סביבה ובריאות הערכת סיכונים

פחם נוצר מהצטברות סחף קרקע וצמחיה בסביבה ביצתית מנותקת מחמצן והתגבשות לכדי מסלע לאורך ההיסטוריה הגיאולוגית של סביבתו. שריפת הפחם גורמת להעשרת יסודות באפר שחלקם מוגדרים כרעילים מעל לריכוזי סף מסוימים, כגון מתכות כבדות ויסודות רדיואקטיביים (ראה היבטי קרינה). אפר פחם המשמש כמילוי מבני בסוללת כביש או בתשתית אחרת עלול לגרום לזיהום מקורות מים ביסודות המשתחררים ממנו לסביבה בתהליך מיצוי, שבו נוזל (מי גשמים למשל) בא במגע עם האפר. יסודות קורט בעלי משמעות סביבתית (מתכות כבדות ואוקסיאניונים בריכוזים מסוימים) המתמוססים בנוזל נשטפים אל מחוץ לאפר ועלולים לחלחל עם הנוזל דרך הקרקע לעבר מי תהום, או לזרום עם מי נגר לעבר מקווי מים עיליים. לפיכך רמת הסיכון משימושי אפר בתשתיות נקבעת עפ"י שני תהליכים: (א) מידת שחרור היסודות מהאפר לסביבה, ו - (ב) מידת תנועתם אל עבר מי מקווי מים. להלן התייחסות לשני התהליכים:

  1. תהליכים המתרחשים במהלך הזמן באפר מרחף שנחשף לסביבה ממזערים את שחרור היסודות ממנו. הסיבה העיקרית לכך היא שאפר (מרחף) המכיל אחוזים גבוהים של סיליקה, אלומינה וכן ברזל (בסביבות 60, 30 ו- 10 אחוז, בהתאמה, בתלות במקור הפחם) מתפקד כחומר פוצולני. חומר פוצולני הופך בנוכחות מים לחומר מליטה (כלומר מתקשה או מדביק חלקיקי מוצק למסה מונוליטית אחת). התהליך הגורם לכך הוא תגובה כימית של היסודות דלעיל עם סיד מימי - Ca(OH)2 (תוצר התגובה של סיד חופשי CaO ומים, בריאקציית הידרציה) המקשרת אותו עם הסיליקה והאלומינה ומביאה בכך לחיזוק ולהתקשות החומר. כמו כן, בתגובת הסיד המימי עם הפחמן הדו חמצני שבאוויר נוצר גיר (CaCO3) השוקע בין גרגרי האפר ותורם גם הוא לציפוף המבנה. כתוצאה מתהליכים אלו, סוללת אפר מרחף הנבנית כנדרש במפרטי סלילה תקניים (הרטבה והידוק מבוקרים) מצטופפת ונאטמת למעבר מים דרכה. כמו כן, בדר"כ סוללת האפר מחופה בשכבת קרקע ומעליה אספלט כביש. כתוצאה מהתהליכים והתנאים שפורטו לעיל, נמנעת למעשה האפשרות שמים יחדרו לתוך שכבת האפר, ימצו ממנו יסודות קורט וישטפו אותם לסביבה.
    מים אמנם יכולים לעבור דרך שכבת האפר בזרימה מועדפת דרך סדקים העלולים להיווצר (בסבירות נמוכה מאוד בתשתיות הנדסיות המתוחזקות ברמה נורמטיבית) כתוצאה מתנועת קרקע הסביבה. אולם גם במקרה זה כמות היסודות הנשטפים מהאפר תהיה נמוכה הן בשל שטח המגע הנמוך בסדקים בין המים לאפר והן בשל התהליכים שתוארו לעיל המתרחשים גם בשטחי הפנים של הסדקים באפר הנחשפים לגורמי הסביבה.
  2. לפיכך במעבר מים, המכילים יסודות מומסים מהאפר במקרה הנדיר המתואר לעיל, בתווך הקרקע, חלה ספיחה של חלק מתכולת יסידות הקורט על מרכיבי הקרקע השונים ובכך מואטת ומדוללת תנועת המזהמים אל עבר מי התהום. לבסוף, גם אם יסודות מומסים במים שעברו את שכבת האפר אכן יגיעו למי התהום, מיהול מים אלו במי התהום הנמצאים בזרימה מתמדת ימנע פגיעה משמעותית באיכותם.

