Экология. Промышленная экология

Шорманова К.Ж.

Екибастузский колледж инженерно-технического института имени академика К.И. Сатпаева, Казахстан

Глобальное воздействие ТЭС на экологию

Потребность в электроэнергии растет, но выработка её традиционным способом начиная с момента добычи энергоресурсов и заканчивая процессом утилизации продуктов сгорания, пока ещё приносит неизгладимый вред окружающей среде.

Воздействие технологических процессов или техногенное воздействие на окружающую среду весьма разнообразно и по уровню распространения носит различный характер:

· локальный (на расстоянии вокруг технологического объекта до нескольких единиц и десятков километров);

· региональный (расстояние воздействия достигает сотен и тысяч километров);

· глобальный (воздействие оценивается в масштабе полушария или земного шара).

В локальной зоне наблюдаются максимальные приземные концентрации, значения которых не должны превышать нормативных. Соблюдение нормативов может быть обеспечено: выбором соответствующего места расположения технологического объекта; мощностью объекта; использованием экологически приемлемого оборудования; применением эффективных способов очистки вредных выбросов и сбросов; рассеиванием в атмосфере остаточных выбросов с помощью источника рассеивания.

Региональное загрязнение определяется условиями:

- фоновых концентраций; удельных техногенных нагрузок на окружающую среду; трансграничным переносом выбросов.

Глобальное воздействие определяется:

- изменением климата планеты вызванного нарушением радиационного теплового баланса Земли в результате накопления продуктов сгорания органического топлива в атмосфере и усиления парникового эффекта;

- воздействием техногенных процессов на озоновый слой планеты; уменьшением дебита пресной воды; увеличенным водопотреблением на технологические нужды, т.е. загрязнение сбрасываемой воды, ее тепловое и микробиологическое влияние на водоемы; -уменьшение площади плодородных почв на планете;

- снижение рыбных запасов, запасов флоры и фауны в целом

При этом по возможному воздействию на среду выделяют четыре сферы воздействия:

- атмосферу (внешняя газообразная оболочка Земли с постоянно убывающей концентрацией газов до высоты 1100...1400 км):

• потребление кислорода (в основе современных энергообеспечивающих, металлургических, химических, транспортных технологий лежат процессы горения);

• выброс газов и твердых частиц, полученных при горении;

• тепловое воздействие;

• электромагнитное воздействие;

• ионизация.

- литосферу (твердая внешняя оболочка Земли средней условной мощностью 16 км, включающая и почвенный слой вместе с биоценозом):

• потребление ископаемых;

• выброс на поверхность почвы твердых частиц и жидких стоков.

- гидросферу (прерывиста водная оболочка Земли, включающая поверхностные и подземные воды):

• загрязнение жидкими стоками отходов производств, “кислотных дождей” и т.п.;

• тепловое воздействие с охлаждающей водой;

• радиоактивное воздействие (от АЭС).

- биосферу:

• потребление неископаемых видов энергоносителей (щепа, дрова);

• нарушение биоценозов (биоценоз - это организованная группа популяций растений (фитоценоз), животных (зооценоз) и микроорганизмов (микробиоценоз), живущих во взаимодействии в одних и тех же условиях среды);

• миграции и вымирание животных и растений от различного рода воздействий на них.

Основными видами органического топлива, используемого на ТЭС, являются газ, нефтетопливо (мазут) и твердое топливо (уголь, сланцы, торф, а также отходы деревообработки и др., - главным образом, уголь). При сжигании указанных видов топлива:

· природного газа (по сравнению с другими видами органического топлива является наиболее экологически чистым органическим топливом) - в атмосферу выбрасываются оксиды азота (NO, NO₂), оксиды углерода (СО) и бензопирен (С₂₀Н₁₂);

· угля - добавляются оксиды серы (SO₂ и SO₃), зола, токсичные микроэлементы, а также радиационные составляющие минеральной части;

· мазута - добавляются оксиды ванадия (V₂O₅).

Значительные выбросы в атмосферу имеют место с мощных угольных разрезов, которые включают такие ингредиенты, как пыль, углекислый газ, оксиды азота, а также токсичные выбросы, характерные для взрывных работ и работ мощного карьерного автотранспорта. И хотя выбросы с угольных разрезов носят локальный характер (они затухают в зоне 3...4 км от бортов разреза), их надо суммировать с выбросами близко расположенных от разрезов ТЭС в пределах санитарно-защитной зоны.

Подземные методы разработки угольных месторождений трудны, опасны и вредны для здоровья работающих там людей. Существует также серьезная проблема просадки грунтов, что создает угрозу повреждения коммуникаций и разрушения зданий в угледобывающих районах. Кроме того, потери каменного угля в шахтах составляют 40%.
Также неблагоприятное воздействие, оказывает хранение и складирование угля. Наиболее негативно на окружающую среду влияет хранение угля на открытых складах. Закрытые склады являются более экологически чистыми, однако требуют повышения капитальных затрат.

ТЭС расходуют большую часть воды на охлаждение. Сбрасываемая обратно в водоемы, она приводит к их тепловому загрязнению, что оказывает неблагоприятное влияние на флору и фауну: содержание кислорода в воде уменьшается.

