یکی از صنایع بزرگ و استراتژیک کشور صنعت سیمان می‌باشد. سیمان به‌عنوان پایه توسعه کشور، در احداث مسکن، پروژه‌های سدسازی، کارخانجات صنعتی، ساختمان‌ها، توسعه راه‌ها و… نقش اساسی دارد. با افزایش رشد صنعت سیمان، کارخانجات سیمان سهم عمده‌ای در افزایش آلودگی محیط‌زیست را کسب می‌کنند. باتوجه‌به ماهیت صنعت سیمان و ماشین‌آلات مورداستفاده در آن، عوامل زیان‌آور متعددی در محیط کار صنایع سیمان چه در مرحله ساخت و چه در مرحله بهره‌برداری سلامتی شاغلین را متأثر می‌سازد. آلودگی هوا یکی از پدیده‌های تأثیرگذار بر کیفیت زندگی انسان است که می‌تواند کارایی و سلامت جوامع وسیعی را دچار مشکل کند . از عوامل اصلی که سبب ایجاد آلودگی در این صنعت می‌گردند عبارت‌اند از گردوغبار که عمدتاً در مراحلی مانند استخراج، حمل‌ونقل، انبار و آسیاب کردن مواد اولیه و محصول تولید می‌گردد.
از مهم‌ترین آلاینده‌های گازی شکل ناشی از پروسه تولید سیمان CO2 ، Co ، SO2 و NOxها هستند که دارای دو منشأ اصلی یعنی واکنش‌های شیمیایی مواد اولیه در اثر حرارت و دیگری ناشی از سوخت مصرفی کارخانه می‌باشند.
با گسترش این صنعت تعداد کارگرانی که به اقتضای شغل در تماس با گردوغبار سیمان هستند رو به افزایش است. به‌طورکلی تولید سیمان یک فرایند آلوده‌کننده است و عوامل زیان‌آور متعددی در محیط کار سلامتی شاغلین را متأثر می‌سازد.
عوارض شغلی ناشی از تماس با گردوغبار سیمان متعدد است و مهم‌ترین آنها عبارت‌اند از درماتیت، رینیت، آسم شغلی، برونشیت مزمن و سیلیکوزیس مطالعات مختلفی در مورد ارزیابی اثرات حاد و مزمن مواجهه با گردوغبار سیمان صورت‌گرفته است. در تعدادی از مطالعات رابطه معنی‌داری بین تماس با گردوغبار سیمان و علائم تنفسی مزمن و کاهش ظرفیت‌های ریوی مشاهده شده است مطالعاتی که در خصوص ارزیابی اثرات زیست‌محیطی کارخانه سیمان بر محیط اطراف صورت‌گرفته است این صنعت را به‌عنوان یک منبع منتشرکننده مهم گاز دی‌اکسیدکربن معرفی می‌کند. تولید گاز گلخانه‌ای دی‌اکسیدکربن می‌تواند اثر زیادی بر گرم‌شدن زمین داشته باشد؛ بنابراین صنعت سیمان با تولید آلاینده‌هایی که ذکر آن رفت به‌عنوان یکی از صنایع آلوده‌کننده محیط‌زیست شناخته شده است و هزینه‌های اجتماعی بسیار سنگینی را به لحاظ جبران خسارت‌های فوق بر دولت‌ها تحمیل می‌نماید. بدیهی است که در چنین شرایطی یکی از نگرانی‌های اصلی صنعت سیمان، تأمین منافع زیست محیطی و عدم تخریب محیط‌زیست می‌باشد. هدف از این پژوهش معرفی اجمالی آلودگی هوا ناشی از کارخانه سیمان و ارائه راهکارهای موجود برای کاهش اثرات و کاهش انتشار آلاینده‌ها می‌باشد .
