رصد ترکیزات عنصر الزئبق فی الهواء والمنبعث نتیجة حرق الفحم والفحم البترولی کمصدر للطاقة فی صناعة الأسمنت

تبحث الدراسة ترکیزات عنصر الزئبق المنبعث من حرق الفحم کمصدر للطاقة فی صناعة الأسمنت بجمهوریة مصر العربیة.
الفحم هو واحد من مصادر الطاقة فی کوکب الأرض، حیث یتمیز بأنه وقود حفری قابل للاشتعال، حوالی 50٪ من کتلة الفحم من مواد کربونیة مشتقة من نباتات قدیمة تعرضت للضغط وتعدیل ترکیب المواد العضویة الموجودة، حیث یختلف نوع الفحم حسب درجات تحول وتعدیل المواد العضویة الموجودة فی النباتات، بالإضافة إلى وجود مجموعة من الشوائب.
یستخدم الفحم فی نطاق واسع الیوم فی مصر کمصدر للطاقة بدلا من البترول والغاز الطبیعیة فی فرع صناعة الاسمنت.
الزئبق هو واحد من المعادن الثقیلة التی تنتج کبخار أو مرکب من مرکبات الزئبق عندما یتم حرق الفحم، حیث تم وضع اتفاقیة میناماتا والتی وضعت خصیصاً للحد من التلوث بمرکبات الزئبق أو ببخار الزئبق فی أی منظومة بیئیة وکذلک قانون البیئة رقم 4/94 ولائحته التنفیذیة المعدلة بقرار رئیس مجلس الوزراء رقم 964/2015 والتی حددت الحد الأقصى لانبعاث أبخرة الزئبق التی تنتج من حرق الفحم فی صناعة الأسمنت بنسبة 0.05 مللیجرام / م3.
المواد والطرق المستخدمة
یمکن الحصول على الزئبق الذی تحمله جسیمات الأتربة من:

المصادر الثابتة: وهی أکوام من عمل مصنع لإنتاج الأسمنت مع الفحم حرق کمصدر للطاقة.
وحدة المصیدة الباردة (Cooled Trap).
جهاز الامتصاص الذری - الجرافیتی.
الطریقة القیاسیة المعتمدة من وکالة حمایة البیئة الأمریکیة والخاصة بسحب عینات الأتربة الکلیة من المداخن من خلال جهاز مماثل لحرکة الهواء داخل المدخنة (EPA ISO-Kinetic Methods no.5).
الطریقة القیاسیة المعتمدة من وکالة حمایة البیئة الأمریکیة والخاصة بسحب عینات المعادن الثقیلة من المداخن من خلال جهاز مماثل لحرکة الهواء داخل المدخنة (EPA ISO-Kinetic Methods no.29).
الطریقة القیاسیة المعتمدة من وکالة حمایة البیئة الأمریکیة والخاصة بسحب عینات الأتربة الکلیة من الهواء الخارجی لقیاس ترکیزات المعادن الثقیلة المدمصة على حبیبات الأتربة (EPA Compendium Methods IO.5).
تم أخذ عینات من الزئبق (الجسیمات أو البخار) باستخدام جهاز أبیکس إیزو-کینیتیک - مودیل X5000 - عام 2012، وفقا للطرق القیاسیة (EPA ISO-Kinetic Methods no.5 and no. 29 - Appendix I ) بمعدل 25 لتر / دقیقة لمدة 120 دقیقة مقسمة إلى مرحلتین: أول 60 دقیقة لأخذ عینات الجسیمات (6 نقاط من منفذین فی المدخنة - EPA ISO-Kinetic Methods no.5) و 60 دقیقة ثانیة لأخذ عینات بخار الزئبق (6 نقاط من 2 المنافذ فی المدخنة - EPA ISO-Kinetic Methods no.29). تم أخذ العینات على مدار موسمی الصیف والشتاء. کما تم سحب العینات حسب خطوط الإنتاج داخل کل شرکة حیث تم تحدید خطی إنتاج (الخط 1، والخط 2) لکل شرکة، وتم مراعاة أن الشرکات الثلاث تستخدم ثلاثة أنواع من الفحم (فحم الکوک، والفحم البترولی، والمختلط) وذلک کله یأتی فی إطار دراسة تأثیر کل منها على انبعاثات الزئبق من المداخن.

تم هضم العینات التی تم جمعها من المداخن أو من الهواء الخارجی أولا ثم حقنها فی جهاز الامتصاص الذری، حیث تم استخدام جهاز من مارکة شیمادزو مشتملا على وحدة المصیدة الباردة لتحلیل ترکیزات الزئبق الموجودة فی محالیل العینات التی تم جمعها من المداخن سواء کانت عینات فلاتر أتربة أو محالیل مؤکسدة وکذلک العینات التی تم جمعها من الهواء الخارجی فی المناطق المحیطة بمصانع الأسمنت الثلاثة طبقا لخطة العمل التی تم اعتمادها فی خطة الدراسة.
النتائج ومناقشة النتائج: بعد تحلیل العینات واستقراء النتائج التی تم الحصول علیها وتحلیلها طبقا للتحلیل الإحصائی تبین الأتی:

اتضح ان استخدام الفحم کمصدر للطاقة فی صورة مختلطة مع مصدر طاقة آخر مثل النفایات البلدیة یؤدی إلى تقلیل کمیة انبعاثات الزئبق التی تنتج من حرق الفحم الحجری النقی.
سرعة الریاح واتجاهها تؤثر بشکل مباشر على تشتت الملوثات وتحدیدا ترکیزات الزئبق المنبعثة من حرق الفحم فی المصانع الثلاثة محل الدراسة.
من خلال مقارنة ترکیزات الزئبق المنبعث من حرق الفحم من مصانع الأسمنت تبین أن بعض النتائج قد تجاوزت الحدود القصوى المسموح بها فی اللائحة التنفیذیة الخاصة بقانون البیئة رقم 4 لسنة 1994 والتی صدر آخر تعدیل لها بقرار من رئیس مجلس الوزراء رقم 964 لسنة 2015 حیث تجاوزت متوسطات ترکیزات الزئبق المحمولة على الجسیمات الصلبة الکلیة الناتجة من المداخن الرئیسیة الحدود القصوى للقانون حیث أن الحدود القصوى للقانون هی 0,05 مللیجرام/م3 بینما کانت النتیجة التی ظهرت فی متوسطات التحلیل الإحصائی 0,0875 مللیجرام/م3 بینما کانت أقصى ترکیزات تم الحصول علیها فی مصنع أسمنت حلوان حیث بلغت متوسطات ترکیزات الزئبق فی مداخن شرکة أسمنت حلوان 0,0515 مللیجرام/م3.