Khí thải lò luyện cốc và ung thư

Một tổ lò cốc, và những gì thoát ra từ đó

Cốc là than đã được nung. Than bitum được nung nóng ở nhiệt độ từ 1000 °C đến 1400 °C khi không có oxy. Nhựa và dầu nhẹ được chưng cất ra. Phần còn lại là một loại nhiên liệu cứng, gần như carbon nguyên chất, và công dụng chính của nó là cấp cho các lò cao luyện sắt. Một tấn than cho ra khoảng 545 đến 635 kg cốc.

"Khí thải lò luyện cốc" có một nghĩa kỹ thuật chính xác. Đó là phần tan trong benzen của tổng lượng hạt bụi thải ra trong quá trình sản xuất cốc. Quy trình thu hồi sản phẩm phụ được xây dựng để giữ lại các chất dễ bay hơi. Dù vậy một phần vẫn thoát ra. Chúng rò rỉ qua các khiếm khuyết kết cấu quanh cửa lò và nắp nạp liệu, qua các biện pháp kiểm soát kỹ thuật được dùng sai cách, và qua các cách làm việc để khí thoát ra ngoài.

Sự rò rỉ không đều trong suốt một ca làm việc. Khoảng 60% tổng khí thải lò luyện cốc xảy ra trong lúc nạp liệu, khi than rơi vào lò nóng. Khoảng 30% xảy ra trong lúc đẩy cốc, khi cốc thành phẩm bị ép đẩy ra. 10% còn lại xảy ra trong lúc làm nguội.

Hơn sáu mươi hợp chất, hơn bốn mươi trong số đó là PAH

Hơn 60 hợp chất hữu cơ đã được xác định trong không khí lấy mẫu tại các nhà máy luyện cốc. Hơn 40 trong số đó là hydrocarbon thơm đa vòng, hay PAH. Đây là các phân tử hình vòng được tạo ra khi vật liệu giàu carbon cháy không hoàn toàn.

Phần còn lại của hỗn hợp tự nó đã là một bài học hóa học. Có formaldehyde, acrolein, các aldehyde mạch thẳng khác, amoniac, carbon monoxide, các oxit nitơ và phenol. Có ba kim loại: cadmium, asen và thủy ngân. Khí lò cốc chứa hydro, methane, ethane và hydro sulfide, cùng các khí khác. Nhựa khí chứa pyridine, các axit nhựa, naphthalene, dầu creosote và hắc ín than đá. Benzen, xylene và toluene có thể được tách ra từ phần dầu nhẹ.

Một số chất trong đó tự chúng đã là chất gây ung thư. Các trang của chúng tôi về PAH và ung thư (bằng tiếng Anh), asen và cadmium nói về từng chất một. Chương trình Độc chất học Quốc gia bổ sung thêm một điểm. Hỗn hợp này chứa các tác nhân khiến các chất gây ung thư hóa học khác tác động mạnh hơn, nhất là lên đường thở.

Các nghiên cứu về người lao động cho thấy gì

Trước năm 1950, các báo cáo ca bệnh đã liên kết việc sản xuất cốc với ung thư da, bàng quang và đường hô hấp. Các nghiên cứu đoàn hệ sau đó được thực hiện ở Hoa Kỳ, Vương quốc Anh, Nhật Bản và Thụy Điển. Tất cả đều báo cáo nguy cơ ung thư phổi tăng. Việc hút thuốc đã được tính đến trong một số nghiên cứu và không giải thích được kết quả.

Nghiên cứu lớn nhất được công bố năm 1969 và theo dõi 59,000 công nhân thép. Nguy cơ ung thư phổi tăng khi thời gian phơi nhiễm tăng, và khi cường độ phơi nhiễm tăng. Mô hình liều lượng-đáp ứng đó là một phần lý do bằng chứng được xem là mạnh chứ không chỉ là gợi ý.

