokset on koottu taulukon 1 mukaisessa järjestyksessä. Kappaleissa esitetyt kohteiden numerot vastaavat taulukossa esitettyä kohteiden numerointia. 7.1 Pellettilaitos 1 Hengittyvä pöly ja metallit Taulukossa 2 on esitetty mittauspaikka ja hengittyvän pölyn ja metallien pitoisuudet työntekijöiden hengitysvyöhykkeillä ja kiinteissä mittauspaikoissa. Taulukko 2. Pöly- ja metallipitoisuudet (mg/m 3 ). Mittauspaikka, työntekijä, työvaihe Hengittyvä pöly, mg/m 3 Alumiini liukoiset yhd., Al:na mg/m 3 Arseeni ja sen epäorg. yhd. AS:na, mg/m 3 Beryllium, Be:na mg/m 3 Kadmium ja sen yhdisteet, Cd:na, mg/m 3 Mangaani ja sen epäorg. yhd. Mn:na, mg/m 3 Lyijy, Pb:nä, mg/m 3 Seleeni ja sen yhd. se:nä, mg/m 3 Torium ja sen yhd., Th:na, mg/m 3 LTO-kennojen puhdistus imuroimalla ja paineilmalla, kpu Kattilan tuhkaluukun ja lattian imurointi (hvu) ja pellettisiilossa työskentely (hvs) Pellettilaitoksen vieressä, kpu Kattilan holvin puhdistus ja tulipesän imurointi, kps Syklonin imurointi ja imurin tyhjennys, 1,3 11,4 32,18 alle 17,11 alle alle alle,18,49,39,19 alle,4,25,15,2 alle hvu Hvu = hengitysvyöhykenäyte kattilan ulkopuolella, Hvs = hengitysvyöhykenäyte kattilan sisäpuolella, Kps = kiinteä mittauspaikka kattilan sisällä, Kpu = kiinteä mittauspaikka kattilan ulkopuolella Kuvassa 2 on esitetty pölypitoisuuden vaihtelu LTO-kennojen puhdistamisen aikana (kattilan ulkopuolella), kattilan tuhkaluukun ja lattian imuroinnin (kattilan ulkopuolella) ja pellettisiilossa työskentelyn aikana. Kuvassa 3 on esitetty pölypitoisuuden vaihtelu kattilan ulkopuolella kattilan holvin tuhkasta puhdistamisen, tulipesän imuroinnin, syklonin imuroinnin ja imurin tyhjennyksen aikana. 17

18 Pölypitoisuuden vaihtelu (hengittyvä pöly) 1 HTP-arvo 8 Pölypitoisuus (mg/m3) LTO-kennojen puhdistus 12:2-13:12 Kattilan tuhkaluukun ja lattian imurointi 13: Imuroidun tuhkan tyhjentäminen tuhkasäiliöön :16 12:24 12:32 12:4 12:48 12:56 13:4 13:12 13:2 13:28 13:36 13:44 13:52 14: 14:8 14:16 Aika (hh:mm) Kuva 2. Pölypitoisuuden vaihtelu LTO-kennojen puhdistus imuroimalla ja paineilmalla, kattilan tuhkaluukun ja lattian imuroinnin (kattilan ulkopuolella) ja pellettisiilossa työskentelyn aikana. HTParvo on epäorgaanisen pölyn haitalliseksi tunnettu pitoisuus = 1 mg/m 3. Suoraanosoittavan mittarin avulla mitattuna hengittyvän pölyn pitoisuuden keskiarvo oli mittausajankohtana,3 mg/m 3, pölyn keuhkojakeen,2 mg/m 3 ja pölyn alveolijakeen,1 mg/m 3. Näytteen hengittyvästä pölystä 8 % oli pölyn keuhkojaetta ja pölyn alveolijaetta 28 %. 18

