Малоизвестный вред печного отопления домов для здоровья человека

Вред печного отопления

Дрова, уголь и другие виды твердого топлива использовался для отопления жилищ и приготовления пищи во всех существовавших человеческих цивилизациях. До появления новых источников энергии в XX веке печное отопление было основным видом отопления домов по всему миру. И сегодня первое, с чем ассоциируется загородный дом или дача – это очаг с пылающими поленьями, дарящий дому тепло и уют. Испокон веков печи были основным способом отопления на Руси — будь то простая крестьянская изба или Императорский дворец. Однако и в настоящее время печное отопление в России не спешит сдавать свои позиции: результаты переписи населения в 2010 году показали, что печное отопление является основным в 40% сельских домохозяйств (дома и квартиры), в 14% домохозяйств в поселках и в 6% городских жилищ. По сравнению с результатами переписи населения России 2002 года число домохозяйств, использующих печное отопление, снизилось на четверть. Для сравнения в 2008-2009 годах только 1% домовладений в Великобритании имели печное отопление на дровах или угле. В Германии и Франции доля таких жилищ составляла 4%, а в США 2%. В небогатой Литве доля домовладений с печным отоплением гораздо выше – 23%. Основным источником энергии для отопления домов в зарубежных странах служит магистральный газ (34-82% домовладений) и электроэнергия (9-35%). Печное отопление, как самый дешевый вид, традиционно используют семьи с низкими и средними доходами. В период экономических кризисов количество домовладений с печным отоплением возрастает. В индустриально неразвитых странах Африки и Юго-восточной Азии дровяные печи используются для отопления и приготовления пищи в 77% и 61% домовладений, соответственно. Обычно, чем ниже уровень жизни семей, использующих печное отопление, тем хуже качество отопительных приборов, больше нарушений правил их установки и эксплуатации и хуже вентиляция помещений. В среднем до сих пор примерно 40% человеческой популяции до сих пор использует дрова и уголь для отопления домов, нагрева воды и приготовления пищи.

Несмотря на то, что печное отопление является, пожалуй, самым доступным видом отопления, а дрова являются возобновляемым и зачастую почти бесплатным энергетическим ресурсом при самостоятельной заготовке, Европейский союз, США, Канада и другие развитые страны принимают ряд законодательных и экономических мер для сокращения числа существующих систем печного отопления, замену старых печных отопительных систем на современные и недопущения их появления в новых домах в их традиционном виде дровяных печей старой конструкции. Например, в некоторых округах в Калифорнии разрешено использовать печи, камины и водонагреватели на дровах только в том случае, если они являются основным источником тепла в доме.

Почему же развитые страны стараются по возможности сократить отопление на дровах? Очевидные ответы – это низкий КПД традиционных дровяных печей, неудобство использования печного отопления с невозможностью автоматизации, неудобство или невозможность использования печного отопления пожилыми людьми или людьми с ограниченным возможностями, высокая пожароопасность дровяных отопительных систем и риски отравления угарным газом при нарушении свободного дымоудаления. Серьезным аргументом сокращения печного отопления является и сокращение выброса парниковых газов в атмосферу. Всего одна дровяная печь устаревшей конструкции выделяет столько же твердых частиц в атмосферу, сколько 5 одновременно работающих старых дизельных двигателей. Не случайно европейская программа «202020», предусматривает 20% сокращение выбросов парниковых газов, 20% потребление энергии из возобновляемых источников и увеличение на 20% энергоэффективности в период до 2020 года) и перспективный переход на бескарбоновую энергетику (сокращение использования углеродосодержащих видов топлива на 80% в период до 2050 года).

Однако, все эти факторы, хотя и являются весьма значимыми, уступают основному, практически неизвестному в России негативному аспекту использования печного отопления: в причинении существенного вреда здоровью людей, выражающемуся в провоцировании серьезных заболеваний, приводящих к преждевременной смерти, таких как онкологические заболевания, заболевания дыхательной и сердечнососудистой системы. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) включила продукты горения твердого органического топлива, попадающие во внутреннюю атмосферу дома в топ-10 ведущих рисков возникновения заболеваний дыхательной системы (удельный вес 2,7% среди всех остальных рисков), приводящих к преждевременной смерти ежегодно 2 миллионов человек от воспалительных заболеваний легких, хронической обструктивной болезни легких, рака легких и других видов онкологических заболеваний. Хотя долгое время считалось, что недолговременное (недели и месяцы) воздействие продуктов горения не оказывает такого существенного вреда здоровью, как постоянная многолетняя экспозиция, последние исследования показали, что даже кратковременное воздействие продуктов горения – в частности, твердых взвешенных частиц, способны вызывать не только заболевания органов дыхания, но и сердечнососудистой системы. Так исследования на добровольцах показали, что даже кратковременное воздействие продуктов сгорания древесины приводит к увеличению сворачиваемости крови, увеличения жесткости артерий, развитию системного воспаления и нарушений в сосудистых стенках, что в совокупности является предрасполагающими факторами для сердечнососудистых заболеваний.