יצוין כי אפר פחם מסווג במסגרות רגולטוריות בינלאומיות בקטגוריית חומרים לא מסוכנים. הוא כלול ברשימת Green List Waste (פסולות שאינן מסוכנות) של ה- EC וה- OECD, מתועד במרשם REACH כחומר שאין לגביו נתונים המצביעים על סיכון לסביבה בשימושיו לעניין מסחר בחומרים כימיים, וכן כפסולת לא מסוכנת בתקינה האמריקאית (Coal Ash Final Rule) הפוטרת את האפר מדרישות רגולטוריות סביבתיות ביישומים בהם האפר מקובע במוצר (להבדיל מהתקינה האירופית שאינה עושה כן לגבי מוצרים מסוימים, כפי שיוסבר בהמשך), כגון כמרכיב במוצרי בנייה או ביישומים בהם האפר מופרד מן הסביבה, כגון כגרעין סוללת כביש, אך מתירה הטמנה של אפר שלא נעשה בו שימוש רק בכפוף לתנאים ודרישות מסוימים.

כיום מוערך פוטנציאל הזיהום של האפר המרחף ביישומו כתשתית מבנית ע"י מיצוי בשיטה המשמשת לבדיקת פסולות לפי הדירקטיבה האירופית לפסולות. בשיטה זו האפר מטולטל במיכל סגור עם מים (ביחס משקלי של 1 מוצק ל- 10 מים) למשך 24 שעות. כלומר, מדובר במיצוי מחמיר לעומת הצפוי להתרחש במציאות. ריכוזי המזהמים המתקבלים בתשטיף מושווים לערכי הסף בדירקטיבה האירופית לפי הקטגוריות השונות לפסולות בלתי מזיקה (אינרטית, inert), לא מסוכנת ומסוכנת. יש לציין שחריגה של ריכוז יסוד מסוים מערך הסף לפסולת לא מסוכנת בתשטיף אפר ממקור מסוים, אין פירושה כי אותו האפר אכן מהווה סיכון לסביבה ושלא ניתן יהיה להשתמש בו בתשתיות. זאת משתי סיבות: (1) תהליך בחינת שחרור היסודות לתמיסה מימית מדמה מקרה מחמיר של שטיפת יסודות מן החומר המוצק. אך כפי שצוין קודם, במציאות מים אינם חודרים את שכבת האפר, (2) אספקת אפר לתשתיות נעשית מערימות אחסון ביניים הצבורות בתחנת הכח (או באתר העבודה עצמו) המכילות לרוב תערובת אפר ממספר מקורות. לכן חריגה של אפר ממקור נתון מרמת הסף הסביבתית אין פירושה חריגה של תערובת האפרים שנעשה בה שימוש בפועל. מכל מקום, שימוש באפר מרחף כחומר מילוי מבני באתר רגיש מבחינה סביבתית מותנה בהערכה נקודתית של רשות המים המבוססת על ממצאי בדיקות באפר המתוכנן לניצול באתר.