19 Pölypitoisuuden vaihtelu (hengittyvä pöly) Holvin puhdistus ja tulipesän imurointi 1:42-11:59 Syklonin imurointi ja imurin tyhjennys 13:23-14:41 Pölypitoisuus (mg/m 3 ) HTP-arvo 1:42 1:49 1:56 11:3 11:1 11:17 11:24 11:31 11:38 11:45 11:52 11:59 12:6 13:25 13:32 13:39 13:46 13:53 14: 14:7 14:14 14:21 14:28 14:35 14:42 Aika (hh:mm) Kuva 3. Pölypitoisuuden vaihtelu kattilan holvin tuhkasta puhdistamisen (kattilan sisällä), tulipesän imuroinnin (kattilan sisällä), syklonin imuroinnin (syklonin vieressä) ja imurin tyhjennyksen aikana. HTP-arvo on epäorgaanisen pölyn haitalliseksi tunnettu pitoisuus = 1 mg/m 3. Suoraanosoittavan mittarin avulla mitattuna hengittyvän pölyn pitoisuuden keskiarvo oli mittausajankohtana 1,1 mg/m 3, pölyn keuhkojakeen 6,7 mg/m 3 ja pölyn alveolijakeen 1,8 mg/m 3. Näytteen hengittyvästä pölystä 66 % oli pölyn keuhkojaetta 18 % ja pölyn alveolijaetta. Kaasumaiset altisteet Kuvassa 4 on esitetty hiilimonoksidipitoisuuden vaihtelu LTO-kennojen puhdistamisen aikana, kattilan tuhkaluukun ja lattian imuroinnin ja pellettisiilossa työskentelyn aikana. 19

20 Hiilimonoksidipitoisuuden vaihtelu 5 Hiilimonoksidipitoisuus (ppm) LTO-kennojen puhdistus 12:2-13:12 Kattilan tuhkaluukun ja lattian imurointi 13: :49 12:1 12:13 12:25 12:36 12:48 13: 13:12 13:24 13:36 13:47 13:59 14:11 14:23 14:35 Aika (hh:mm) Kuva 4. Hiilimonoksidipitoisuuden vaihtelu LTO-kennojen puhdistamisen aikana (kattilan ulkopuolella) ja kattilan tuhkaluukun ja lattian imuroinnin (kattilan ulkopuolella) aikana. LTO-kennojen puhdistastamisen aikana hiilimonoksidipitoisuuden keskiarvo oli 11,2 ppm ja kattilan tuhkaluukun ja imuroinnin aikana,7 ppm. Kuvassa 5 on esitetty ammoniakkipitoisuuden vaihtelu ja kuvassa 6. hiilidioksidipitoisuuden vaihtelu kattilan holvin tuhkasta puhdistamisen ja tulipesän imuroinnin aikana. 2

21 Ammoniakkipitoisuuden vaihtelu 6 Holvin puhdistus ja tulipesän imurointi 1:42-11:59 Ammoniakkipitoisuus (ppm) 4 2 1:26 1:33 1:4 1:47 1:54 11: 11:7 11:14 11:21 11:28 11:35 11:41 11:48 11:55 12:2 Aika (hh:mm) Kuva 5. Ammoniakkipitoisuuden vaihtelu kattilan holvin tuhkasta puhdistamisen ja tulipesän imuroinnin aikana (kattilan sisällä). Ammoniakkipitoisuuden keskiarvo oli kattilan holvin tuhkasta puhdistamisen ja tulipesän imuroinnin aikana,8 ppm. Suurin hetkellinen ammoniakkipitoisuus oli 4,3 ppm. 21

