Sarežģītā izvēle starp gaisa kvalitāti un siltumu mājās

Lielākā daļa sabiedrības dzīvo pilsētu teritorijās – t.i., pilsētās vai tuvu tām (tā dēvētajās piepilsētās). No mēroga ekonomikas viedokļa, tas noteikti ir optimālākais veids, kā nodrošināt visu sabiedrību ar nepieciešamo infrastruktūru, resursiem un pakalpojumiem.

Ja runā tieši par blīvi apdzīvotām teritorijām, tad to gaisa kvalitāti būtiski ietekmē:

1. dažādu kurināmo sadedzināšanas rezultātā radītās
2. ar transportu saistītās emisijas, dūmgāzes un piesārņojums. 

Turklāt piesārņojošās vielas gaisā spēj izmainīt arī esošās vides apstākļus – t.i., negatīvi tiek ietekmēta ne tikai gaisa kvalitāte, bet daļa piesārņojošo vielu nonāk augsnē un ūdenī, kā arī tiek nodarīts kaitējums cilvēka veselībai un ekosistēmām.

Gaisa piesārņojums ir viena no lielākajām mūsdienu vides problēmām. Kā liecina Pasaules Veselības organizācijas (PVO) vērtējums, katru gadu tiek zaudēti vairāki simti miljoni veselīgas dzīves gadu [1] un vismaz 7 miljonu cilvēku miršanas cēlonis ir tieši saistīts ar gaisa piesārņojumu un esošajām gaisa kvalitātes problēmām [2].

Energoresursu apetīte

Kā redzams 1. attēlā, energoresursu galapatēriņā [3] dominē naftas produkti (dīzeļdegviela, benzīns u.c.), koksnes kurināmie (malka, koksnes atlikumi, kurināmā šķelda u.c.) un dabasgāze. Šie trīs energoresursu veidi 2021. gadā kopā veidoja mazliet vairāk par 90% no visu energoresursu galapatēriņa. Atlikušo daļu (t.i., mazāk par 10%) veido importētā elektroenerģija, cietie kurināmie (ogles, kūdra u.c.) un citi energoresursi (sadzīves atkritumi kurināšanai, biodegvielas, salmi u.c.).

No tā var secināt, ka mazliet vairāk nekā puse no kopējā energoresursu patēriņa ir dažāda veida kurināmais (koksne, dabasgāze u.c.), kas tiek vienkārši sadedzināts, lai saražotu tautsaimniecības aktivitātēm un dzīves kvalitātes nodrošināšanai nepieciešamo enerģiju – gan elektroenerģiju, gan siltumenerģiju.

Savukārt apmēram trešā daļa (jeb gandrīz viss naftas produktu apjoms) tiek izmantots (lasīt – sadedzināts) transportlīdzekļos kā dažādas degvielas (piemēram, dīzeļdegviela, benzīns, naftas gāze). Te gan svarīgi norādīt, ka, piemēram, 2021. gadā no visiem patērētajiem naftas produktiem dīzeļdegviela veido 71%, auto un aviācijas benzīns – 11.4%, petrolejas veida reaktīvā degviela – 5.2%, bet naftas gāze – 4.9%. Atlikušo daļu, kopā tikai 7.5% no naftas produktiem, veido naftas bitumens, smērvielas, parafīna sveķi un pārējie naftas produkti (lakbenzīns, mazuts, atstrādātās eļļas).

Protams, ļoti niecīgs apjoms dīzeļdegvielas tiek izmantots arī elektroenerģijas izstrādei (dīzeļģeneratori) un siltumenerģijas iegūšanai (dīzeļdegvielas apkures katli).

Sadedzinot pieejamos energoresursus, tā sadegšanas procesā vienmēr rodas dūmgāzes, kas satur cietas, šķidras un gāzveida emisijas. Tas ir spēkā gan parastai malkas plītij, kamīnam, auto dīzeļdzinējam, gan arī jaunam un automatizētam apkures katlam.

Protams, faktisko emisiju daudzumu un to sastāvu ietekmē dažādi faktori, piemēram, kurināmā veids un sadedzināšanas iekārtas specifika (jauda, pielietojums, tehniskais nolietojums, dūmeņa augstums u.c.), kā arī – vai tiek nodrošināta kurināmā sadegšanas procesa kontrole un radīto dūmgāžu monitorings, nodzesēšana un attīrīšana.

