星期三，三月09 2011 14：36

能源與健康

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世界衛生組織健康與環境委員會 (1992a) 能源小組認為四個與能源有關的問題是環境健康最直接和/或未來最關心的問題：

  1. 國內生物質和煤炭利用過程中的有毒物質暴露
  2. 世界上許多大城市的城市空氣污染造成的暴露
  3. 氣候變化可能對健康造成的影響
  4. 對公眾健康造成環境影響的嚴重事故。

 

對來自不同能源系統的健康風險進行定量評估需要對整個系統進行評估 全部 燃料循環中的步驟，從原始資源的提取開始，到能源的最終消耗結束。 為了進行有效的技術間比較，方法、數據和最終用途要求必須相似且明確。 在量化最終使用需求的影響時，必須評估能源和燃料專用設備轉換為有用能源的效率差異。

比較評估是圍繞參考能源系統 (RES) 的理念進行的，該系統逐步描述了燃料循環，從提取到加工再到燃燒和廢物的最終處置。 RES 提供了一個通用、簡單的框架，用於定義用於風險評估的能源流和相關數據。 RES（圖 1）是給定年份能源系統主要組成部分的網絡表示，指定資源消耗、燃料運輸、轉換過程和最終用途，從而在提供框架的同時緊湊地結合能源系統的顯著特徵用於評估新技術或政策可能產生的主要資源、環境、健康和經濟影響。

圖 1. 參考能源系統，1979 年

EHH070F1

根據其健康風險，能源技術可分為三類：

  1. 燃料組 其特點是使用大量化石燃料或生物質——煤、石油、天然氣、木材等——其收集、加工和運輸具有高事故率，是職業風險的主要因素，其燃燒產生大量主導公共風險的空氣污染和固體廢物。
  2. 再生組 其特點是使用低能量密度的分散可再生資源——太陽、風、水——這些資源可以大量免費獲得，但捕獲這些資源需要大面積和建造昂貴的設施，能夠將它們“集中”成有用的形式。 職業風險很高，主要是設施建設。 公共風險很低，主要局限於低概率事故，例如大壩故障、設備故障和火災。
  3. 核心集團 包括核裂變技術，其特點是處理後的燃料具有極高的能量密度，需要處理的燃料和廢物量相應較少，但在地殼中的濃度很低，因此需要進行大量的開採或收集工作。 因此，職業風險相對較高，主要是採礦和加工事故。 公共風險很小，主要是反應堆的日常運行。 必須特別注意公眾對核技術輻射暴露風險的恐懼——這種恐懼對健康的每單位風險相對較大。

 

表 1、表 2 和表 3 顯示了發電技術對健康的重大影響。

表 1. 發電技術對健康的重大影響 - 燃料組

專業技術

職業

公共衛生影響

煤炭

黑肺病
採礦事故造成的創傷
交通事故造成的創傷

空氣污染對健康的影響
交通事故造成的創傷

油

鑽井事故造成的創傷
接觸煉油廠致癌
有機物

空氣污染對健康的影響
爆炸和火災造成的創傷

油頁岩

棕色肺病
癌症暴露於
蒸煮排放
採礦事故造成的創傷

癌症暴露於
蒸煮排放
空氣污染對健康的影響

天然氣

鑽井事故造成的創傷
癌症暴露於
煉油廠排放

空氣污染對健康的影響
爆炸和火災造成的創傷

焦油砂

採礦事故造成的創傷

空氣污染對健康的影響
爆炸和火災造成的創傷

生物質*

期間事故造成的創傷
收集和處理
接觸加工和轉化過程中的危險化學品和生物製劑

空氣污染對健康的影響
接觸病原體引起的疾病
房屋火災造成的創傷

* 作為一種能源，通常被認為是可再生能源。

 

表 2. 發電技術對健康的重大影響 - 可再生能源組

專業技術

職業

公共衛生影響

地熱

接觸有毒氣體 -
例行和偶然
噪音壓力
鑽井事故造成的創傷

接觸有毒物質引起的疾病
鹽水和硫化氫
接觸氡致癌

水電、
傳統和低頭

施工創傷
事故

潰壩造成的創傷
接觸疾病
病原體

光伏

接觸有毒物質
製造過程中 - 常規
和偶然的

接觸有毒物質
在製造和處置過程中
- 例行和意外

風

期間事故造成的創傷
建設運營

  

太陽能熱

期間事故造成的創傷
製造
接觸有毒化學物質
操作過程中

  

 

表 3. 發電技術對健康的重大影響——核組

專業技術

職業

公共衛生影響

裂變

因接觸輻射而致癌
在鈾礦開採期間，礦石/燃料
加工、電廠運行
和廢物管理


期間事故造成的創傷
採礦、加工、發電廠
建設和運營，以及
廢物管理

因接觸輻射而致癌
在燃料循環的所有階段 -
例行和偶然


工業運輸造成的創傷
事故

 