22 Hiilidioksidipitoisuuden vaihtelu Hiilidioksidipitoisuus (ppm) Holvin puhdistus ja tulipesän imurointi 1:42-11:59 1:26 1:33 1:4 1:47 1:54 11: 11:7 11:14 11:21 11:28 11:35 11:41 11:48 11:55 12:2 Aika (hh:mm) Kuva 6. Hiilidioksidipitoisuuden vaihtelu kattilan holvin tuhkasta puhdistamisen ja tulipesän imuroinnin aikana (kattilan sisällä). Hiilidioksidipitoisuuden keskiarvo oli kattilan holvin tuhkasta puhdistamisen ja tulipesän imuroinnin aikana 45 ppm. Suurin hetkellinen hiilidioksidipitoisuus oli 297 ppm. Hiilimonoksidin ja typpimonoksidin pitoisuudet olivat kattilan holvin tuhkasta puhdistamisen ja tulipesän imuroinnin aikana alle 1 ppm. Kiteinen piidioksidi Syklonituhkan kokonaispölyssä kiteisen piidioksidin määrä oli 5 %. PAH-yhdisteet Polttolaitoksen kattilahuoneessa ja kattilan sisällä tulipesän tuhkasta puhdistamisen aikana työntekijän hengitysvyöhykkeellä kaasumaisten PAH-yhdisteiden pitoisuudet olivat naftaleenia (,65 µg/m³) lukuun ottamatta alle määritysrajan (alle,2 µg/m³) samoin kuin hiukkasmaisten PAHyhdisteiden pitoisuudet naftaleenia (,24 µg/m³) lukuun ottamatta alle,14 µg/m³. Tuhkanäytteiden alkuainepitoisuudet Taulukossa 3 on esitetty pellettilaitoksen eri osista otettujen tuhkanäytteiden alkuaineiden pitoisuudet mg/kg. 22

23 Taulukko 3. Tuhkien alkuainepitoisuudet (mg/kg). Alkuaine Pohjatuhka Tulipesän tuhka Lämmöntalteenoton tuhka Hiukkaserottimen tuhka Kalsium (Ca) 14955, 215, 2, 128, Kalium (K) 615, 755, 863, 6315, Magnesium (Mg) 27225, 3455, 348, 2315, Rauta (Fe) 255, 263, 151, 3325, Mangaani (Mn) 16132,5 227, 234, 1385, Alumiini (Al) 16765, 1535, 834, 1515, Fosfori (P) 942, 16, 117, 97, Natrium (Na) 1575, 9185, 941, 2315, Rikki (S) 7684,8 3765, 165, 345, Barium (Ba) 1115,5 175, 141, 15, Strontium (Sr) 874,5 1225, 16, 815,5 Titaani (Ti) 518,3 63,5 387, 467,5 Boori (B) 387, 522, 626, 442, Rubidium (Rb) 371, 452, 64, 383, Sinkki (Zn) 915,4 416, 173, 411, Kupari (Cu) 133,9 24,5 223, 137,5 Kromi (Cr) 16,4 97,9 83,9 133,5 Nikkeli (Ni) 75, 37,8 33,2 7,3 Litium (Li) 25,5 26,6 23,5 21,1 Vanadiini (V) 17,5 25, 15,9 18,5 Molybdeeni (Mo) 28,8 18,3 13,4 16,6 Arseeni (As) 9,2 12,1 11,3 8,1 Cerium (Ce) 9,4 12, 7,9 9,6 Lantaani (La) 7, 11,4 9,1 5,5 Kobolti (Co) 8,3 1,4 8,9 9,4 Volframi (W) 5, 9,6 1,8 4,5 Lyijy (Pb) 16,6 7,9 32,9 15,9 Kadmium (Cd) 6,5 4, 13, 2,6 Antimoni (Sb) 2,1 2,5 4,4 1, Yttrium (Y) 2,5 3,2 2,1 2,8 Hopea (Ag) 4,9 2,4 6,7 1,6 Skandium (Sc) 1,8 2,2 1,3 1,9 Seleeni (Se),9,5 1,2,7 Beryllium (Be) alle,5 alle,6 alle,6,3 Uraani (U) alle,6 alle,6 alle,6,4 Ytterbium (Yb) alle,3,4 alle,2,3 Telluuri (Te),2,3,3,2 Indium (In),1 alle,2 alle,2, Vismutti (Bi) alle,3 alle,1,3,1 Polttoaineiden alkuainepitoisuudet Taulukossa 4 on esitetty pellettien alkuainekoostumus mg/kg. 23

