Вплив підприємств енергетики на навколишнє середовище

В рамках цієї допомоги автор не ставив завдання детальної характеристики впливу окремих галузей промисловості і сільського господарства на навколишнє середовище. Однак вважаємо за необхідне коротко охарактеризувати з цієї точки зору деякі підприємства, зокрема підприємства енергетики, які є обов'язковою ланкою будь-якої природно-промислової системи.

Енергетика - основний рушійний фактор розвитку всіх галузей промисловості, транспорту, комунального та сільського господарства, база підвищення продуктивності праці і добробуту населення. У неї найбільш високі темпи розвитку і масштаби виробництва. Частка участі енергетичних підприємств в забрудненні навколишнього середовища продуктами згоряння органічних видів палива, що містять шкідливі домішки, а також відходами низкопотенциальной теплоти значна. Від типу підприємств енергетики залежить ступінь цього впливу.

Комплексне вплив підприємств теплоенергетики на біосферу в цілому проілюстровано даними табл. 2.3.

Таблиця 23

Комплексне вплив підприємств теплоенергетики на біосферу

Продовження табл. 2.3

Закінчення табл. 23

У теплоенергетиці джерелом масованих атмосферних викидів і великотоннажних твердих відходів є теплоелектростанції, підприємства і установки паросилового господарства, тобто будь-які підприємства, робота яких пов'язана зі спалюванням палива. Як паливо на теплових електростанціях використовують вугілля, нафту і нафтопродукти, природний газ і, рідше, деревину і торф.

При спалюванні твердого палива в атмосферу надходять летюча зола з частками недогоревшей палива, сірчистий і сірчаний ангідриди, оксиди азоту, деяка кількість фтористих сполук, а також газоподібні продукти неповного згоряння палива. Летюча зола в деяких випадках містить крім нетоксичних складових і більш шкідливі домішки. Так, в золі донецьких антрацитів в незначних кількостях міститься миш'як, а в попелі Екибастузського і деяких інших родовищ - вільний діоксид кремнію, в золі сланців і вугілля Кансько-Ачинського басейну - вільний оксид кальцію. Вугілля - найпоширеніше викопне паливо на нашій планеті. Фахівці вважають, що його запасів вистачить на 500 років. Крім того, вугілля поширений по всьому світу більш рівномірно і він економічніший, ніж нафта. З вугілля можна отримати синтетичне рідке паливо. У цього палива є одна незаперечна перевага - у нього вище октанове число, що робить його екологічно чистішим.

При енергетичному використанні торфу має місце ряд негативних наслідків для навколишнього середовища, які виникають через видобуток торфу в широких масштабах. До них, зокрема, відносяться порушення режиму водних систем, зміна ландшафту і грунтового покриву в місцях торфовидобутку, погіршення якості прісної води місцевих джерел і забруднення повітряного басейну, різке погіршення умов існування тварин. Значні екологічні проблеми виникають і в зв'язку з необхідністю перевезення і зберігання торфу.

При спалюванні рідкого палива (мазуту) з димовими газами в атмосферне повітря надходять: сірчистий і сірчаний ангідриди, оксиди азоту, сполуки ванадію, солі натрію, а також речовини, що видаляються з поверхні котлів при чищенні. З екологічної точки зору рідке паливо більш прийнятно. При його використанні повністю відпадає проблема золоотвалов, які займають значні

території, виключають їх корисне використання і є джерелом постійних забруднень атмосфери в районі станції через винесення частини золи вітрами. У продуктах згоряння рідкого палива відсутня летюча зола.

При спалюванні природного газу істотним забруднювачем атмосфери є оксиди азоту. Однак викид оксидів азоту при спалюванні на ТЕС природного газу в середньому на 20% нижче, ніж при спалюванні вугілля. Це пояснюється не властивостями самого палива, а особливостями процесу спалювання. Коефіцієнт надлишку повітря при спалюванні вугілля нижче, ніж при спалюванні природного газу.

Поряд з газоподібними викидами теплоенергетика виробляє величезні маси твердих відходів, до яких відносяться залишки вуглезбагачення, зола і шлаки.

Відходи вуглезбагачувальних фабрик містять 55-60% двоокису кремнію, 22-26% трехокиси алюмінію, 5-12% трехокиси заліза, 0,5-1% окису кальцію, 4-4,5% двоокису калію і двоокису натрію і до 5% вуглецю . Вони надходять у відвали, які пилять, димлять і різко погіршують стан атмосфери і прилеглих територій.

Основну частину викидів теплоелектростанцій становить вуглекислий газ - близько 1 млн тонн. Зі стічними водами теплової електростанції щорічно видаляється 66 т органічних речовин, 82 т сірчаної кислоти, 26 т хлоридів, 41т фосфатів і майже 500 т зважених часток. Зола електростанцій часто містить підвищені концентрації важких, рідкісноземельних і радіоактивних речовин.

