מתי קמין מזהם?

מתי קמין עץ מזהם  את האוויר בחלקיקים נשימים ורעלנים?

 התשובה היא תמיד!!

מה גורם לקמין עץ לזהם ?

העץ הנשרף בטמפרטורות נמוכות יחסית, וגורם לפליטה של מזהמים רבים. 

הרבה מאוד משתנים מחריפים את הבעיה ומצביעים על כך שאסור לאפשר להפעיל אותם באזורי מגורים.

קיימת שונות גדולה בפליטת מזהמים מקמיני העץ השונים - מסמך עמדה העוסק בזיהום אוויר באיחוד האירופאי קובע כי לא ניתן להעריך את פליטת המזהמים מקמין בודד בוודאות, כי קיימת שונות בכמויות פליטת המזהמים לאוויר כתוצאה משוני באיכות הדלק (סוג העץ, לחותו וגודלו), איכות הקמין הבסיסית, תפעול הקמין ביום יום, תחזוקת הקמין (נקיון ארובה, החלפת ממיר קטליטי), מזג האוויר ביום ספציפי, אירועי הפעלה חריגים שפגעו בפעול הקמין (חימום יתר) ואופן הדלקת והזנת העצים בקמין.

"פליטות מקמיני עץ ביתיים הינן תלויות מאוד בטכנולוגיית הקמין, מהי איכות תחזוקת הקמין, מהו סוג העץ המשמש לשריפה, האם עץ הוא יבש או לח והדרך שבה מוזן העץ לקמין ועוד"

Air quality in Europe — 2016 report

תפעול הקמינים וכיצד הוא משפיע על זיהום האוויר

תפעול קמיני העץ על ידי המשתמשים, משפיע באופן משמעותי על פליטת המזהמים לרבות השונות הגדולה בין שימוש בקמין אחד למשנהו. ישנם פרמטרים שונים הנשלטים על ידי המתפעלים ומשפיעים באופן ישיר על רמת זיהום האוויר להלן הפרמטרים השונים:

קביעת כמות האוויר – אחד המדדים החשובים בהפעלת הקמין הוא יחס דלק אוויר. בקמינים המתקדמים יש תהליך קביעה אוטומטי, אולם השליטה הידנית היא יותר נפוצה. כך למשל חוקרים קבעו כי הדלקת פיסות עץ קטנות  ויבשות מאוד עם אספקת אוויר רבה יכולה להביא לעלייה ברמת הפליטות עד פי שש. בשלב כיבוי הקמין, נוצר מצב של חוסר באוויר לבעירה וגם בו זוהתה עלייה ברמת פליטת המזהמים.

הזנה של הקמין במהלך פעולתו  - הזנת הקמין, במהלך עבודתו יכולה אף היא לגרום לפליטת מזהמים מוגברת. מרבית המשתמשים מזינים את הקמין לקראת סוף בעירת בול העץ שהיה בתוכו. אולם, במידה והזנת העץ מתבצעת שלא  בזמן זה, פליטות המזהמים יתגברו. הזנת הקמין בעודף עץ תגרום ליחס חומר בעירה ואוויר לא טוב והתוצאה תהיה אף היא התגברות פליטת המזהמים. תחזוקה – לתחזוקת הקמין ברמה האופטימלית חשיבות רבה, משום שסתימתו על ידי פיח או בריחת אוויר מפתחי הדלתות או מקומות אחרים יכולה להביא לעלייה ברמת המזהמים.

איכות העץ – דיפרנסציה בין סוגים, יבש/רטוב, יבש/יבש מדי

סוג העץ – אחד המדדים החשובים והמשפיעים על פליטת המזהמים, הוא סוג העץ. מחקרים קובעים כי הפעלת קמין שלא באמצעות בולי עץ, אבק פחם דחוס או פלט, גורמת להשפעות שליליות על רמות הפליטה. בייחוד במידה והתנור מוזן בעץ מעובד כולל צבע, נייר או קרטון. סוג העץ הינו משתנה משמעותי בהיווצרות של פליטות מזהמים. העצים נחלקים לשתי משפחות, העצים הרכים והעצים הקשים. קיימות תוצאות משתנות במחקרים, אך ברור כי קיימת שונות רבה בין סוגי העץ השונים לרמות פליטת המזהמים מהם. בארץ לא קיימים מחקרים המתעדים את רמת זיהום האוויר מהבערת עצים המצויים בארץ. גם בכופתאות קמיני הפלטס (pellets) העשויות מסוגי עץ שונים בתהליך תעשייתי, ניתן למצוא רמות שונות של פליטת מזהמים. באירופה קיימת חלוקה לשלוש רמות איכות. כאשר ברמה הנמוכה יותר, זו שאינה עומדת בתקנות, נמצא שכופתאות פולטות פי 5 יותר חלקיקים מאשר הכופתאות האיכותיות - כמובן שבארץ אין הגדרה מחייבת. מחקר אחר שבוצע במדינת ניו יורק, מצא כי בכופתאות המיוצרות בארה"ב אשר אינן עומדות בתקן האירופאי, יש אומנם פחות חלקיקים אך הן מכילות מתכות כבדות כמו ארסן, נחושת וכרום, ככל הנראה עקב שימוש בעצים מעובדים וממוחזרים לייצור   כופתאות.