اثرات ذرات معلق
مهم‌ترین آلاینده‌های منتشره از صنایع تولید سیمان از نظر اثرات فوری و محلی ذرات و منوکسید کربن هستند که هرکدام اثرات مختلفی را بر موجودات زنده و محیط وارد می‌سازند. گردوغبار و گازهای ناشی از صنعت سیمان امروزه از اهمیت خاصی برای تولیدکنندگان و سازمان‌های طرف‌دار محیط‌زیست و سکنه اطراف کارخانجات برخوردار می‌باشد. وجود ذرات به همراه گازهای آلاینده هوا از جمله ترکیبات نیتروژن و کربن در خروجی این صنایع می‌تواند اثرات جبران‌ناپذیری را بر انسان‌ها و محیط اطراف صنایع فوق از جمله گیاهان وارد سازد.
به‌طورکلی گرد و غبارات ناشی از فرایند تولید سیمان در موارد زیر به وجود می‌آید:
- گردوغبار خروجی از دودکش‌ها و گردوغبار ناشی از فرایند آسیاب کردن مواد اولیه و غیره.
- حمل‌ونقل مواد اولیه توسط کامیون از معدن به سمت کارخانه
- فرایند سنگ‌شکنی مواد اولیه
- آسیاب کردن مواد اولیه و کلینکر
- پیش گرمکن‌ها و کوره‌های پخت مواد
یکی از نکات مهم در فرایندهای تولید ذرات ریز به‌صورت گردوغبار، به‌وجودآمدن ذرات با اندازه کوچک‌تر از ۱۰ میکرون است که مختصراً به‌صورتparticle material) PM10 ) در آیتم‌های زیست‌محیطی نشان داده می‌شود. ذراتی با اندازه کوچک‌تر از ۱۰ میکرون به علت طبیعت فرار بودن، قابلیت ته‌نشینی در سیستم تنفسی انسان و حرکت آزادانه از عوامل مهم ایجاد بیماری‌های تنفسی هستند.
اثرات ذرات معلق بر انسان و محیط زیست
ذرات منتشره از صنعت سیمان باتوجه‌به اندازه و ترکیب با سایر آلاینده‌های هوا، اثرات مختلف و جبران‌ناپذیری را بر گیاهان وارد می‌سازند. گردوغبار و زائدات ناشی از صنایع سیمان با افزایش تولید نیز افزایش‌یافته و علاوه بر آلودگی هوا، آلودگی خاک و به دنبال آن آسیب به بافت‌های گیاهان به‌ویژه در اراضی اطراف کارخانه را در پی خواهد داشت.
افزایش غلظت گردوغبار منتشره از کارخانجات سیمان در هوا باعث کاهش شدید قابلیت فتوسنتز، بسته‌شدن روزنه برگ‌ها و به طور عمده کاهش رشد و باروری گیاهان می‌شود. همچنین موجب کاهش نسبت کلروفیل نوع a به نوع b می‌شود که این تغییرات در دو نوع کلروفیل آسیب به دستگاه فتوسنتز را در پی دارد که از عواقب آن مسمومیت و افزایش تنش‌های آبی در گیاه است.
به‌عنوان‌مثال در پژوهشی که در سال ۲۰۱۳ به بررسی آثار گردوغبار ناشی از صنایع سیمان بر تنوع و تراکم پوشش گیاهی (کارخانه سیمان آبیک) اطراف کارخانه پرداختند که نتایج حاصل از آنالیز عناصر نمونه‌های خاک، ارزیابی تراکم گیاهان مرتعی، میزان ذرات رسوب یافته بر روی گیاهان و ارزیابی تنوع پوشش گیاهی نشان می‌دهد که بین تنوع و تراکم پوشش گیاهی با رسوب ذرات گردوغبار خروجی از دودکش‌های کارخانه یک همبستگی معکوس برقرار است. به عبارتی با دورشدن از منبع انتشار ذرات میزان رسوب ذرات کاهش و تنوع و تراکم پوشش گیاهی افزایش می‌یابد.
در اطراف کارخانه میزان رسوب ذرات بیشتر و تنوع گونه‌ها کمتر می‌شود . به‌طورکلی ذرات گردوغبار اتمسفری باعث بسته‌شدن روزنه‌ها و افزایش دمای برگ‌ها می‌شود.