С чем связана опасность воздействия на человека продуктов горения?

При сжигании древесины и угля в печах, каминах и котлах в окружающую атмосферу и во внутреннее пространство дома поступает целый ряд загрязнителей, оказывающих вредоносное воздействие на организм человека. При идеальных условиях горения, весь углерод в древесине и других видах топлива при освобождении энергии будет полностью превращается в диоксид углерода (СО2). Это идеальная 100% эффективность сгорания. К сожалению, эффективность горения традиционных дровяных печей может составлять от 15% до 60%, а современных печей с дожигом дымовых газов или с использованием катализатора – от 75% до 88% у лучших образцов. При горении топлива в неидеальных условиях, включая низкие температуры сгорания, недостаток кислорода (условия, возникающие в т.н. «печах длительного горения», печах с «тлеющим режимом») неоптимальную циркуляцию воздуха, перегрузка топки дровами, использование дров с влажностью более 20% образуется и поступает в атмосферу большое количество вредных твердых и газообразных продуктов неполного сгорания. Продукты горения древесины содержат не менее 14 канцерогенных соединений и 4 соединения, потенциирующих возникновение рака. Не случайно и сажа бытовая отнесена Международным агентством по исследованию рака (IARC, 2012) к веществам, канцерогенным для человека, а сам процесс сжигания органического топлива для отопления дома или приготовления пищи является вероятным канцерогеном (IARC, 2010). Загрязнение внутренней среды дома происходит всегда, несмотря даже на полноценно работающий дымоход. В плотной жилой застройке существенным фактором загрязнения внутренней среды жилищ является инфильтрация эмиссии продуктов горения от соседских домов с печным отоплением. Наиболее подвержены рискам возникновения заболеваний и преждевременной смерти в связи с хронической экспозицией продуктам неполного сгорания древесины и угля женщины и дети. Воздействие продуктов горения древесины и угла на беременных связано с увеличением количество мертворождений и снижения массы тела новорожденных младенцев.

Вредные для здоровья продукты горения древесины и угля.

1.Твердые взвешенные частицы PM2,5, BC, OC

Твердые частицы диаметром 2.5 мкм и менее (PM2,5) является одним из основных загрязнителей воздуха, образующихся в результате сжигания твердого топлива. Негативное воздействие этих частиц на организм человека наиболее хорошо изучено, и показатель их эмиссии является объектом экологических нормативов. Твердые взвешенные частицы древесного дыма оказывают негативное воздействие за счет прямого токсического действие на клетки, за счет окислительного стресса, нарушения обновления поврежденных клеток и токсического воздействию на генетический материал, в результате чего повышается риск возникновения онкологических заболеваний.

Концентрация частиц PM2,5 уменьшается в дымовых газах при увеличении эффективности горения (более полном сгорании топлива). Воздействие частиц PM2,5 является одной из основных причин преждевременной смертности людей, вызванной воздействием неблагоприятных факторов среды обитания. По классификации Международного агентства по исследованию рака (IARC, 2014) Концентрация частиц PM2,5 во внутренней среде дома во время протопки и, особенно, во время приготовлении пищи на огне возрастает до сотен и тысяч мкг/м 3 при ПДК, рекомендованной ВОЗ для среднесуточной концентрации 25 мкг/м 3 . По статистике ВОЗ, при увеличении концентрации твердых взвешенных частиц в воздухе на каждые 10 мкг/м 3 суточная смертность возрастает на 0.2-0.6%.

Угольные частицы BC – один из компонентов частиц PM2,5. Состоящий из черного угля, обладающих наиболее вредоносным воздействием на организм человека за счет адсорбции и переноса газообразных полициклических ароматических углеводородов, являющихся по классификации IARC канцерогенами I и 2 группы (бензопирена (группа 1), бензаантрацен (группа 2В), дибензоантрацен (группа 2А). Даже увеличение эффективности горения не приводит к сокращению концентрации BC частиц.