24 Tauluko 4. Pellettien alkuainekoostumus mg/kg. Alkuaine Pelletti Kalsium (Ca) 157, Kalium (K) 556, Magnesium (Mg) 285, Rauta (Fe) 1745, Mangaani (Mn) 158, Alumiini (Al) 19, Fosfori (P) 128, Natrium (Na) 2645, Rikki (S) 483, Barium (Ba) 1735, Strontium (Sr) 943,5 Titaani (Ti) 716, Boori (B) 429,5 Rubidium (Rb) 244, Sinkki (Zn) 1875, Kupari (Cu) 185,5 Kromi (Cr) 169,5 Nikkeli (Ni) 71,1 Litium (Li) 97,8 Vanadiini (V) 25,1 Molybdeeni (Mo) 9,2 Arseeni (As) 5,8 Cerium (Ce) 15,3 Lantaani (La) 11,8 Kobolti (Co) 9,1 Volframi (W) 4,6 Lyijy (Pb) 8,7 Kadmium (Cd),5 Antimoni (Sb),9 Yttrium (Y) 4,3 Hopea (Ag) 4,9 Skandium (Sc) 2,7 Seleeni (Se) 1,2 Beryllium (Be) alle.6 Uraani (U) alle.6 Ytterbium (Yb),4 Telluuri (Te),2 Indium (In) alle.2 Vismutti (Bi),3 Torium (Th) 2,3 Tallium (Tl),5 24

25 7.2 Pellettilaitos 2 Hengittyvä pöly ja metallit Taulukossa 5 on esitetty mittauspaikka ja hengittyvän pölyn ja metallien pitoisuudet työntekijöiden hengitysvyöhykkeillä ja kiinteissä mittauspaikoissa. Taulukko 5. Pöly- ja metallipitoisuudet (mg/m 3 ) kattilan ulkopuolella. Mittauspaikka, työntekijä, työvaihe Hengittyvä pöly, mg/m 3 Alumiini liukoiset yhd., Al:na mg/m 3 Arseeni ja sen epäorg. yhd. AS:na, mg/m 3 Beryllium, Be:na mg/m 3 Kadmium ja sen yhdisteet, Cd:na, mg/m 3 Mangaani ja sen epäorg. yhd. Mn:na, mg/m 3 Lyijy, Pb:nä, mg/m 3 Seleeni ja sen yhd. se:nä, mg/m 3 Torium ja sen yhd., Th:na, mg/m 3 Tuhkaluukun puhdistus imuroimalla ja tulipintojen puhdistus harjalla, hvu Kattilan polttimen irrotus, huolto, asentaminen ja 3,7,14 alle alle 3,4,13,2 alle,2,55,2 alle,47,2 alle kattilan käynnistäminen,hvu Hvu = hengitysvyöhykenäyte kattilan ulkopuolella, Hvs = hengitysvyöhykenäyte kattilan sisäpuolella, Kps = kiinteä mittauspaikka kattilan sisällä, Kpu = kiinteä mittauspaikka kattilan ulkopuolella alle Kuvassa 7 on esitetty pölypitoisuuden vaihtelu kattilan ulkopuolella kattilan tuhkaluukun ja tulipintojen puhdistamisen aikana ja kattilan polttimen irrottamisen, huollon, asentamisen ja kattilan käynnistämisen aikaan. 25

