Локальные и глобальные загрязнения окружающей среды различного вида электростанциями

в). Выпадение на поверхности  в виде твёрдых частиц и жидких растворов продуктов выброса  в атмосферу, в том числе: кислот и кислотных остатков, металлов и  их соединений, канцерогенных веществ.

г). Выбросы непосредственно  на поверхность суши и воды продуктов  сжигания твёрдых топлив(зола, шлаки), а также продуктов продувок, очистки поверхностей нагрева (сажа, зола).

д). Выбросы на поверхность  воды и суши твёрдых топлив при  транспортировке, переработке, перегрузке.

е). Выбросы твёрдых и  жидких радиоактивных отходов, характеризуемых  условиями их распространения в  гидросфере и литосфере.

ж). Выбросы теплоты, следствиями  которых могут быть: постоянное локальное  повышение температуры в водоёме, временное повышение температуры, изменение условий ледосостава, зимнего гидрологического режима, изменение условий паводков, изменение распределения осадков, испарений, туманов.

з). Создание водохранилищ в долинах рек или с использованием естественного рельефа поверхности, а также создание искусственных прудов-охладителей, что вызывает: изменение качественного и качественного и количественного состава речных стоков, изменение гидрологии водного бассейна, увеличения давления на дно, проникновение влаги в разломы коры и изменение сейсмичности, изменение условий рыболовства, развития планктона и водной растительности, изменение микроклимата, изменение условий отдыха, спортивных занятий, бальнеологических и других факторов водной среды.

и). Изменение ландшафта  при сооружении разнородных теплоэнергетических  объектов, потребление ресурсов литосферы, в том числе: вырубка лесов, изъятие  из сельскохозяйственного оборота  пахотных земель, лугов, взаимодействие берегов с водохранилищами.

к). Воздействие выбросов, выносов и изменение характера  взаимодействия водных бассейнов с  сушей на структуру и свойства континентальных шлейфов.

Примесные загрязнения могут  суммарно воздействовать на естественный круговорот и материальные балансы  тех или иных веществ между  атмосферой, гидросферой и литосферой.

Из анализа общих схем взаимодействия теплоэнергетических  установок с окружающей средой, следует, что основным фактором взаимодействия ТЭЦ и ТЭС с водной средой является потребление воды системами технического водоснабжения, в том числе безвозвратное  потребление воды. Основная часть  расхода воды в этих системах на охлаждение конденсаторов паровых  турбин. Остальные потребители технической  воды (системы золо- и шлакоудаления, химводоочистки, охлаждения и промывки оборудования) потребляют 7% общего расхода воды, являясь при этом , основным источником примесного загрязнения.

АЭС воздействуя на водный бассейн, в то же время влияют на некоторые растения и вещества (растворённые в воде и содержащиеся в данных отложениях), некоторые из них накапливают радиоактивные изотопы в концентрациях, на несколько порядков превышающих равновесные в окружающей воде. При существующих условиях воздействия ядерной теплоэнергетики на гидросферу (и методах контроля выбросов) освоенные типы ядерных теплоэнергетических установок не представляют собой угрозы нарушения локальных и глобальных равновесных процессов в гидросфере и её взаимодействие с другими оболочками Земли (за исключением аварийных ситуаций, вызывающих загрязнение окружающей среды радиоактивными веществами). Все другие виды воздействия АЭС на гидросферу и литосферу, не связанные с радиоактивностью (влияние систем водоснабжения, фильтров), качественно не отличаются от аналогичных воздействий ТЭС и ТЭЦ.

Учёными доказано, что основными  видами примесных выбросов энергетических объектов, поступающими на поверхность  гидросферы и литосферы , являются твёрдые частицы, выносимые в атмосферу дымовыми газами и оседающие на поверхность (пыль, зола, шлаки), а также горючие компоненты продуктов обогащения, переработки и транспортировки топлив. Весьма вредными загрязнениями поверхности гидросфер и литосфер является жидкое топливо, его компоненты и продукты его потребления и разложения.

Выбросы теплоты являются одним из основных факторов взаимодействия теплоэнергетических объектов с  окружающей средой, в частности с  атмосферой и гидросферой. Выделение  происходит на всех стадиях преобразования химической энергии органического  вещества или ядерного топлива для  выработки тепловой энергии. Большая часть теплоты, получаемой охлаждающей водой в конденсаторах паровых турбин, передаётся в водоёмы, водотоки, а оттуда в атмосферу (t воды в месте сброса нагретой воды повышается, что ведёт к повышению средней.