Lielas, mazas, dažādas – apkures krāsnis un katli

Ja katrā privātmājā, dzīvoklī ar individuālo apkuri, lokālā jaudas apkures krāsnī vai katlā siltumenerģija tiek iegūta, sadedzinot kādu no zināmajiem un plaši izmantotajiem energoresursiem (un ne tikai, jo kāpēc gan ne...), tad dūmgāzes (sadegšanas produkti) no sadedzināšanas iekārtām un izmantotajiem apkures katliem praktiski tiešā veidā un bez speciālas attīrīšanas nonāk apkārtējā vidē.

Turklāt kurināmā degšanas procesu, piemēram, krāsnī vai plītī, pašam lietotājam nav iespējams ļoti precīzi kontrolēt un vadīt, līdz ar to optimāla degšanas procesa regulēšana šādos gadījumos praktiski ir stipri ierobežota. Arī radīto dūmgāžu sastāvs netiek analizēts. Turklāt šādu sadedzināšanas iekārtu dūmeņa (skursteņa) augstums parasti nav pietiekošs, lai veicinātu labāku emisiju izkliedi.

Atbilstoši esošajam regulējumam [4], [5], Latvijā tiek kontrolētas un pārbaudītas mazas, vidējas un lielas jaudas sadedzināšanas iekārtas, t.i., visas sadedzināšanas iekārtas, kuru uzstādītā siltuma jauda ir lielāka par 0.2 megavatiem (MW). Atšķirībā no privātmāju vai individuālajām sadedzināšanas iekārtām, izplūdes gāzes, tai skaitā attīrītās, no sadedzināšanas iekārtas izvada caur dūmeni, kurš ir speciāli aprīkots emisiju mērīšanai un kontrolei un kura projektētais augstums nodrošina, ka sadedzināšanas iekārta ekspluatācijas laikā nepārsniedz noteikumos norādītās emisijas robežvērtības, kā arī gaisa kvalitātes normatīvus.

Tomēr arī lielāka sadedzināšanas iekārtas jauda negarantē, ka tā tiek pilnvērtīgi ekspluatēta un degšanas process ir atbilstoši labākajai praksei. Salīdzinājumam – 2022. gadā 25 no 71 testētās sadedzināšanas iekārtas tika konstatētas dažāda veida neatbilstības, piemēram, ogļskābās gāzes, slāpekļa oksīdu vai smalko putekļu daļiņu emisiju neatbilstība noteiktajām robežvērtībām vai limitiem.

Kurināmā sadedzināšanas emisiju dažādība

Praktiski visas kurināmā sadedzināšanas radītās emisijas varam iedalīt divās grupās:

1. Siltumnīcefekta gāzu (SEG) emisijas;
2. Citas emisijas [6], [7].

1. tabula. Kurināmā sadedzināšanas radītās emisijas 

SEG emisijas 

Atbilstoši esošajam SEG aprēķina regulējumam [9]visas SEG emisijas pārrēķina rādītājā, kas izteikts oglekļa dioksīda ekvivalenta tonnās (t CO2 ekvivalents), izmantojot SEG emisiju faktorus un globālās sasilšanas potenciālu vērtības. SEG emisiju faktori dažādiem kurināmā veidiem pie noteiktas zemākās sadegšanas siltuma vērtības uzskatāmi ir apkopoti 2. tabulā. 

2. tabula. SEG emisiju faktori[10]

Visiem fosilas izcelsmes kurināmajiem SEG emisiju faktors uz vienu enerģijas vienību vienmēr ir augstāks, salīdzinot ar koksni. Koksnes kurināmā SEG emisiju faktora vērtība ir nulle – t.i., tiek pieņemts, ka koksnes dedzināšanas rezultātā tiek atbrīvots tikpat daudz SEG emisiju, cik koksne tās ir uztvērusi (absorbējusi) savā dzīves laikā. 

Šeit būtu svarīgi būtu atzīmēt divus aspektus:

1. šis nosacījums izpildās tikai tad, ja mežs, kur koksne ir iegūta, tiek ilgtspējīgi apsaimniekots [12]; 
2. SEG emisijas faktora noteikšanas pieeja neaptver visu dūmgāžu emisiju spektru, jo, sadedzinot dažādus kurināmos, rodas arī citas emisijas.

Citas emisijas

Kā piemērs 2. un 3. attēlā ir salīdzinātas PM2.5 daļiņu un NOx emisiju faktori (ar ticamības intervālu 95%) dažādiem mājsaimniecībām domātiem mazas jaudas (<50 kilovati (kW)) apkures katliem. Tie ir šobrīd tirdzniecībā pieejamie apkures katli.