אפר מרחף מיושם בתת הקרקע גם כחומר המקובע בתוך חומר אחר, כמרכיב (בשיעור של עשרות אחוזים) בתערובות צמנטיות מסוג בחנ"מ (בטון בעל חוזק נמוך מבוקר) או גראוט המשמשות לייצוב תת קרקעי. הדירקטיבה האירופית לפסולות מגדירה ערכי סף למזהמים מתשטיפי פסולות גרנולריות בלבד, ושלא כתקינה האמריקאית, היא אינה פוטרת הטמנת פסולות ממוצקות המתנהגות כמונוליט (בדומה לתערובות לעיל) מדרישות סביבתיות, וקובעת שהקריטריון לפסולות אלו שיש להתייחס אליו הוא לפי הנקבע בכל מדינה. קריטריון שכזה קיים ברגולציה האנגלית להטמנת פסולות משנת 2016 (סעיף 9, Schedule 10) המגדירה ערכי סף ליסודות קורט המשתחררים לתשטיף מפסולות ממוצקות לא מסוכנות ע"י מיצוי בשיטה הולנדית (ריכוז מצטבר של 8 שלבי מיצוי למשך זמן כולל של 64 יום). לחילופין, ניתנת האפשרות להשתמש בקריטריון הקיים בדירקטיבה האירופית לפסולות גרנולרית (כמובן, לאחר ריסוק המונוליט לחומר כזה).

פוטנציאל הזיהום לסביבה כתוצאה משימוש באפר מרחף בתשתיות נבחן לאורך שנים במחקרים מטעם המנהלת ובבדיקות המבוצעות באופן שוטף מדי שנה. הממצאים מראים באופן מוחלט כי אין סיכון ממשי לסביבה מזליגת מזהמים לקרקע ולמים כתוצאה משימושים אלו, אם כמרכיב בפני עצמו ועל אחת כמה וכמה כמרכיב הכלוא בתוך חומר אחר כדוגמת תערובת צמנטית או בטון קונסטרוקטיבי.


השימוש באפר מרחף ותחתית כחומר מילוי בסוללות כביש, סוללות מבניות ותשתיות תת קרקעיות, מותר בישראל משנת 1998 (הנחיות סביבתיות להסדרת השימוש והטיפול באפר פחם, מנהלת אפר הפחם, 31.3.98), מעוגן בתקינה הנדסית (מפרט כללי להקמת סוללות כבישים עם אפר מרחף או תחתית, מע"צ, דצמבר 2000, אפר פחם כחומר מילוי מובא בעבודות עפר, מתוך פרק 51 במפרט הכללי לעבודות סלילה, מע"צ, 2008) ומאושר על פי סוג האפר ומיקום היישום.

השימוש באפר מרחף מותר בכפוף לאישור הרשויות לכל אתר ואתר, כאשר באזורים נעדרי רגישות מי תהום (אזור רגישות ג') אין הגבלה על היקף השימוש ובאזורים בעלי רגישות מי תהום (אזורי רגישות א' ו- ב') היקף השימוש ייקבע לאחר בדיקת ורשות המים. השימוש באפר תחתית מאושר על ידי משרד הבריאות (אישור שרותי בריאות הציבור לשימוש באפ"ת בתחום רדיוס מגן ג' של קידוחי מי שתיה, 25.12.02), מותר ללא הגבלה באזורים בהם ריכוז הבורון במי תהום אינו בתחום 500-300 ppb (מותנה באישור רשות המים), ואינו דורש היתר של הרשויות בשימוש בכמויות של עד 5000 טון לפרויקט (רמת פטור לשימוש באפ"ת בתשתיות, רשות המים, 8.8.04). בהיבט הקרינה נקבעו על ידי משרד הג"הס תנאים להגבלת החשיפה לקרינה ביישום אפר כתשתית למבנה לשהיית בני אדם באמצעות הפרדת תשתית האפר מהמבנה בקרקע (תנאים לשימוש באפר פחם תחתית למגורים, משרד הג"הס, 16.8.05).