Температуры поверхности  водоёма, атмосферный воздух над  теплоэнергетической установкой повышается, вследствие энергии, выделенной этой установкой в атмосферу).

Современные представления  о допустимых условиях загрязнения  атмосферы, воды, земных ландшафтов основаны на сведении о вредном воздействии  веществ на здоровье людей, животных, на растительность, на материальные ценности. Всемирной организацией по вопросам здравоохранения при ООН в 1963 году рекомендовано определение  критерия чистоты воздуха (предельно  допустимая концентрация вредных веществ  ПДК) по четырём уровням:

Уровень №1. -Невозможно обнаружить прямое или косвенное влияние  на человека, животных или растительность.

Уровень №2. -Возможно раздражение  органов чувств, вредное воздействие  на растительность, уменьшение прозрачности воз духа.

Уровень №3. -Нарушение жизненно важных функций и возникновение  хронических заболеваний у человека и животных.

Уровень №4. -Возникновение  острых заболеваний, ведущих к гибели людей и животных.

Изменения в окружающей среде  под влиянием антропогенных воздействий.

Естественное ограничение  процессов, определяющих механизмы  саморегулирования окружающей среды, неизбежно ведёт к накоплению результатов антропогенных воздействий. В результате этого происходит изменение  тех или иных характеристик окружающей среды.

Изменения в атмосфере: рост содержания углекислого газа (СО2) (пропорционален росту потребления органического топлива), концентрации водяного пара, уменьшения озонового слоя (вследствие воздействия фреонов), и как следствие всему этому - изменение состава атмосферы, сто отражается на её прозрачности, ведущее к изменению температуры по сравнению с естественным уровнем.

Изменения в гидросфере и  литосфере (так как они тесно  взаимосвязаны, то изменения в них  рассматриваются совместно), образование  водохранилищ и новых русел сопровождается изъятием земель и ускоренной водной эрозией почв, смывом прилегающих  слоёв, размыванием, что в свою очередь  ведёт к загрязнению водоёмов водотоков, изменению теплового  режима гидросферы, равновесного состава  и других, уже рассматриваемых  ранее, шероховатость поверхности  литосферы, изменение её теплового  режима и теплообмена поверхности (из-за осушения болот, расчистки лесов, разработки шахт, асфальтирования дорог), изменение состава атмосферного воздуха ведёт к изменения взаимодействия воздуха с растительным покровом литосферы и условий жизнедеятельности биосферы, одним из последних воздействий является изменение сейсмичности, а также радиационной обстановки биосферы, накопление в организме человека твёрдых частиц.

В результате промышленной деятельности человека в области  производства тепловой энергии в  окружающей среде наблюдается целый  ряд существенных изменений. Вот  лишь некоторые из них, особо ощутимые:

1. Наличие частиц, являющихся  ядрами конденсации в 10 раз  больше.

2. Наличие в воздухе  газовых примесей увеличено 5-25 раз. 

3. Количество облаков  увеличивается на 5-10%.

4. Количество туманов  зимой на 100% больше, летом на 30%.

5. Число осадков в различные  периоды года на 5-10% больше.

6. Относительная влажность  уменьшена летом на 2%, зимой на 8%.

7. Солнечное излучение  уменьшено 3-20%.

8. Температура повышается  на 1-2 градуса Цельсия. 

9. Скорость ветра 5-30% больше.

Способы снижения загрязняющих выбросов.

При сжигании выбросов соединений серы, при сжигании органического  топлива, принципиально существуют два подхода: сероочистка дымовых  газов и удаление серы из топлива  до его сжигания. Существуют следующие  методы: известняковый, известковый, двухцикличный щелочной, каталитического окисления, газификации топлив, пиролиз.

Снижение выбросов твёрдых  частиц с продуктами сгорания ведётся  с помощью следующих способов: использование золоуловителей (инерционные  или мокрые), тканевых и электрофильтров.

Снижение загрязняющих выбросов АЭС: создание специализированных систем по обезвреживанию и удалению радиоактивных  отходов (коагуляция, выпарка, сорбция  на ионообменных смолах).

Одним из способов снижения вредных воздействий энергоустановки  на окружающую среду является совершенствование  её тепловых схем, развитие теплофикации (одновременная выработка тепла  и энергии), укрупнение установок  теплоэнергетики, использование вторичных  энергетических ресурсов, внедрение  новых термодинамических циклов, развитие систем аккумуляции энергии, использование возобновляемых источников энергии (солнечная, электростанции, геотермальная  энергия).