在美國，對木材燃燒對健康影響的研究與對其他能源的分析一樣，都是基於提供單位能量（即需要供暖一百萬個居住年的能量）對健康的影響。 這是 6 × 107 GJ 熱量，或 8.8 ×107 GJ 木材輸入效率為 69%。 對收集、運輸和燃燒階段的健康影響進行了評估。 石油和煤炭替代品是從早期的工作中擴展而來的（見圖 2）。 聚集的不確定性是 ± 2 倍，家庭火災的不確定性是 3 倍，空氣污染的不確定性是 10 倍以上。如果核電的危害按相同的比例繪製，總的風險大約是煤炭開采的二分之一。

圖 2. 每單位能量對健康的影響

EHH070F2

幫助了解風險的一種簡便方法是將其擴展到一個人為一所住宅提供超過 40 年的木材（圖 3）。 這導致總死亡風險為 ~1.6 x 10 - 3 （即，~0.2%）。 這可以與美國同期發生車禍的死亡風險進行比較，約為 9.3 x 10 - 3 （即 ~1%），是原來的五倍。 木材燃燒帶來的風險與更傳統的加熱技術的風險相同。 兩者都遠低於其他常見活動的總體風險，而且風險的許多方面顯然可以採取預防措施。

圖 3. 一個人因連續 40 年向一處住宅供應木質燃料而面臨的死亡風險

EHH070F3

可以對健康風險進行以下比較：

  • 急性職業風險。 對於煤炭循環，職業風險明顯高於與石油和天然氣相關的風險； 當可再生能源系統的建設被納入評估時，它與與可再生能源系統相關的風險大致相同，並且比核能的相應風險高約 8-10 倍。 可再生太陽能和風能的未來技術進步可能會顯著降低與這些系統相關的急性職業風險。 水力發電具有較高的急性職業風險。
  • 晚期職業風險. 晚期死亡事故主要發生在煤炭和鈾礦開採中，而且規模大致相同。 然而，地下煤礦開採似乎比地下鈾礦開採更危險（根據標準化發電單位計算）。 另一方面，與使用核能相比，使用露天開采的煤炭導致的晚期死亡人數總體上要少。
  • 急性公共風險. 這些風險主要由交通事故引起，高度依賴於行駛距離和交通方式。 核能的風險比所有其他選項低 10-100 倍，主要是因為要運輸的材料數量相對較少。 煤炭循環具有最高的急性公共風險，因為使用相同的推理進行大量物質運輸。
  • 後期公共風險. 與所有能源相關的晚期公共風險存在很大的不確定性。 核能和天然氣的後期公共風險大致相等，並且至少比煤炭和石油相關的風險低十倍。 預計未來的發展將顯著降低可再生能源的後期公共風險。

 

顯然，不同能源對健康的影響取決於能源使用的數量和類型。 這些在地理上差異很大。 薪材是繼石油、煤炭和天然氣之後對世界能源供應的第四大貢獻。 將近一半的世界人口，特別是生活在發展中國家農村和城市地區的人口，依靠它做飯和取暖（木材或其衍生物、木炭，或者在沒有這兩種情況下，依靠農業殘留物或糞）。 薪材佔世界木材消費量的一半以上，在發展中國家上升到 86%，在非洲上升到 91%。

在考慮太陽能、風能和酒精燃料等新能源和可再生能源時，“燃料循環”的概念必須包括太陽能光伏發電等行業，在這些行業中，設備的運行幾乎沒有風險，但有很大的風險數量——經常被忽視——可能參與了它的製造。

試圖通過擴展燃料循環概念以包括開發能源系統的所有階段來解決這一困難——例如，包括進入為太陽能收集器製造玻璃的工廠的混凝土。 完整性問題已通過指出製造步驟的逆向分析等同於一組聯立方程式來解決，這些方程式的解（如果是線性的）可以表示為值矩陣。 這種方法被經濟學家稱為投入產出分析； 以及顯示每項經濟活動對其他經濟活動的影響程度的適當數字已經推導出來——儘管對於可能不完全符合人們希望仔細檢查以衡量健康損害的製造步驟的匯總類別。

能源行業中沒有一種單一的比較風險分析方法本身是完全令人滿意的。 每個都有優點和局限性； 每個都提供不同類型的信息。 鑑於健康風險分析的不確定性水平，應檢查所有方法的結果，以提供盡可能詳細的圖片，並更全面地了解相關不確定性的程度。

 

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出版於 53. 環境健康危害
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