Якщо врахувати, що подібна електростанція активно працює кілька десятиліть, то її вплив на навколишнє середовище цілком можна порівняти з дією вулкана. Але якщо останній зазвичай викидає продукти вивержень в великих кількостях разово, то електростанція робить це постійно. За десятки тисячоліть вулканічна діяльність не змогла скільки-небудь помітно вплинути на склад атмосфери, а господарська діяльність людини за якісь 100-200 років зумовила величезні зміни за рахунок спалювання викопного палива і викидів парникових газів зруйнованими і деформованими екосистемами.

Коефіцієнт корисної дії теплоенергетичних установок становить всього 30-40%, тобто велика частина палива спалюється марно. Отримана енергія, в свою чергу, тим чи іншим способом перетворюється в теплову, крім хімічного в біосферу надходить і потепління. Відходи енергетичних об'єктів у вигляді газової, рідкої і твердої фази розподіляються на два потоки: один викликає глобальні зміни, а інший - регіональні і локальні. Таким чином, енергетика і спалювання викопного палива є джерелом основних глобальних змін в біосфері.

Особливе місце серед підприємств енергетики займають гідроелектростанції (ГЕС). Найважливіша особливість гідроенергетичних ресурсів але порівняно з паливно-енергетичними - їх безперервна поновлювані. Відсутність потреби в паливі для ГЕС визначає низьку собівартість одержуваної електроенергії. Тому спорудження ГЕС, незважаючи на значні питомі капіталовкладення на 1 кВт енергії і тривалі терміни будівництва, надавалося і надається велике значення, особливо коли це стосується енергоємних виробництв.

Незважаючи на відносну дешевизну енергії, частка гідроенергоресурсів в загальному балансі поступово знижується, що пов'язано, в основному, з великою територіальної ємністю рівнинних водосховищ і потужним впливом на екосистеми. Комплексний вплив підприємств гідроенергетики на навколишнє середовище проілюстровано даними табл. 2.4.

Як вже говорилося, однією з найважливіших причин зменшення частки енергії, одержуваної на ГЕС, є потужний вплив всіх етапів будівництва та експлуатації гідроспоруд на навколишнє середовище. Одним з найбільш несприятливих впливів на навколишнє середовище є відчуження значних площ заплавних родючих земель під водосховища. Значні площі землі поблизу водоймищ відчувають підтоплення в результаті підвищення рівня фунтових вод. Ці землі, як правило, переходять в категорію заболочених. У рівнинних умовах підтоплені землі можуть становити 10% і більше від затоплених. Знищення земель і, отже, екосистем відбувається також у результаті їх руйнування водою при формуванні берегової лінії. Ці процеси зазвичай протікають десятиліттями, мають наслідком переробку великих мас грунтів, забруднення вод, замулення водосховищ. Таким чином, будівництво водосховищ викликає порушення гідрологічного режиму річок, властивих їм екосистем і видового складу населення водойм.

Таблиця 2.4

Комплексний вплив підприємств гідроенергетики на навколишнє середовище

Продовження табл. 2.4

Закінчення табл. 2.4

У водосховищах різко посилюється прогрівання вод, що сприяє втраті кисню, "цвітіння" і іншим процесам, пов'язаним з тепловим забрудненням. Теплове забруднення, накопичення біогенних речовин створює умови для заростання водойм і інтенсивного розвитку водоростей, в тому числі і отруйних синьо-зелених. З цих причин, а також внаслідок повільної обновляемости вод знижується їх здатність до самоочищення.

Погіршення якості води веде до загибелі багатьох її мешканців. Зростає захворюваність рибного стада, особливо поражаемость гельмінтами. Знижуються смакові якості риби.

Порушуються шляху міграції риб, руйнуються кормові угіддя, нерестовища. Наприклад, Волга багато в чому втратила своє значення як нерестовище для осетрових Каспію після будівництва на ній цілого каскаду ГЕС.

В результаті перекриті водоймищами річкові системи з транзитних перетворюються в транзітноаккумулятівние. Крім біогенних речовин тут акумулюються важкі метали, радіоактивні елементи і багато отрутохімікати з тривалим періодом життя. Накопичення токсичних речовин робить неможливим використання територій, займаних водоймищами, після їх ліквідації.

Водосховища помітно змінюють клімат регіону, впливаючи на атмосферні процеси. Випаровування з поверхні водоймищ перевищує випаровування з такою ж поверхні суші в десятки разів. З підвищенням випаровування знижується температура повітря, збільшується кількість туманів. Різниця теплових балансів водоймищ та прилеглій суші обумовлює формування місцевих вітрів типу бризів. Всі супутні цьому явища сприяють зміні екосистем, що призводить до необхідності в ряді випадків змінювати напрямок сільськогосподарського виробництва.

Ядерна енергетика в даний час може розглядатися як найбільш перспективна. Це пов'язано як з відносно великими запасами ядерного палива, так і зі щадним впливом на навколишнє середовище. До переваг також відноситься можливість будівництва АЕС, не прив'язуючись до родовищам ресурсів, оскільки їх транспортування не вимагає істотних витрат в зв'язку з малими обсягами. Відомо, що 0,5 кг ядерного палива дозволяє отримати стільки ж енергії, скільки спалювання 1000 т кам'яного вугілля.