Частицы недоокисленного органического углерода OC – частицы, вступающие в отсроченные химические реакции в атмосфере.

Дровяное отопление вносит существенный вклад и в загрязнение окружающей среды. Например, в Хельсинки в 2005-2009 годах вклад дровяного отопления в выбросы в атмосферу частиц РМ2,5 за шесть месяцев холодного сезона составил 19-28% в черте города и 31-66% в пригородах. В 2010 году печное отопление было ответственно за эмиссию в атмосферу 21% твердых взвешенных частиц в Центральной Европе и 13% в Восточной Европе.

Соли: калия сульфаты, калия хлориды и карбонаты цинка. При увеличении эффективности горения увеличивается эмиссия солей.

Газообразные загрязнители.

Продукты горения древесины содержат целый ряд газообразных загрязнителей воздуха, оказывающих негативное влияние на состояние здоровья: угарный газ, полициклические ароматические углеводороды, оксиды азота, летучие органические соединения (такие как акролеин, формальдегид (канцероген 1 группы), бензол (канцероген 1 группы), бутадиен (канцероген 1 группы), кислородсодержащие органические соединения (хиноны, фенолы и органические кислоты и спирты). Сжигание угля часто проводит к эмиссии оксида серы. Кроме того при сжигании угля происходит интенсивное загрязнение воздуха фтором, мышьяком, ртутью и свинцом.

Например, при протопке печи или при приготовлении пищи на огне внутри сельского дома концентрация бензпирена (канцероген 1 группы) возрастает до 70 нг/м 3 при норме по рекомендациям ВОЗ 0, 12 нг/м 3 ; концентрация формальдегида (канцероген 1 группы) возрастает до 26 мкг/м 3 при норме по рекомендациям ВОЗ 9,9 мкг/м 3 (для зимнего время); концентрация бензола (канцероген 1 группы) возрастает до 30-45 мкг/м 3 при норме по рекомендациям ВОЗ 1,7 мкг/м 3

Из всего спектра вредных веществ, выделяющихся при горении наиболее выраженным канцерогенным действием обладают PM2,5 и полициклические ароматические углеводороды.

Сочетанное вредоносное действие печного отопления и радиоактивных почвенных газов.

В сочетании с проживанием в малоэтажных домах в радоноопасных районах, при отсутствии защиты дома от радона, в легкие помимо твердых взвешенных частиц попадают радиоактивные частицы изотопов альфа-активного дочернего 214Po (полония-214) и 218Po (полония-218), повреждающие клетки за счет радиоактивного излучения при распаде. Запыленность атмосферы дома с сочетании с повышенной концентрацией радона значительно увеличивает риски возникновения рака легких и преждевременной смерти.

Кроме того, использование печей, каминов и котлов, расположенных внутри общего контура дома (а не в изолированных котельных или в отдельных постройках) создает понижение давления внутри здания, по сравнению с окружающей дом атмосферой, особенно при отсутствии отдельного приточного воздуховода для отопительного прибора, забирающего атмосферный воздух не от поверхности земли и не из подпола (к сожалению, такая схема подачи воздуха к отопительным приборам практически не используется в России). В этом случае, значительно увеличивается поступление (инфильтрация через щели и поры, поступление по воздуховодам с невысоким воздухозабором) радиоактивных почвенных газов от поверхности земли и из подполий за счет градиента давлений.

Что может попасть в атмосферу дома при топке дровами

Дровяные отопительные печи и камины широко распространены, они позволяют увеличить температуру в помещении, а также создают уютную обстановку. Однако сжигание древесины также высвобождает в воздух помещения огромный спектр загрязнителей, что может вызвать серьезные проблемы со здоровьем. Ниже рассмотрены основные вопросы, касающиеся использования дров в качестве отопительного материала в частных домах.

Какие вредные соединения попадают в воздух при горении древесины в печи?

При сжигании дров в отопительной печи в воздушную среду попадает множество химических соединений, например:

• угарный газ,
• диоксид азота,
• тяжелые металлы,
• формальдегид,
• диоксин,
• бензол,
• толуол,
• мелкодисперсные частицы.

Процесс горения неизбежно связан с выделением вредных веществ в окружающую среду. Даже самые безопасные материалы при горении выделяют широкий спектр вредных соединений. Это относится и к древесине, углю, бензину и табаку.

Как происходит распространение вредных веществ при сгорании дров?