26 Pölypitoisuuden vaihtelu (Hengittyvä pöly) Pölypitoisuus (mg/m3) Kattilan tuhkaluukun, tulipintojen ja kattilan päällisen puhdistaminen ( ) ja kattilan polttimen irrottaminen, huolto, asentaminen ja kattilan päällelaiton aikana ( ) HTP-arvo 7:44 7:53 8:2 8:11 8:2 8:29 8:38 8:47 8:56 9:5 9:14 9:23 9:32 9:41 9:5 9:59 1:8 1:17 1:26 1:35 1:44 Aika (hh:mm) Kuva 7. Pölypitoisuuden vaihtelu kattilan ulkopuolella kattilan tuhkaluukun ja tulipintojen puhdistamisen aikana ja kattilan polttimen irrottamisen, huollon, asentamisen ja kattilan käynnistämisen aikana. HTP-arvo on epäorgaanisen pölyn haitalliseksi tunnettu pitoisuus = 1 mg/m 3. Hengittyvän pölyn pitoisuuden keskiarvo oli mittausajankohtana 2,7 mg/m 3, pölyn keuhkojakeen 2,2 mg/m 3 ja pölyn alveolijakeen 1,3 mg/m 3. Näytteen hengittyvästä pölystä 83 % oli pölyn keuhkojaetta 49 % ja pölyn alveolijaetta. Kaasumaiset altisteet Kuvassa 8 on esitetty hiilidioksidipitoisuuden vaihtelu kattilan ulkopuolella kattilan tuhkaluukun ja tulipintojen puhdistamisen aikana ja kattilan polttimen irrottamisen, huollon, asentamisen ja kattilan käynnistämisen aikaan. 26

27 Hiilidioksidipitoisuuden vaihtelu Hiilidioksidipitoisuus (ppm) Kattilan tuhkaluukun, tulipintojen ja kattilan päällisen puhdistaminen ( ) ja kattilan polttimen irrottamisen, huollon, asentamisen ja kattilan päällelaiton aikana ( ) 7:4 7:48 7:55 8:3 8:1 8:18 8:25 8:33 8:4 8:48 8:55 9:3 9:1 9:18 9:25 9:33 9:4 9:48 9:55 1:3 1:1 1:18 1:25 1:33 1:4 Aika (hh:mm) Kuva 8. Hiilidioksidipitoisuuden vaihtelu kattilan ulkopuolella kattilan tuhkaluukun ja tulipintojen puhdistamisen aikana ja kattilan polttimen irrottamisen, huollon, asentamisen ja kattilan käynnistämisen aikana. Kattilan tuhkaluukun ja tulipintojen puhdistamisen aikana ja kattilan polttimen irrottamisen, huollon, asentamisen ja kattilan käynnistämisen aikana hiilidioksidipitoisuuden keskiarvo oli 49 ppm. Hiilimonoksidin, typpimonoksidin, typpidioksidin ja rikkidioksidin pitoisuudet olivat kattilan tuhkaluukun ja tulipintojen puhdistamisen aikana ja kattilan polttimen irrottamisen, huollon, asentamisen ja kattilan käynnistämisen aikana alle 1 ppm. Kiteinen piidioksidi Pölyn alveolijakeen kiteisen piidioksidin pitoisuudet olivat kattilan ulkopuolella kattilan tuhkaluukun ja tulipintojen puhdistamisen aikana ja kattilan polttimen irrottamisen, huollon, asentamisen ja kattilan käynnistämisen aikana alle,14 mg/m 3. Tulipesän tuhkan kokonaispölyssä kiteisen piidioksidin määrä oli 21 %. PAH-yhdisteet Polttolaitoksen kattilahuoneessa (kattilan ulkopuolella) kaasumaisten PAH-yhdisteiden pitoisuudet olivat alle määritysrajan (alle,3 µg/m³) samoin kuin hiukkasmasten PAH-yhdisteiden pitoisuudet (alle,4 µg/m³) kattilan tuhkaluukun ja tulipintojen puhdistamisen aikana ja kattilan polttimen irrottamisen, huollon, asentamisen ja kattilan käynnistämisen aikana. 27