להלן סקירת המחקרים והעבודות המשמשים רקע מדעי להערכת הסיכונים ולתנאים הסביבתיים-בריאותיים בשימושי אפר פחם בתשתיות:

שטיפת יסודות קורט מאפר מרחף שטיפת יסודות קורט ממוצרי בנייה המכילים אפר מרחף
  • אין חשש ממשי לסביבה משחרור מתכות מאפר פחם מרחף כאשר הוא מוסף בשיעור גבוה לתערובות צמנטיות בחנ"מ (CLSM – Controlled Low Strength Material) וגראוט – בחינת פוטנציאל שחרור מתכות מתערובות צמנטיות המכילות אפר מרחף: בחנ"מ וגראוט, דר' נדיה טויטש, אולגה ברלין, המכון הגיאולוגי, 2013.
שטיפת יסודות רדיואקטיביים מאפר מרחף
  • הרדיואקטיביות הזמינה לגידול כתוצאה מחליטה מאפר הפחם נמוכה ביותר מסדר גודל מהמגבלות שבתקנות איכות מי השתיה – קליטת רדיונוקלידים טבעיים מאפר פחם מרחף בתוצרת חקלאית, גוסטבו חקין, 17.3.13.
שטיפת יסודות קורט מאפר תחתית חשיפה לקרינה

בטבלה שלהלן מובא סיכום של כלל ההיבטים הסביבתיים-בריאותיים לעיל, בחינתם בראי התקינה המקומית והבינלאומית והפניה לממצאי עבודות המנהלת במסגרתן נבחן כל היבט.