В районах с малоэтажной застройкой загрязнение окружающего воздуха из-за отопления дровами и углем может быть значительным. Неприметный дым из трубы частного дома не столь уж безобиден. Задымление может легко распространяться на соседние дома. Ряд исследований показал, что загрязнение частицами PM2.5 может усиливаться, если частные дома в округе используют отопление дровами и углем. То, как ваши соседи отапливают свои дома, сказывается на атмосфере и внутри ваших помещений.

При сгорании дров в воздух попадают мелкодисперсные частицы, которые чаще всего оседают на ближайших участках почвы. Затем они переносятся ветром в направлении соседних домов. При сжигании дров в воздух попадают всевозможные ЛОВ, например, полиароматические углеводороды. Многие соединения этой группы обладают канцерогенными свойствами и представляют угрозу для здоровья. Сжигание древесины приводит к попаданию во внутреннюю и внешнюю атмосферу как механических загрязнителей различных размерных фракций, так и вредных газов и других соединений, отравляющих атмосферу.

Как загрязнение от дровяных печей влияет на здоровье?

ВОЗ оценивает, что в мире из-за плохого печного отопления ежегодно преждевременно умирает около трех миллионов человек. Конечно, существенная доля этих людей проживает в развивающихся странах, где используются примитивные технологии отопления, а также низкокачественное топливо. Особенно опасны ситуации, когда имеется открытый источник горения, а отведение дыма не организовано должным образом. Люди, проживающие в домах с таким отоплением, могут сталкиваться с заболеваниями легких, повышенным риском развития астмы и других болезней.

Влияние печного дыма напоминает воздействие, которому подвергаются пассивные курильщики. Оба эти вида дыма содержат свободные радикалы — вещества, свободные поражать ДНК клеток, что может приводить к раку. Использование печного отопления с применением дров увеличивает риск рака легких, рта и гортани.

Как минимизировать загрязнение от отопительной печи?

Среди действий, которые можно предпринять, чтобы уменьшить воздействие на организм вредных веществ, выделяющихся при печном отоплении, присутствуют:

• Печь и камин должны быть отлично выполнены. Важно, чтобы присутствовала хорошая тяга, это уменьшит утечки при горении.
• Печь должна быть оборудована качественной заслонкой, обеспечивающей максимальную герметизацию. Нежелательна ситуация, когда печь используются для приготовления еды. В таком случае существенно повышаются риски дополнительных утечек дыма через конфорки.
• При отоплении использовать только натуральную древесину. Нельзя брать древесный мусор, продукты деревопереработки, ДСП, пластик, резину и т. д.
• Дрова хорошо высушены перед использованием. Размеры дров не должны быть слишком крупными.
• Печь и отводящую трубу следует регулярно чистить. Если вы сомневаетесь в своих возможностях, то лучше привлечь компетентных специалистов для этого.
• В помещении с печью желательно использовать очиститель воздуха, чтобы максимально уловить вредные соединения и мелкоразмерные частицы, которые могут проникать из печи в комнату.
• Если все же решаете использовать печное отопление, то необходимо обзавестись бытовыми датчиками угарного газа. Этот смертельно опасный газ образуется при недостаточном сгорании топлива.

Какое воздухоочистительное оборудование эффективно защитит от печного дыма?

Для эффективной защиты от печного дыма необходимо применять воздухоочистительное оборудование, которое будет удалять из воздушной среды не только механическую взвесь, но и вредные газы, выделяющиеся при горении. Рециркулятор Tion Clever вполне подойдет для этих целей. Данный очиститель-обеззараживатель активно удаляет из воздуха газовые и механические загрязнители, а также инактивирует (убивает) опасные биологические объекты, задержанные фильтром. Благодаря функции инактивации достигается не простое удержание опасных биологических загрязнителей на фильтре, но и их полное умерщвление. Запатентованная технология очищения гарантирует соответствие воздуха медицинским стандартам качества, что подтверждено серией тестов в государственных лабораториях.

Действие рециркулятора может быть дополнено и усилено при помощи бризера Tion O2. Бризер обеспечит приток свежего воздуха, богатого кислородом и содержащего мало углекислого газа. Это особенно важно, так как при горении любых материалов из воздушной среды активно изымается кислород и выделяется углекислота. Недостаточное количество кислорода в помещении может негативно сказаться на самочувствии людей, поэтому необходимо обеспечение постоянной приточной вентиляции. Приточная вентиляция при помощи бризера включает многократную фильтрацию от механических и газовых загрязнителей, а также нагрев воздуха до нужной температуры.