28 Haihtuvat orgaaniset yhdisteet Haihtuvien orgaanisten yhdisteiden kokonaispitoisuus (TVOC) oli (kattilan ulkopuolella) kattilan tuhkaluukun ja tulipintojen puhdistamisen aikana ja kattilan polttimen irrottamisen, huollon, asentamisen ja kattilan käynnistämisen aikana alle 3 µg/m³. Tuhkanäytteen ja polttoaineen alkuainepitoisuudet Taulukossa 6 on esitetty pellettilaitoksen tulipesän tuhkan ja pellettien alkuainepitoisuudet mg/kg. 28

29 Taulukko 6. Tulipesän tuhkan ja pellettien alkuainepitoisuudet (mg/kg). Alkuaine Tulipesän tuhka Pelletti Kalsium (Ca) 148, 227, Kalium (K) 559, 66, Magnesium (Mg) 2715, 39, Rauta (Fe) 144, 152, Mangaani (Mn) 157, 22, Alumiini (Al) 23, 162, Fosfori (P) 945, 146, Natrium (Na) 14955, 195, Rikki (S) 1611,5 796, Barium (Ba) 29, 66, Strontium (Sr) 984,5 128, Titaani (Ti) 481, 554, Boori (B) 181,2 558, Rubidium (Rb) 36,5 149, Sinkki (Zn) 228,5 272, Kupari (Cu) 12,1 235, Kromi (Cr) 5,6 214, Nikkeli (Ni) 37,1 94,9 Litium (Li) 18, 22, Vanadiini (V) 24,5 23, Molybdeeni (Mo) 2,2 8,9 Arseeni (As) 15,4 7,4 Cerium (Ce) 14,4 1,7 Lantaani (La) 5,8 9,1 Kobolti (Co) 8,1 9,9 Volframi (W) 2,9 4,1 Lyijy (Pb) 5,6 15, Kadmium (Cd) 2,1,7 Antimoni (Sb) 1,3 1,2 Yttrium (Y) 3,5 3,4 Hopea (Ag) 1,2 4,1 Skandium (Sc) 2,4 2,4 Seleeni (Se),8 2,1 Beryllium (Be),7 alle,6 Uraani (U) alle,6 alle,6 Ytterbium (Yb),4,3 Telluuri (Te),2,1 Indium (In) alle,2 alle,2 Vismutti (Bi) alle,1,4 Torium (Th) 2,2 1,5 Tallium (Tl) alle 1,,4 Gallium (Ga) 147,7, Zirkonium (Zr) 1,4, 29

30 7.3 Puuta polttava laitos 1 Hengittyvä pöly ja metallit Taulukossa 7 on esitetty mittauspaikka ja hengittyvän pölyn ja metallien pitoisuudet työntekijöiden hengitysvyöhykkeillä ja kiinteissä mittauspaikoissa. Taulukko 7. Pöly- ja metallipitoisuudet (mg/m 3 ). Mittauspaikka, työntekijä, työvaihe Hengittyvä pöly, mg/m 3 Alumiini liukoiset yhd., Al:na mg/m 3 Arseeni ja sen epäorg. yhd. AS:na, mg/m 3 Beryllium, Be:na mg/m 3 Kadmium ja sen yhdisteet, Cd:na, mg/m 3 Mangaani ja sen epäorg. yhd. Mn:na, mg/m 3 Lyijy, Pb:nä, mg/m 3 Seleeni ja sen yhd. se:nä, mg/m 3 Torium ja sen yhd., Th:na, mg/m 3 Tulipesä, telineiden teko, kps Kylmäecon seinän irrotus, kulmahiomakone, hvs Kylmäecon yläosa putkien katkaisu, kulmahiomakone ja polttoleikkaus, hvu Kylmäecon seinän irrotus, kulmahiomakone, hvs ja hvu Lämpöputkien polttoleikkaus, hvu Kattilahuone, taso + 14, kpu Kattilahuone, Taso + 12, kpu Kattilahuone, Taso + 84, kpu,8,11 alle alle alle,16 alle 19 4,,3,9,79,34 alle 12,38,33 alle alle,16,2,31,53, ,5,48,21,78,47 alle 21,12,18 alle 4,7 4,9 53 alle,32,8,18 Kattilahuone, Alatasanne 1 krs, kpu,2 Hvu = hengitysvyöhykenäyte kattilan ulkopuolella, Hvs = hengitysvyöhykenäyte kattilan sisäpuolella, Kps = kiinteä mittauspaikka kattilan sisällä, Kpu = kiinteä mittauspaikka kattilan ulkopuolella Kuvassa 9 on esitetty pölypitoisuuden vaihtelu tulipesässä tulipesän sisälle tehtyjen telineiden kokoamisen aikana. 3