Zemākais PM2.5 emisiju faktors ir dabasgāzes un dīzeļdegvielas katliem – attiecīgi 0.12-0.28 grami uz gigadžoulu (g/GJ) un 1-2 g/GJ, bet augstākais – ogļu katliem – 76-480 g/GJ robežās. Savukārt zemākais NOx emisiju faktors ir dabasgāzes katliem – 25-59 g/GJ, bet augstākais ir ogļu katliem – 36-200 g/GJ.

Salīdzinājumam –  modernam centralizētās siltumapgādes sistēmas šķeldas apkures katlam (ar sadegšanas procesa kontroli un analīzi, dūmgāžu nodzesēšanu un attīrīšanu) PM2.5 emisiju faktors ir 8-15 g/GJ t.i., vairākas reizes mazāks, ja salīdzina ar privātmājas koksnes kurināmā apkures alternatīvām. Savukārt dabasgāzes sadedzināšanas iekārtu gadījumā emisiju faktoru vērtības ir līdzīgas, neatkarīgi no iekārtas jaudas.

No emisiju aspekta skatoties, centralizētās siltumapgādes risinājums ir loģiskāks, jo ir regulēts un labvēlīgāks pilsētas gaisa kvalitātei. Kurināmā sadegšanas process nepārtraukti tiek kontrolēts un uzraudzīts, vairumā gadījumu dūmgāzes tiek atdzesētas (līdz pat 20-30°C), lai atgūtu tajās esošo siltumenerģiju, kā arī pats dūmgāžu sastāvs tiek nepārtraukti analizēts. Arī dūmeņa augstums ļauj emisijas labāk izkliedēt.

Dabasgāzes un koksnes kurināmais

Ēku siltumapgādes (karstais ūdens un apkure) nodrošināšanai Latvijā visplašāk tiek izmantots koksnes kurināmais un dabasgāze. Tas galvenokārt tiek darīts centralizēti – ar pilsētās esošajām centralizētās siltumapgādes sistēmām vai decentralizēti – ar individuālām sadedzināšanas iekārtām. Secīgi aplūkosim abus šos kurināmā veidus.

Dabasgāze ir fosilais energoresurss, kas Latvijā tiek importēts. Dabasgāzes sadedzināšanas gadījumā ir svarīgi atzīmēt, ka tiešā veidā tiek emitēti NO_x, CO, NH₃ un gaistošie organiskie savienojumi. Savukārt salīdzinoši maz tiek emitēti putekļi jeb daļiņu emisijas (piemēram, PM2.5 vai PM10), ko ļoti bieži min kā dabasgāzes priekšrocību, salīdzinot ar citiem kurināmajiem.

Tomēr NO_x, arī NH₃ un gaistošo organisko savienojumu emisijas ir tās, kas tikai pēc nonākšanas atmosfērā ietekmē putekļu jeb daļiņu emisiju veidošanos.

Savukārt individuālo dabasgāzes katlu un gāzes plīšu izmantošana var nopietni ietekmēt iekštelpās esošā gaisa kvalitāti (īpaši NOx emisijas), līdz ar to – arī paša lietotāja veselību [13]

Koksnes kurināmais ir lokāli pieejams cietais kurināmais, kas Latvijā tiek ļoti plaši izmantots enerģijas iegūšanai. Praksē koksnes kurināmais ir pieejams dažādos veidos: malka; šķelda; skaidas un zāģskaidas, granulas, briketes un koksnes atlikumi. Privātmājās galvenokārt izmanto malku, granulas un briketes, savukārt centralizētajā siltumapgādē – šķeldu.

Formāli tiek pieņemts, ka koksnes kurināmajam SEG emisiju faktors ir nulle, tomēr koksnes degšanas dūmgāzes, līdzīgi kā citiem sadedzināmajiem energoresursiem, satur citas emisijas [14], kam var būt toksiska vai kairinoša iedarbība uz cilvēku elpošanas orgānu sistēmu, piemēram, putekļi, CO, NO_x, SO₂, policikliskos aromātiskos ogļūdeņražus (piemēram, benzopirēnu), gaistošos organiskos savienojumus, dioksīnus un brīvos radikāļus [15]. 

3. tabula. Apkopojums par dažādām emisijām no koksnes kurināmā un dabasgāzes izmantošanas individuālajās sadedzināšanas iekārtās (<50kW) [16], [17], [18]

Tomēr te būtu svarīgi norādīt, ka 3. tabulā norādītās emisijas ir mazas jaudas (<0.2 MW) koksnes kurināmā sadedzināšanas iekārtām, kas patlaban tiek izmantotas privātmājās vai ēkās ar individuālo siltumapgādi un nav aprīkotas ar dūmgāžu attīrīšanas un dūmgāžu atdzesēšanas iekārtām.