Ung thư thận là tín hiệu thứ hai. Một số nghiên cứu về công nhân nhà máy luyện cốc báo cáo nguy cơ tăng. Viện Ung thư Quốc gia thận trọng hơn ở đây so với phát hiện về phổi. Viện gọi ung thư thận là một mối liên quan có thể có, chứ chưa được khẳng định. Tình trạng dư thừa ung thư tuyến tiền liệt, ruột già và tụy chỉ xuất hiện trong không quá một nghiên cứu mỗi loại, quá mỏng để làm cơ sở.

Các nghiên cứu trên động vật cũng chỉ về cùng hướng. Các mẫu khí thải lò luyện cốc được bôi lên da chuột mỗi tuần trong tối đa 52 tuần đã gây ung thư da. Các khí dung hắc ín than đá làm từ mẫu lò luyện cốc gây ra các khối u phổi lành tính và ác tính ở chuột cống và chuột nhắt khi hít vào, và các khối u da ở chuột nhắt cái.

Cả hai cơ quan đều dùng mức kết luận mạnh nhất

Chương trình Độc chất học Quốc gia liệt kê khí thải lò luyện cốc là chất đã biết là gây ung thư cho người. Căn cứ là bằng chứng đầy đủ ở người. Danh mục đó có từ Báo cáo Thường niên lần thứ Hai về các chất gây ung thư năm 1981. Khí thải lò luyện cốc không có số đăng ký CAS, vì đây là một hỗn hợp chứ không phải một hóa chất đơn lẻ.

Cơ quan Quốc tế Nghiên cứu Ung thư đã xem xét việc sản xuất cốc trong Tập 100F của các chuyên khảo. Tập 100 có mục đích xem xét lại mọi tác nhân đã được xếp là chất gây ung thư cho người, tức Nhóm 1. Vì vậy nhãn Nhóm 1 cũng không phải mới. Về ý nghĩa và những gì các nhóm này không có nghĩa, xem cách các chuyên khảo IARC hoạt động và mối nguy so với nguy cơ (bằng tiếng Anh).

Con số chi phối một nhà máy luyện cốc

Tiêu chuẩn của OSHA về khí thải lò luyện cốc là 29 CFR 1910.1029. Giới hạn phơi nhiễm là 150 microgam trên mét khối không khí, tính trung bình trong bất kỳ khoảng thời gian 8 giờ nào, đo theo phần tan trong benzen. NIOSH khuyến nghị một con số hơi khác: trung bình theo thời gian là 0.2 mg/m³, tức là 200 microgam trên mét khối. NIOSH cũng liệt kê khí thải lò luyện cốc là chất có khả năng gây ung thư nghề nghiệp.

Để so sánh, các mức trung bình ở vùng hô hấp do IARC tổng hợp dao động từ 0.39 mg/m³ đối với người vận hành máy đẩy cốc, lên đến 3.22 mg/m³ đối với người đóng nắp lò, 3.14 đối với người dọn nhựa, và 3.05 đối với người vận hành xe nạp liệu. Những mức đó cao hơn nhiều so với giới hạn hiện hành của OSHA là 0.15 mg/m³.

Quy định này cũng vạch ranh giới trên bản đồ. Các khu vực được quản lý phải gồm tổ lò cốc với phía trên đỉnh, phía đẩy, phía cốc và hai đầu tổ lò, cùng bến, trạm sàng và mọi lò kiểu tổ ong. Chỉ những người được phép mới được vào. Việc lấy mẫu phải kéo dài suốt ca, nghĩa là ít nhất 7 giờ liên tục. Phải có ít nhất một mẫu mỗi ca cho mỗi tổ lò đối với từng công việc có tên. Các công việc có tên gồm người đóng nắp lò, người dọn nhựa, người vận hành xe nạp liệu, thợ trát lò, và người vận hành máy phía cốc. Còn gồm thợ bàn ở cả hai phía, thợ đốt lò, người vận hành xe làm nguội, người vận hành máy đẩy cốc, người vận hành trạm sàng, công nhân bến, và thợ vá lò. Các mẫu đo lượng thực sự đến người lao động, không tính đến khẩu trang hô hấp nào.