31 Pölypitoisuuden vaihtelu (hengittyvä pöly) Pölypitoisuus (mg/m3) Telineiden teko tulipesän sisälle ( ) HTP-arvo 1:32 1:4 1:48 1:56 11:4 11:12 11:2 11:28 11:36 11:44 11:52 12: 12:35 12:43 12:51 12:59 13:7 13:15 13:23 13:31 13:39 13:47 13:55 14:3 Aika (hh:mm) Kuva 9. Pölypitoisuuden vaihtelu tulipesässä (kattilan sisällä) telineiden kokoamisen aikaan. HTParvo on epäorgaanisen pölyn haitalliseksi tunnettu pitoisuus = 1 mg/m 3. Hengittyvän pölyn pitoisuuden keskiarvo oli tulipesässä (kattilan sisällä) telineiden kokoamisen aikaan 1,9 mg/m 3, pölyn keuhkojakeen 1,4 mg/m 3 ja pölyn alveolijakeen,4 mg/m 3. Näytteen hengittyvästä pölystä 71 % oli pölyn keuhkojaetta 22 % ja pölyn alveolijaetta. Kuvassa 1 on esitetty pölypitoisuuden vaihtelu kattilasalissa (kattilan ulkopuolella) kylmäecon purkamisen aikana. 31

32 Pölypitoisuuden vaihtelu (hengittyvä pöly) 7 Pölypitoisuus (mg/m3) Kylmäecon purkaminen kulmahiomakoneella ja polttoleikkaamalla ( ) HTP-arvo 7:47 8:1 8:33 8:56 9:19 9:42 1:5 1:28 1:51 11:14 11:37 12: 12:23 12:46 13:9 13:32 13:55 14:18 14:41 15:4 15:27 15:5 16:13 16:36 16:59 Aika (hh:mm) Kuva 1. Pölypitoisuuden vaihtelu kattilasalissa kylmäecon purkamisen aikana. HTP-arvo on epäorgaanisen pölyn haitalliseksi tunnettu pitoisuus = 1 mg/m 3. Hengittyvän pölyn pitoisuuden keskiarvo oli kattilasalissa kylmäecon purkamisen aikana 2,1 mg/m 3, pölyn keuhkojakeen 1,2 mg/m 3 ja pölyn alveolijakeen,3 mg/m 3. Näytteen hengittyvästä pölystä 56 % oli pölyn keuhkojaetta 14 % ja pölyn alveolijaetta. Kaasumaiset altisteet Kuvassa 11 on esitetty hiilimonoksidipitoisuuden vaihtelu ja kuvassa 12 hiilidioksidipitoisuuden vaihtelu tulipesässä tulipesän sisälle tehtyjen telineiden kokoamisen aikana. 32