ذرات گردوغبار در داخل برگ‌ها وارد می‌شوند و باعث کاهش فعالیت فتوسنتزی و کاهش رشد می‌شود.
رسوب گردوغبار بر روی برگ مانند لایه محافظی برای انتشار آفات و بیماری‌های گیاهی و فعالیت قارچ‌های بیماری‌زا عمل می‌کند.
کنترل و کاهش در میزان غبارات متصاعد شده
گردوغبارات متصاعد شده در فعالیت‌های سنگ‌شکنی، آسیا کردن، حمل‌ونقل و کوره پخت آزاد می‌شود که برای هر یک از این موارد راهکارهای ویژه‌ای برای جلوگیری از افزایش میزان ورود غبارات به اطراف وجود دارد. یکی از این تکنولوژی‌ها که به طور معمول در کوره انجام می‌شود، شامل جمع‌آوری و بازیافت غبارات معلق در گازهای کوره است. بدین منظور یک محفظه سیکلون مانند به‌گونه‌ای تعبیه می‌شود که گازها به همراه غبارات معلق در آنها به درون آن راه پیدا کرده و با دو مکانیزم مختلف که شامل جمع‌کننده الکترواستاتیکی و فیلترهای پارچه‌ای است، ذرات معلق موجود در گازها به دام می‌افتد و به چرخه بازگردانده می‌شوند. نوع انتخاب یکی از دو سیستم به مختصات گاز کوره و شرایط محلی بستگی دارد.
در فرایندهای حمل مواد توسط کامیون‌ها از معدن به کارخانه نیز مقدار قابل‌توجهی از ذرات ریز فرّار به محیط وارد می‌شوند. برای جلوگیری از فرّار ذرات در حین حمل مواد توسط کامیون، باید از احاطه‌کننده‌ها (enclosure) و درپوش‌هایی استفاده کرد تا مانند محافظ، وسیله نقلیه مزبور را بپوشانند. مناطق غبارآلود نظیر راه‌های حمل‌ونقل مواد باید توسط سیستم‌های مناسب مرطوب شوند تا از برخاستن گردوغبار از این مناطق تاحدامکان جلوگیری به عمل آید. سیستم‌های هیدرولیکی کارخانه باید به‌گونه‌ای طراحی شود تا میزان مواد معلق در آنها که به بیرون راه پیدا می‌کند به حداقل برسد. برای جلوگیری از برخاستن غبار در فرایند سنگ‌شکنی ثانویه نیز می‌توان از نصب تجهیزاتی نظیر فیلترها و پوشش‌هایی برای به دام انداختن ذرات استفاده کرد.
جمع‌بندی
موضوع محیط‌زیست به یکی از مسائل اصلی و پراهمیت سال‌های اخیر تبدیل شده است، به‌طوری‌که نگرانی‌های فزاینده‌ای در خصوص گسترش صنایع آلوده‌کننده، همانند صنعت سیمان مطرح گردیده است. این نگرانی‌ها باتوجه‌به مزیت‌های نسبی و توجه مسئولین ذی‌ربط به گسترش صنعت سیمان در کشورمان، از دید مسئولین پنهان نیست. کارخانه‌های سیمان می‌توانند با بهره‌گیری از تکنولوژی پیشرفته تاحدامکان سطح آلودگی را کاهش دهند. اقدامات انجام شده، بعضاً نشان‌دهنده امکان تلقی صنعت سبز به این صنعت آلاینده می‌باشد و نمونه‌هایی از آن در سطح جهانی و حتی در داخل کشور قابل‌ملاحظه است . به‌عنوان‌مثال شرکت سیمان نهاوند با اجرای پروژه‌ها و برنامه‌های محیط‌زیستی و اجرای راهکارهای کنترل آلاینده‌های آب‌وهوا تا کنون چهار دوره متوالی طی سال‌های ۱۳۹۲ لغایت ۱۳۹۶ به‌عنوان صنعت سبز و واحد برتر محیط‌زیستی در کشور انتخاب شده است.