ТЭС ежегодно выбрасывают в отвалы 50 - 70 млн. т золы. Под эти отвалы на каждой станции отводится, а значит, изымается из полезного пользования от 500 до 1000 га земли. Кроме того, многочисленные золоотвалы становятся источниками загрязнения почвенных вод. Использование зольных шлаков в производстве строительных материалов могло бы не только дать ощутимый экономический эффект, но и улучшить экологическую обстановку.

Сточные воды теплоэлектростанций загрязнены легко окисляющимися (т. е. расходующими кислород), а также токсичными веществами, в том числе солями тяжелых металлов, которые накапливаются в иле, попадают в организмы рыб и через цепи питания - в организмы птиц, других животных и человека, становясь причиной тяжелых заболеваний.

Характеристика наиболее опасных загрязняющих веществ

Диоксид серы - загрязнитель атмосферы, бесцветный газ с резким удушливым запахом, хорошо растворим в воде. Он образуется при сжигании ископаемого топлива на предприятиях топливно-энергетического комплекса (мазут, уголь) и в дизельных двигателях, а также при переработке нефти, при получении серной кислоты и др. Загрязнение атмосферы диоксидом серы вызывает кислотные дожди, от которых особенно страдает флора. При содержании его в воздухе 0,23-0,32 мг/м³ хвойные массивы усыхают за 2-3 года.

Диоксид углерода (углекислый газ) - продукт окисления соединений, содержащих углерод. Образуется при дыхании организмов и при сжигании углеродсодержащего топлива. Повышение его концентрации в атмосфере усиливает парниковый эффект. Экологический ущерб от 1 т. выброшенного диоксида углерода оценивается зарубежными специалистами в 10 долларов.

Оксиды азота. Из 6 известных соединений азота и кислорода, в качестве загрязнителей атмосферы значение имеют оксид и диоксид азота, которые образуются при сгорании топлива в промышленности и на транспорте. Соединяясь с тарами воды, они образуют азотистую и азотную кислоты. Последние составляют 1/3 кислотных компонентов в соответствующих дождях. При взаимодействии с углеводородами выхлопных газов оксиды азота образуют фотохимический туман - смог. При высоких концентрациях оксидов азота в атмосфере возможно отравление человека, сопровождающееся отеком легких, изъязвлением слизистых оболочек, головными болями, бессонницей.

Сероводород - весьма токсичный газ, присутствие которого легко определяется по характерному запаху тухлых яиц, проявляющемся уже при безопасном для человека содержании его в атмосфере (0,1 часть на 1 млн. частей). При высоких концентрациях, которые опасны для жизни, человек, напротив, перестает воспринимать его запах. Газ поражает нервную систему, глаза, а при содержании сероводорода 250-500 мл/м³ наступает тяжелое отравление с параличом дыхания и отеком легких. Промышленные источники выделения сероводорода - коксохимия, производство искусственных волокон, газовые выделения угольных шахт, нефтепромыслов, процессы нефтепереработки.

Бензопирен - соединение из группы полициклических ароматических углеводородов, относится к супертоксикантам. Это широко распространенное канцерогенное вещество, присутствующее в газообразных отходах промышленности, выхлопах автомобилей, в табачном дыме, в продуктах сгорания и др. До 40% выбросов бензопирена приходится на черную металлургию, 26% - на бытовое отопление, 16% - на химическую промышленность.

Тяжелые металлы - металлы с удельным весом свыше 4,5 г/см³. Среди них есть и жизненно необходимые для человека (цинк, железо, марганец, медь). По степени опасности для здоровья человека тяжелые металлы относятся к первым трем классам опасности:

I класс: кадмий, ртуть, бериллий, селен, свинец, цинк;

II класс: кобальт, хром, медь, молибден, никель, сурьма;

III класс: ванадий, барий, вольфрам, марганец, стронций.

От электричества, конечно, уже никто не откажется, но действовать в направлении спасения планеты нужно незамедлительно. Именно планеты, так как процесс выработки электроэнергии сказывается глобально. Необходимо больше внимания уделить нетрадиционным способам производства электроэнергии. Для смягчения экологической обстановки, создаваемой выбросами нынешних ТЭС, необходимо повысить степень очистки дымовых газов, используя в частности, различного рода фильтры - электрические, уменьшающие выбросы твердых частиц почти на 99%, воздушно-вакуумные, жидкие (скрубберы).

Литература:

1. Щинников П.А.. Природоохранные технологии на ТЭС и АЭС: конспект лекций. - Новосибирск: НГТУ, Кафедра ТЭС. - 184 с.

2. Пугач Л.И. Энергетика и экология: Учебник. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - 504 с.

3. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России. - М.: Финансы и статистика. 2000. - 672 с.

4. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. - М.: ЮНИТИ, 1998. - 455 с.

5. Винокурова Н.Ф., Трушин В.В. Глобальная экология. - М.: Просвещение, 1998. -270 с.

6. Хван Т.Л., Хван П.Л. Основы экологии. Ростов-на-Дону: Феникс, 2001. - 256 с.

7. Гордон Г. М., Пейсахов И. Л., Пылеулавливание и очистка газов, 2 изд., М., 1968