33 Hiilimonoksidipitoisuuden vaihtelu 1 Hiilimonoksidipitoisuus (ppm) Telineiden teko tulipesän sisälle ( ) 11:9 11:2 11:32 11:43 11:55 12:6 12:18 12:29 12:41 12:52 13:4 13:15 13:27 13:38 13:5 14:1 14:13 14:24 14:36 14:47 14:59 15:1 15:22 Aika (hh:mm) Kuva 11. Hiilimonoksidipitoisuuden vaihtelu tulipesässä tulipesän sisälle tehtyjen telineiden kokoamisen aikana. Hiilimonoksidipitoisuuden keskiarvo tulipesässä tulipesän sisälle tehtyjen telineiden kokoamisen aikana oli 1,3 ppm. Suurin telineiden kokoamisen aikana mitattu pitoisuus oli 5 ppm. Hiilidioksidipitoisuuden vaihtelu 4 Hiilidioksidipitoisuus (ppm) Telineiden teko tulipesän sisälle ( ) 11:9 11:2 11:32 11:44 11:55 12:7 12:19 12:3 12:42 12:54 13:5 13:17 13:29 13:4 13:52 14:4 14:15 14:27 14:39 14:5 15:2 15:14 15:25 Aika (hh:mm) Kuva 12. Hiilidioksidipitoisuuden vaihtelu tulipesässä tulipesän sisälle tehtyjen telineiden kokoamisen aikana. 33

34 Hiilidioksidipitoisuuden keskiarvo tulipesässä tulipesän sisälle tehtyjen telineiden kokoamisen aikana oli 42 ppm. Suurin telineiden kokoamisen aikana mitattu pitoisuus oli 432 ppm. Typpimonoksidin ja ammoniakin pitoisuudet olivat tulipesän sisälle tehtyjen telineiden kokoamisen aikana alle 1 ppm. Kuvassa 13 on esitetty hiilimonoksidipitoisuuden vaihtelu, kuvassa 14 hiilidioksidipitoisuuden ja kuvassa 15 typpimonoksidin vaihtelu kattilasalissa (kattilan ulkopuolella) kylmäecon purkamisen aikana. Hiilimonoksidipitoisuuden vaihtelu 1 Hiilimonoksidipitoisuus (ppm) Kylmäecon purkaminen kulmahiomakoneella ja polttoleikkaamalla ( ) 8:22 8:42 9:3 9:24 9:44 1:5 1:26 1:46 11:7 11:28 11:48 12:9 12:3 12:5 13:11 13:32 13:52 14:13 14:34 14:54 15:15 15:36 15:56 16:17 16:38 16:58 Aika (hh:mm) Kuva 13. Hiilimonoksidipitoisuuden vaihtelu kattilasalissa kylmäecon purkamisen aikana. Hiilimonoksidipitoisuuden keskiarvo kattilasalissa kylmäecon purkamisen aikana oli,1 ppm ja suurin pitoisuus oli 7,4 ppm. 34

35 Hiilidioksidipitoisuuden vaihtelu 3 Hiilidioksidipitoisuus (ppm) 2 1 Kylmäecon purkaminen kulmahiomakoneella ja polttoleikkaamalla ( ) 8:22 8:45 9:7 9:3 9:53 1:16 1:39 11:2 11:24 11:47 12:1 12:33 12:56 13:19 13:41 14:4 14:27 14:5 15:13 15:36 15:58 16:21 16:44 Aika (hh:mm) Kuva 14. Hiilidioksidipitoisuuden vaihtelu kattilasalissa kylmäecon purkamisen aikana. Hiilidioksidipitoisuuden keskiarvo kattilasalissa kylmäecon purkamisen aikana oli 312 ppm ja suurin pitoisuus 293 ppm. Typpimonoksidipitoisuuden vaihtelu Typpimonoksidipitoisuus (ppm) 4, 3, 2, 1,, Kylmäecon purkaminen kulmahiomakoneella ja polttoleikkaamalla ( ) 8:22 8:43 9:4 9:26 9:47 1:8 1:3 1:51 11:12 11:34 11:55 12:16 12:38 12:59 13:2 13:42 14:3 14:24 14:46 15:7 15:28 15:5 16:11 16:32 16:54 Aika (hh:mm) Kuva 15. Typpimonoksidipitoisuuden vaihtelu kattilasalissa kylmäecon purkamisen aikana. 35