שימוש
סוג אפר
חשיפה סביבתית-בריאותית
ממצאי עבודות
היבט חשיפה
תנאים ודרישות
רמת החשיפה בפועל
חומר מילוי מבני בסלילת דרכים ועבודות תשתית
מרחף
זיהום מי תהום בשל חלחול מי גשמים דרך הסוללה ושחרור יסודות קורט בעלי משמעות סביבתית (מתכות כבדות ואוקסיאניונים בריכוזים מסוימים) לתשטיף.
הנדסיות: סלילה עפ"י מפרט הנדסי של מע"צ או דומה לו הכולל תנאי עיבוד, הרטבה והידוק של האפר ובניית מעטפת קרקע מבנית מסביב לגרעין האפר בסוללה.
בסלילה עפ"י מפרט מע"צ אפר הפחם המרחף הופך עם הזמן למונולית בלתי חדיר למים. ממצאי עבודות המנהלת מצדיקים את הגדרת אפר הפחם כחומר מילוי מבני בסוללת כביש, מ"חומר שאינו מסוכן" ל"חומר שאינו מזיק לסביבה" (אינרטי).
סביבתיות: עמידה בתנאים הסביבתיים לשימושי אפר פחם בסלילה המתבססים על ערכי סף בתשטיף לפסולת לא מסוכנת לפי הדירקטיבה האירופית להטמנת פסולות (סעיף 2.2.2) -
במיצוי החומר הטרי בבדיקות מעבדה המייצג את התרחיש המחמיר של שטיפה אינטנסיבית של החומר, ריכוזי יסודות הקורט בתשטיף עומדים בקריטריונים של הדירקטיבה לפסולת לא מסוכנת עד בלתי מזיקה (אינרטית, inert waste) (למעט חריגה של יסודות ספורים מהקריטריון לפסולת לא מסוכנת בתשטיפי אפר ממקורות מסוימים). בהנחה שאפר מרחף המנוצל בפרויקט סלילה מסופק מערימה המכילה מקורות שונים ריכוזי היסודות החריגים מדוללים ותרומתם היחסית פוחתת.
קרינה מתשתית אפר פחם.
אפר פחם מסווג בתקן הבינלאומי להגנה מקרינה של סבא"א כפטור מרגולציה של בטיחות קרינה שניתן לשחרור לסביבה ללא הגבלות בטיחות קרינה.
מנת הקרינה לעובד מחשיפה לתשתית אפר גלויה בהנחות מחמירות נעה בין 16 µSv לבין 0.3 mSv לשנה. כיסוי התשתית מפחית את החשיפה למנה זניחה. על פי פרסום של ה- NCRP מס. 93 (1987) מנת הקרינה הממוצעת לה נחשף הציבור מתשתיות אפר פחם בארה"ב, היא 40 µSv לשנה לאדם הנחשבת זניחה. לפיכך לא קיימת בעיה רדיולוגית סביבתית או בריאותית כתוצאה משימוש באפר פחם בסלילה ותשתיות.
תחתית
זיהום מי תהום בשל חלחול מי גשמים דרך הסוללה ושחרור יסודות קורט לתשטיף.
הנדסיות: סלילה עפ"י מפרט הנדסי של מע"צ או דומה לו הכולל תנאי עיבוד, הרטבה והידוק של האפר ובניית מעטפת קרקע מבנית מסביב לגרעין האפר בסוללה.
בעבודות תשתית – בנייה לפי מפרט עבודות תשתית של מנהלת אפר הפחם או דומה לו.
אין חשש. חומר אינרטי לסביבה (עומד בריכוזי סף של הדירקטיבה לפסולת אינרטית).
סביבתיות: עמידה בערכי סף בתשטיף לפסולת לא מסוכנת לפי הדירקטיבה האירופית להטמנת פסולות -
קרינה מתשתית אפר פחם.
אפר פחם מסווג בתקן הבינלאומי להגנה מקרינה של סבא"א כפטור מרגולציה של בטיחות קרינה שניתן לשחרור לסביבה ללא הגבלות בטיחות קרינה.
תוספת הקרינה כתוצאה מהשימוש באפר בתשתיות נעה בין 0.05 µSv ל- 0.22 mSv בהערכות חשיפה מתונות ומחמירות, בהתאמה. כיסוי התשתית בקרקע מקומית מנחית את הקרינה מהאפר פי 2.8 - 4 לרקע הסביבתי המקומי ותורם להפחתת ראדון בשיעור של פי 4 - 5 ביחס לקרקע.
התוספת היא זניחה ובתחום ההשתנות של תרומת הקרקע לקרינת הרקע הטבעי.
מילוי מבני בתשתית לבנייה
תחתית
קרינה מתשתית אפר פחם.
שכבת כורכר בעובי 0.7 מ' מנחיתה את הקרינה מהאפר לרמה טריוויאלית של 0.01 mSv/y.
זיהום מי תהום בשל חלחול מי גשמים דרך הסוללה ושחרור יסודות קורט לתשטיף.
עמידה בערכי סף בתשטיף לפסולת לא מסוכנת לפי הדירקטיבה האירופית להטמנת פסולות -
אין חשש. חומר אינרטי לסביבה (עומד בריכוזי סף של הדירקטיבה לפסולת אינרטית).
מעטפת מתקנים תת קרקעיים
תחתית
זיהום מי תהום בשל חלחול מי גשמים דרך הסוללה ושחרור יסודות קורט לתשטיף.
הנדסיות: בנייה על פי מפרט מעטפת מתקנים תת קרקעיים של מנהלת אפר הפחם או דומה לו.
נדרש אישור רשות המים ליישום בפרויקט מסוים, במגבלת כמות מצטברת של 5000 טון ברדיוס 5 ק"מ מהפרויקט הנדון, המתבטלת 5 שנים מהנחתה.
אין חשש. חומר אינרטי לסביבה (עומד בריכוזי סף של הדירקטיבה לפסולת אינרטית).
עמידה בערכי סף בתשטיף לפסולת לא מסוכנת לפי הדירקטיבה האירופית להטמנת פסולות -
תוסף לתערובות צמנטיות לייצוב מתקנים בתת הקרקע
מרחף
זיהום מי תהום בשל חלחול מי גשמים דרך החומר המייצב ושחרור יסודות קורט לתשטיף.
עמידה בערכי סף בתשטיף לפסולת ממוצקת לא מסוכנת מסוג מונולית לפי הרגולציה האנגלית להטמנת פסולות -
ריכוזי היסודות בתשטיפים מתערובות צמנטיות מסוג בחנ"מ וגראוט נמוכים מהקריטריון האנגלי לפסולת מונוליתית לא מסוכנת (הקריטריון היחיד הקיים כיום), וחלקם אף מתחת לסף המדידה.