רמת הלחות – מחקרים שונים בחנו את רמת פליטת המזהמים של עצים בדרגות לחות שונות. המחקרים הוכיחו כי ככל שהעץ לח יותר, ובוודאי מעל 20% לחות, במהלך שריפתו הוא פולט חלקיקים זעירים ו PAH  - פחמימנים ארומטיים טבעתיים במידה רבה יותר מעץ יבש. תהליך הכנת העץ לשריפה מחייב את ייבוש עץ  כדי להוריד בו את רמת הלחות. עצים השייכים לזנים הרכים (soft wood) ייבושם יימשך כחצי שנה ואילו ייבוש עץ קשה (hard wood) לרמה המתאימה לבעירה איכותית בקמין תימשך כשנה וצריכה להתבצע כמובן בתנאים מתאימים, כפי שניתן לראות במסמכים המצורפים של הסוכנות האמריקאית להגנת הסביבה. הכנסת עץ לח לקמין מפחיתה בצורה משמעותית את ניצולת הבעירה של העץ ומעלה משמעותית את כמות העשן ורמת הזיהום הנפלט מהקמין. לאור האמור יטען כי אין כל פיקוח על אופן אחסון העץ ורמת לחותו.

התדרדרות ביעילות הקמינים לאורך זמן ופליטת מזהמים ללא טיפול מתאים לאורך השנים

במחקר שבוצע בארה"ב בשנים 1999 – 2000, אשר בדק קמיני עץ בני שבע עד תשע שנים, שעמדו באת רכישתם בתקן האמריקאי השווה לתקן הישראלי כיום, העלה כי מרבית הקמינים חרגו מתו התקן בו עמדו במקור. הבודקים קבעו כי לתחזוקת התנור השפעה  על רמות הפליטה ממנו. בעקבות  התדרדרותו של הקמין ואי עמידתו בתקן של פליטת מזהמים נמצא כי לא ניתן לקבוע איזה מהפרמטרים משפיע באופן ישיר על רמות גבוהות של פליטת מזהמים. לפיכך  ככל שאורך חיי קמין עץ הוא ארוך יותר הוא יפלוט רמות גבוהות יותר של זיהום אוויר וחלקיקים לאורך השנים. יצויין כי גם עניין זה אינו בפיקוח של אף אחת מהמשיבות ורמות פליטה של תנור בודד אינו מנוטר ו/או נבדק אחת לתקופה כמו מזהמים אחרים כגון כלי רכב. 

התדרדרותם של קמיני העץ במשך השנים כאמור משפיעה על רמת המזהמים הנפלטים לאוויר בטבלה להלן תיאור ההתדרדרות

 

"Emissions from combustion in domestic stoves are usually released by chimneys at relatively low height, i.e. they contribute to local air pollution in residential areas where often many people are exposed. Furthermore these emissions frequently occur in areas where air circulation is limited (e.g. in valleys) and during periods of higher atmospheric stability and thus poor dispersion, i.e. during cold periods or at night. In addition, emissions are highest during the heating period in winter"

מחקר בריטי קובע כי קמיני עץ תורמים לזיהום האוויר יותר מאשר תחנת כוח , עקב גובה הארובה הנמוך בקמיני העץ. גובה הארובה הגבוה בתחנות כוח מביא לפיזור מזהמים גבוה ואילו בקמיני העץ בהם הארובה נמוכה והם מורכבים מעל מבנים רמת פיזור המזהמים נמוכה יותר והתוצאה היא זיהום אוויר חוץ מבני גבוה בקרבת הקרקע באזורים בהם מופעלים קמיני העץ. תופעה נוספת היא  זרימה לכיוון הקרקע (downwash) של האוויר היוצא

מארובת קמיני העץ. האיור הבא  מציג את תופעת פיזור העשן בניסוי שנערך במנהרת רוח. ניתן לראות את זרימת העשן האופקית. האיור התחתון מציג את זרימת העשן בין שני בתים, כאשר אחד מהם יותר גבוה. במצב זה ניתן לראות כי גם כאשר הרוח נושבת מהבית הגבוה לנמוך, יש זרימה של עשן לכיוון הבית הגבוה למרות שהרוח נושבת בכיוון הנגדי.