Các quy định vệ sinh theo sau từ ranh giới đó trên bản đồ. Phòng thay đồ phải sạch, với quần áo thường tách riêng khỏi đồ bảo hộ. Mỗi ca kết thúc bằng việc tắm. Phòng ăn trưa cần không khí được lọc, kiểm soát nhiệt độ và có áp suất dương. Không được ăn, uống hoặc hút thuốc trong khu vực được quản lý. Nước uống là ngoại lệ duy nhất.

Cuộc khám mà công nhân lò luyện cốc được hưởng

Bất kỳ ai làm việc trong khu vực được quản lý ít nhất 30 ngày mỗi năm đều thuộc diện chương trình giám sát y tế. Chương trình này miễn phí cho người lao động. Một bác sĩ có giấy phép thực hiện hoặc giám sát chương trình. Lần khám đầu tiên gồm bảy phần.

• Tiền sử công việc và bệnh tật. Gồm tiền sử hút thuốc và mọi tình trạng khó thở, ho, đờm hoặc thở khò khè.
• Chụp X-quang ngực thẳng tiêu chuẩn.
• Các xét nghiệm chức năng phổi. Các xét nghiệm này đo dung tích sống gắng sức và thể tích thở ra gắng sức trong một giây.
• Cân nặng.
• Khám da.
• Xét nghiệm nước tiểu để tìm đường, albumin và máu trong nước tiểu.
• Khám tế bào học nước tiểu. Xét nghiệm này tìm các tế bào bất thường bong ra từ niêm mạc bàng quang.

Hầu hết các mục đó được lặp lại ít nhất mỗi năm. Công nhân từ 45 tuổi trở lên, hoặc có 5 năm trở lên làm việc trong khu vực được quản lý, cũng được khám tế bào học nước tiểu mỗi năm. Sau đó bác sĩ viết một ý kiến nêu rõ liệu có tình trạng nào khiến công nhân đó có nguy cơ cao hơn hay không, và khuyến cáo những giới hạn nào về phơi nhiễm hoặc thiết bị bảo hộ.

Các báo cáo ca bệnh ban đầu về lò luyện cốc mô tả ung thư bàng quang, theo Chương trình Độc chất học Quốc gia. Công nhân có tiền sử hút thuốc có thể hỏi bác sĩ của chính mình xem tầm soát ung thư phổi có phù hợp với họ không.

Phơi nhiễm đang giảm, nhưng chưa biến mất

Năm 1970, Hoa Kỳ có 64 nhà máy luyện cốc vận hành hơn 13,000 lò, với khoảng 10,000 công nhân lò luyện cốc. Đến năm 1998, con số đó là 23 nhà máy và khoảng 3,800 lò. Các biện pháp kiểm soát ô nhiễm đã cắt giảm thêm lượng khí thải trong cùng những thập kỷ đó.

Phơi nhiễm chưa biến mất, và nó vượt ra ngoài chính nhà máy luyện cốc. NCI ghi nhận phơi nhiễm nghề nghiệp ở công nhân trong các ngành nhôm, thép, than chì, điện và xây dựng. Chương trình Độc chất học Quốc gia bổ sung rằng những người sống gần các nhà máy luyện cốc và hắc ín than đá có khả năng phơi nhiễm cao. Cả việc hít vào lẫn hấp thu qua da đều được tính.

Khí thải lò luyện cốc là một chất ô nhiễm không khí độc hại được liệt kê theo Đạo luật Không khí Sạch. Chiến lược Độc chất Không khí Đô thị của EPA đã nêu tên chúng trong số 33 chất ô nhiễm gây mối đe dọa lớn nhất cho sức khỏe cộng đồng ở các khu đô thị. Theo luật Superfund, lượng phải báo cáo là 1 pound.

Nguồn

• NCI — Coke Oven Emissions
• NTP Report on Carcinogens, 15th edition — Coke-Oven Emissions profile
• OSHA 29 CFR 1910.1029 — Coke oven emissions
• IARC Monographs Volume 100F — Chemical Agents and Related Occupations