 

Теплоэнергетические комплексы, как источники загрязнения  окружающей среды

 

Серьезным источником загрязнения  окружающей среды являются теплоэнергетические  комплексы (ТЭК), в том числе, ТЭС  и ТЭЦ. Современные ТЭК обычно включают системы сероочистки и азотоочистки дымовых газов, системы термической и плазмотермической подготовки и газификации угля, парогазовые схемы, энергохимические комплексы, системы утилизации теплоты уходящих газов, газотурбинные и (или) паротурбинные надстройки.  

 

Доля теплоэнергетических  комплексов (ТЭК) и ТЭС  
в воздействии на окружающую среду России.

Факторы	Отрасли ТЭК,%	Из них электротепло-  энергетика, %
Парниковые газы	36.0	33.5
Токсичные газы и зола	44.0	28.0
Отчуждение земель	10.5	9.4
Забор свежей воды	25.5	24.5
Сброс сточных вод	36.0	33.5

 

    В то же время, несмотря  на меры по защите от вредных  выбросов, современные теплоэнергетические  объекты являются крупными комплексами,  которые имеют разностороннее  влияние на многие сферы жизни  и деятельности общества (табл. 5.1). Масштабы этого воздействия – огромны. Помимо долгоживущих радионуклидов (см. ниже) опасными компонентами их дымовых газов (особенно угольных ТЭС) являются твердые частицы, диоксид серы, окислы азота и углекислый газ. Кроме того, в дымовых газах содержатся ароматические углеводороды канцерогенного воздействия, пары соляной и плавиковой кислот, токсичные металлы.

Радиоактивное загрязнение  среды ископаемыми углеводородами   

 Так исторически сложилось,  что в общественном сознании  сформировалось неадекватное восприятие  техногенных рисков различной  природы. В настоящее время  существует устойчивый стереотип,  согласно которому основными  источниками поступления естественных  радионуклидов (ЕРН) на поверхность  Земли считаются урановые рудники  и атомный энергетический комплекс  с его ядерными реакторами. 
    Однако более детальное знакомство с проблемой свидетельствует о том, что атомная энергетика в современном мире дает всего лишь не более 0.1% от всей дозы облучения людей на Земле. На порядок больше вклад в радиоактивное облучение привносят выбросы ТЭС и ТЭЦ, работающих на органическом топливе – угле, сланце, нефти, которые, наряду с другими энергетическими предприятиями, работающими на этом же топливе, являются самым мощным источником поступления радионуклидов (РН), и в частности радона, в атмосферу. Так, по данным многочисленных исследований, выбросы газообразных радиоактивных изотопов ²²⁰Rn и ²²²Rn, не улавливаемых действующими системами очистки ТЭС, составляют в среднем за год около 6∙10¹⁰ Бк/ГВт (эл.). К этому следует добавить, что согласно проведенной оценке, количество извлекаемых при добыче угля ЕРН в Российской Федерации превышает количество извлекаемых ЕРН при эксплуатации урановых месторождений. При сжигании угля, даже у современных ТЭС, работающих на угле с содержанием золы не более 10 % и оборудованных фильтрующей системой, позволяющей задерживать 97.5 % золы, РН практически полностью попадают во внешнюю среду. В результате, удельная активность выбросов ТЭС в 5-10 раз выше, чем для АЭС. 

Парниковый эффект

Среди экологических проблем, связанных, с развитием энергетики, самой угрожающей является проблема сильного потепления. Климат определяет большинство экологических процессов, имеющих решающее значение для благосостояния населения. Углекислый газ, накапливающийся в атмосфере в результате сжигания ископаемого топлива, создает условие для возникновения парникового эффекта и изменения климата. Тревога международной общественности по этому поводу постоянно звучит в заявлениях конференций метеорологов, океанологов и представителей других областей геонаук.

Проблемы загрязнения  окружающей среды и опасности  эксплуатации энергопроизводящего  оборудования, бывшие до сих пор  локальными, принимают региональный или глобальный характер.

Способность окружающей среды  поглощать газовые выбросы и  другие отходы энергетики не беспредельна, ее можно отнести к так называемым ограниченным ресурсам. Эта ограниченность материализуется в двух видах  расходов на окружающую среду. "Внешние" расходы общество несет из-за разрушения окружающей среды, но они не отражаются на денежных счетах потребителей и  производителей энергии. "Внутренние" расходы - это увеличение денежных издержек в связи с теми или иными  мерами органов охраны окружающей среды, принимаемыми для снижения "внешних" расходов.