האיור למעלה מציג את זרימת העשן במצב בו יש בית גבוה ליד בית נמוך עם ארובה, ניתן לראות כי התוצאה היא שללא תלות בתנאי הרוח נוצרות מערבולות וזרימה למטה של עשן ומזהמים.

על ארובות קמיני העץ מותקנים "כובעים סיניים" למניעת חדירת לחות לתנור. כובעים אלו מונעים את זרימת העשן והמזהמים כלפי מעלה ומטים אותם הצידה בדומה לתמונה המוצגת  בפסקה זו. בין המבנים נוצרות מערבולות. התמונה הימנית מתארת הזיהום מהארובה, ניתן להתרשם מכמות הפיח. התמונה השמאלית היא מאוסטרליה וניתן לראות בה את זרימת האוויר באופן אופקי תוך היווצרות של זרימה יורדת  (down wash) עקב מבנה הגג והרוח.

במרשם בעמוד הבא, מוצג מחקר בריטי שבדק את פיזור המזהמים באמצעות מודל פיזור, קבע כי רמת הזיהום מושפעת מגובה הארובות ומיקום הארובה בשטח בנוי.  ניתן לראות כי ככל שהארובה נמוכה יותר ובשטח בו יש מבנים ריכוזי החלקיקים  ורמות הזיהום שלהם יותר רחבות יותר.

 קישור למסמך המקור

זיהום האוויר מקמיני העץ הוא מקומי ומוגבל בטווח שלו

מחקרים בעולם קובעים כי ניתן להניח בוודאות עליה של 25%- 6%  ברמת זיהום האוויר מקמיני העץ באזורים אורבניים בהם מופעלים. כמו כן, יותר מ 90% מהחלקיקים הנפלטים לאוויר כתוצאה מבערת הקמינים, הם בשיעור של 2.5 מיקרון ומטה, שהם החלקיקים הנשימים והמסוכנים יותר לבריאות בני אדם.

תופעות מטאורולוגיות המשפיעות על רמת זיהום האוויר מקמיני העץ

מזג אוויר הינו גורם משפיע ביותר על בעיות זיהום אוויר החוץ מבני בכלל וקמיני העץ בפרט. מחקר שנערך עבור המשרד להגנת הסביבה קובע כי יציבות האוויר היא פרמטר מרכזי בהשפעה על זיהום אוויר וכך מתוך המחקר בעמוד 15, שלו:

"יציבות האוויר היא פרמטר מרכזי הקובע את פוטנציאל זיהום האוויר באטמוספרה התחתונה. היציבות במטאורולוגיה מתייחסת לפוטנציאל תנועתו האנכית של האוויר. אם בשכבה מסוימת קיימת הגבלה על תנועות אנכיות וכל הפרעה מדוכאת ומוחזרת למצבה ההתחלתי השכבה נקראת יציבה." קישור למסמך בנושא 

תופעה נוספת המחריפה את תרומת מזג האוויר היציב לזיהום אוויר והיא תופעת האינברסיה (inversion).

אינברסייה (עלייה בטמפ' האוויר עם הגובה), היא מצב היציבות הקיצוני ביותר. היא מגבילה מאד את המיהול האנכי ואת פיזור המזהמים. אינברסיית רום נמוכה כולאת את המזהמים בשכבה שמתחתיה, על כן גובה בסיס האינברסיה, ועוצמתה חשובים בקביעת פוטנציאל הזיהום (Sahin et al, 2001) . אינברסיות קרקעיות וכאלה שבסיסן נמוך מאד יכולות להתפתח בעקבות קירור קרינתי של הקרקע, המתרחש בעיקר בלילות קרים ובהירים המלווים ברוחות חלשות ואף במצבי שקט.

קישור למסמך בנושא עמוד 16

מחקר שבוצע על תרומת קמיני העץ לזיהום האוויר במחוז בקליפורניה, קובע  אף הוא כי מזג אוויר יציב ואינברסיה גורמים לכליאת המזהמים בקרבת הקרקע ועקב הפיזור הנמוך נגרמת עליה בריכוז החלקיקים הזעירים מסוג PM2.5.

יציבות אטמוספרית מתייחסת לערבול האנכי של האטמוספירה. אינברסיה מזוהה בעת עליית טמפרטורה עם הגובה (הפוך מהנורמלי). תקופות ממושכות של לחץ גבוה ותנאים יציבים ביחד עם מהירות רוח נמוכה יכולות לגרום לתנאי יציבות הכולאים מזהמים בקרבת פני כדור הארץ. ריכוזי 2.5PM עולים במשך תנאי פיזור נמוכים.