Gaisa kvalitāte, sabiedrības veselība un neredzamie zaudējumi

Eiropas vides aģentūra (EVA) norāda, ka saskare ar paaugstinātu daļiņu koncentrāciju gaisā Eiropas Savienībā 2020. gadā ir izraisījusi vismaz 238 000 priekšlaicīgu nāvju. NO2 piesārņojums izraisījis 49 000, bet ozona iedarbība – 24 000 priekšlaicīgas nāves gadījumus. Turklāt gaisa piesārņojums izraisa arī citas saslimstības, kā rezultātā pasliktinās cilvēku veselības stāvoklis un rodas papildu izdevumi par veselības aprūpi [19].

Tieši putekļi jeb daļiņas (t.i., PM2.5 un mazāka izmēra) ir cilvēka veselībai kaitīgākais gaisa piesārņojums. Šī piesārņojuma ietekme uz veselību ir atkarīga no daļiņu izmēriem un izcelsmes. Jo mazāks izmērs, jo dziļāk cilvēka organismā tās var iekļūt (iespiesties) un nodarīt lielāku kaitējumu. Putekļu jeb daļiņu izcelsme nosaka to ķīmisko sastāvu un toksicitātes pakāpi [20].

Pētījumi pierāda, ka gaisā suspendētās cietās daļiņas rada būtisku risku cilvēka veselībai, tai skaitā izraisot esošu elpceļu slimību, piemēram, astmas un hroniskas obstruktīvas plaušu slimības (HOPS) saasinājumus, palielinot elpceļu infekciju biežumu un hospitalizācijas biežumu respiratoru komplikāciju dēļ, kā arī palielinot mirstību no sirds un asinsvadu slimībām, elpceļu slimībām un plaušu vēža [21], [22].

EVA pētījums liecina, ka 2020. gadā Latvijā saskarsme ar gaisā esošajām PM2.5 daļiņām [23] bija iemesls: 

• 830 priekšlaicīgas nāves gadījumiem; 
• 474 zaudētiem dzīves gadiem (t.i., dzīves gadi, kas netiek nodzīvoti cilvēka priekšlaicīgas nāves dēļ) uz 100 000 iedzīvotāju. 

Salīdzinājumam – Latvijā 2020. gadā kopējais mirstības rādītājs bija 28 595 cilvēki.

Cita starpā, arī lielāka Covid-19 ietekme (līdz pat 30-50% saslimstības kāpums) bija novērojama tur, kur bija sliktāka gaisa kvalitāte (īpaši pēc tādiem kritērijiem kā PM2.5 un PM10) [24].

Noslēgumā

Apkopojot iepriekš rakstīto, slikta gaisa kvalitāte ietekmē sabiedrības veselību, sagaidāmo dzīves ilgumu un dzīves kvalitāti. Savukārt sliktāka sabiedrības veselība ietekmē visas tautsaimniecības attīstības potenciālu un palielina slodzi uz sociālo budžetu un veselības aprūpes sistēmu.

Latvijas gadījumā, ņemot vērā demogrāfisko situāciju un mirstības rādītājus, gaisa piesārņojums un gaisa kvalitātes jautājumi (īpaši pilsētās) ir prioritārs uzdevums.

No vienas puses, mums ir jāsamazina SEG emisijas, no otras puses – tas jādara, nepasliktinot sabiedrības dzīves kvalitāti. Ilgtspējīgiem risinājumiem jārisina šie abi jautājumi vienlaicīgi. Tas ir izaicinājums, īpaši teritorijās, kur ir blīva individuālā apbūve un dominē individuāli siltumapgādes risinājumi.

Pirmā un prioritārākā rīcība ir strauji un plaši īstenot principu “energoefektivitāte pirmajā vietā” horizontāli pa visām tautsaimniecības nozarēm (mājsaimniecības, rūpniecība u.c.), jo mazāka vajadzība pēc enerģijas (siltuma un elektrības) loģiski noved pie mazāka sadedzināto energoresursu (gan fosilā, gan atjaunojamā) apjoma. Šāds efekts panākams neatkarīgi no tā, kā nepieciešamo enerģiju nodrošina – individuāli vai centralizēti. Turklāt arī no saimnieciskā izdevīguma viedokļa ēku energoefektivitātes paaugstināšana vienmēr ir pareizākā rīcība.

Secīgi, tālākais rīcības virziens būtu novērst emisijas, ko šobrīd rada mājsaimniecībās un citās nozarēs izmantotās individuālās sadedzināšanas iekārtas, īpaši tās, kuru efektivitāte ir zema un vecums pārsniedz 10 un vairāk gadus.