Відомо також, що процеси, що лежать в основі отримання енергії на АЕС (реакції поділу ядер атомів) набагато більш небезпечні, ніж процеси горіння. Саме тому ядерна енергетика вперше в історії розвитку промисловості реалізує принцип максимальної безпеки при максимально можливої ​​продуктивності.

Багаторічний досвід роботи АЕС у всіх країнах показує, що вони не роблять помітного впливу на навколишнє середовище в нормальних умовах експлуатації. Атомна енергетика по всім значимим показниками має переваги в порівнянні з енергетикою на органічному паливі (табл. 2.5).

При нормальній роботі АЕС викиди радіоактивних елементів в навколишнє середовище вкрай незначні. У середньому вони в 2-4 рази менше, ніж від ТЕС аналогічної потужності.

Таблиця 2.5

Вплив електростанцій на навколишнє середовище в залежності від використовуваного палива

До моменту аварії на Чорнобильській АЕС (травень 1986 г.) 400 енергоблоків, що працювали в світі і давали більше 17% електроенергії, збільшили природний фон радіоактивності не більше, ніж на 0,02%. Після 1986 р головну екологічну небезпеку АЕС стали пов'язувати з можливістю аварії. Така можливість невелика, але вона не виключається.

В результаті аварії на Чорнобильській АЕС радіоактивного зараження піддалася територія в радіусі більше 2000 км, яка охопила понад 20 держав. В межах колишнього СРСР постраждало 11 областей, де проживало 17 млн чоловік. Загальна площа забруднених територій перевищила 8 млн га або 800 000 км ² .

Після Чорнобильської аварії в багатьох державах на вимогу громадськості були тимчасово припинені або згорнуті програми будівництва АЕС, однак атомна енергетика продовжувала розвиватися в 32 країнах. Зростаюча потреба в енергії, що розвивається промисловості і сільського господарства, вкрай небезпечні впливу на атмосферу двоокису вуглецю та інших шкідливих для навколишнього середовища і людини продуктів горіння органічного палива є потужним стимулом для вдосконалення наявних і розробки сучасних способів підвищення безпеки АЕС на етапах будівництва, введення в дію та експлуатації.

Будівництво АЕС має здійснюватися на відстані 30-35 км від великих міст. Ділянка повинна добре провітрюватися, під час наведення не затоплятися. Навколо АЕС передбачають місце для санітарно-захисної зони, в якій забороняється проживання населення.

Головне завдання в проблемі забезпечення безпеки АЕС полягає в тому, щоб надійно локалізувати осколки ділення і продукти їх радіоактивного розпаду як при нормальній експлуатації, так і при можливих аваріях, пов'язаних з пошкодженням обладнання, несправностями в системі управління, помилковими діями обслуговуючого персоналу або стихійними лихами.

У загальних випадках таких бар'єрів зазвичай чотири, останній з яких (четвертий) - це спеціальні захисні оболонки, що виключають забруднення атмосфери при розущільненими корпусу реактора або контуру циркуляції теплоносія. Захисні оболонки - це суцільні залізобетонні або металеві споруди, розраховані на зниження тиску, утримання радіоактивної пари і вловлювання радіоактивних продуктів в разі максимальної проектної аварії. На АЕС з водяним теплоносієм основне джерело радіоактивності - вода першого контуру, в яку проникають осколки ділення і активовані продукти корозії конструкційних матеріалів. Тому все радіоактивне обладнання АЕС має бути оточене біологічної захистом, знижує потужність нейтронного і гамма-випромінювання до допустимого рівня.

Низькі рівні радіоактивних викидів забезпечуються досконалою технологією фільтрації. Радіоактивні гази направляються в систему очищення, що складається з аерозольних, вугільних фільтрів і газгольдерів, де вони витримуються до повного розпаду короткоживучих радіонуклідів і тільки потім скидаються в атмосферу. У місці викиду газів постійно проводиться вимірювання їх кількості і радіоактивності. Радіаційна обстановка контролюється на різних удалениях в радіусі до 60 км від АЕС. Служба зовнішньої дозиметрії на всіх постах проводить відбір проб повітря, грунту, води, рослинності і т.д.

На АЕС передбачаються заходи для повного виключення скидання стічних вод, забруднених радіоактивними речовинами. У водойми дозволяється відводити тільки строго певну кількість очищеної води з концентрацією радіонуклідів, що не перевищує допустимий рівень для питної води. У розрахунку на одиницю виробленої енергії АЕС скидає в навколишнє середовище більше теплоти, ніж ТЕС при аналогічних умовах. Тому для зменшення ступеня енергетичного забруднення біосфери для АЕС велике значення має розробка методів ефективного використання скидної теплоти.

Оцінюючи перспективи розвитку світової атомної енергетики, більшість авторитетних міжнародних організацій, пов'язаних з дослідженням глобальних паливно-енергетичних проблем, передбачає, що після 2010-2020 рр. в світі знову зросте потреба в широкому будівництві АЕС. За реалістичного варіанту прогнозується, що в середині XXI ст. близько 50 країн матимуть атомною енергетикою. При цьому передбачається, що до 2020 р загальна встановлена ​​електрична потужність зросте майже вдвічі - до 570 ГВт, а до 2050 р - до 1100 ГВт.