با این همه توجه به مسائل زیست‌محیطی در این صنعت یکی از ملاحظات مهم مدیران و مسئولین ذی‌ربط قرار گرفته است. البته نمی‌توان از نظر دور داشت که احداث کارخانه‌های سیمان علاوه بر مزایای اقتصادی چنانچه به‌صورت اصولی و در چهارچوب مبانی و اصول محیط‌زیست مدیریت شوند، می‌توانند به حفظ محیط‌زیست نیز کمک کنند به‌عنوان‌مثال؛ در یک پژوهش منتج به این شد که کارخانجات سیمان می‌توانند به بهبود شرایط زیست‌محیطی مناطق اطراف خود نیز کمک نمایند. با توجه به ویژگی‌های مناسب فرایند تولید سیمان، این صنعت می‌تواند ضایعات و زباله‌های حاصل از فرایند مختلف صنعتی و انسانی را به طور مناسبی استفاده نماید.
در حال حاضر، صنعت سیمان می‌تواند با سرمایه‌گذاری مناسب و اتخاذ روش‌های صحیح از زباله‌های شهری، تایرهای فرسوده، فاضلاب شهری، ضایعات کشتارگاهی، ضایعات دامداری‌ها، خار و خاشاک و ضایعات نفتی به‌عنوان سوخت بهره گیرد. همچنین ضایعات و مواد دورریزی همچون ضایعات سنگ‌بری‌ها، نخاله‌های ساختمانی، ضایعات صنایع دیگر مثل لجن نیروگاه‌ها قابلیت کاربرد در این صنعت را داراست.
نتیجه‌گیری
باتوجه‌به گستردگی صنعت سیمان در کشور، در این پژوهش سعی بر آن داشتیم که آلاینده‌های عمده حاصل از فعالیت این کارخانه‌ها در بخش هوا را معرفی و با تشریح اثرات زیان‌بار هریک از آنها بر محیط زیست به ارائه راهکارهای قابل‌اجرا در زمینه کنترل و کاهش انتشار آلودگی بپردازیم. علی‌ای‌حال با توجه به شرایط و مشکلات کارخانه‌های سیمان در کشور که عمدتاً در مناطق شهری و حومه شهرها تأسیس گردیده‌اند، لازم است برنامه جامع با رویکردهای همه‌جانبه جهت ساماندهی تأسیس و بهره‌برداری در کارخانه‌های سیمان صورت پذیرد که در همین راستا ارائه برنامه جامع کاهش آلودگی‌های صنعتی ناشی از پروسه تولید سیمان دارای منافع زیست‌محیطی، اقتصادی و اجتماعی به شرح زیر است:
• افزایش کیفیت زیست‌محیطی
• رفع نارضایتی محتمل جوامع بومی
•افزایش آگاهی و دانش زیست‌محیطی در سطوح مختلف جامعه، مسئولین و تصمیم‌گیران
• اعتباربخشی به صنعت کشور در سطوح بین‌المللی
پیشنهادات در خصوص کاهش آلودگی‌های ناشی از پروسه تولید سیمان به شرح زیر ارائه می‌گردد:
- تشویق به استفاده از فناوری‌های نوین
- جایابی مناسب کارخانه‌ها از لحاظ زیست‌محیطی
- استفاده از انرژی‌های پاک‌تر به‌جای سوخت‌های فسیلی و قدیمی مثل مازوت
- بهینه‌سازی تجهیزات و سیستم‌های کنترلی
- بهینه‌سازی تجهیزات خط تولید به‌منظور بالابردن راندمان تولید و کاهش انتشار آلاینده‌ها
- ایجاد و توسعه فضای سبز داخل و خارج کارخانه
- تشکیل و اجرای سیستم یکپارچه مدیریت زیست‌محیطی و ایمنی در کارخانه ( HSE )
- ارائه آموزش عمومی و تخصصی برای مدیران، پرسنل و جوامع بومی
- انجام تحقیقات کاربردی جهت بهینه‌سازی مصرف سوخت و کاهش هدررفت انرژی
- ارائه و بروز رسانی استانداردهای لازم