Pēc tam, atbilstoši esošajai situācijai (piemēram, ēkas energoefektivitātes klase, esošā apkures un karstā ūdens apgādes sistēma u.c. faktori) un tehniskajām iespējām, jāizvēlas bezemisiju vai zemu emisiju tehnoloģijas. Piemēram, siltumenerģijas nodrošināšanā bezemisiju tehnoloģijas būtu siltumsūkņi, savukārt zemu emisiju tehnoloģijas būtu saules kolektoru (siltuma) kombinētās sistēmas, augstas efektivitātes atjaunojamo energoeresursu apkures katli, kā arī pieslēgšanās centralizētajai siltumapgādei u.c. risinājumi.

[1] No angļu valodas - hundreds of millions of lost years of healthy life

[2] WHO global air quality guidelines. Particulate matter (PM2.5 and PM10), ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon monoxide. Geneva: World Health Organization; 2021. Licence: CC BYNCSA 3.0 IGO

[3] Energoresursi, kas tiek izmantoti pie galapatērētāja

[4] Likums "Par piesārņojumu"

[5] Ministru kabineta 2021. gada 7. janvāra noteikumi Nr. 17 "Noteikumi par gaisa piesārņojuma ierobežošanu no sadedzināšanas iekārtām"

[6] Ministru kabineta 2021. gada 7. janvāra noteikumi Nr. 17 "Noteikumi par gaisa piesārņojuma ierobežošanu no sadedzināšanas iekārtām"

[7] 2022. gadā iesniegtās gaisa piesārņojošo vielu inventarizācijas kopsavilkums

[8] 2022. gadā iesniegtās gaisa piesārņojošo vielu inventarizācijas kopsavilkums

[9] Ministru kabineta 2018. gada 23. janvāra noteikumi Nr. 42 "Siltumnīcefekta gāzu emisiju aprēķina metodika"

[10] Ministru kabineta 2018. gada 23. janvāra noteikumi Nr. 42 "Siltumnīcefekta gāzu emisiju aprēķina metodika"

[11] Detalizēti aprēķina koeficienti ir noteikti Ministru kabineta 2018. gada 23. janvāra noteikumu Nr. 42 "Siltumnīcefekta gāzu emisiju aprēķina metodika" (turpmāk ‒ noteikumi) 2. pielikumā.

[12] Jaunā ES meža stratēģija 2030. gadam.

[13] Hannah Blair, Nicole Kearney, Cristina Pricop, Michael Scholand, Exposing the Hidden Health Impacts of Cooking with Gas, CLASP and European Public Health Alliance, January 2023

[14] IEA (2019), Does household use of solid biomass-based heating affect air quality?, IEA, Paris

[15] Torres-Duque C, Maldonado D, Perez-Padilla R, Ezzati M, Viegi G. (2008). Biomass fuels and respiratory diseases: a review of the evidence. Proc Am ThoracSoc. 2008;5(5):577–90.

[16] Ministru kabineta 2018. gada 23. janvāra noteikumi Nr. 42 "Siltumnīcefekta gāzu emisiju aprēķina metodika"

[17] Emission factors for stationary combustion greenhouse gases and main pollutants for the year 2021.

[18] Where there’s fire, there’s smoke – Emissions from domestic heating with wood

[19] Air quality in Europe 2022 - ISBN 978-92-9480-515-7 - ISSN 1977-8449 - doi: 10.2800/488115

[20] World Health Organization. (‎2021)‎. WHO global air quality guidelines: particulate matter (‎PM2.5 and PM10)‎, ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon monoxide. World Health Organization. License: CC BY-NC-SA 3.0 IGO

[21] Abigail F. Scott , Christopher A. Reilly. Wood and Biomass Smoke: Addressing Human Health Risks and Exposures. Chem. Res. Toxicol. 2019, 32, 2, 219–221

[22] Health effects of particulate matter. Policy implications for countries of eastern europe, Caucasus and central Asia, WHO, 2013.

[23] PM2.5 daļiņas, kas pārsniedz PVO Gaisa kvalitātes vadlīnijās noteiktos 5 mikrogramus/m3 līmeni.

[24] S.A. Meo, T. Al-Khlaiwi, C.H. Ullah. Effect of ambient air pollutants PM2.5 and PM10 on COVID-19 incidence and mortality: observational study. Eur Rev Med Pharmacol Sci. Year: 2021, Vol. 25 - N. 23, Pages: 7553-7564. DOI: 10.26355/eurrev_202112_27455