Влияние энергетики на окружающую среду

31.1. Экологические проблемы тепловой энергетики.

31.2. Экологические проблемы гидроэнергетики.

31.3. Экологические проблемы ядерной энергетики.

В настоящее время энергетические потребности обеспечиваются в основном за счет трех видов энергоресурсов: органического топлива, воды и атомного ядра.

За счет сжигания топлива (включая дрова и другие биоресурсы) в настоящее время производится до 80-85 % электроэнергии. При этом в промышленно развитых странах нефть и нефтепродукты используются в основном для обеспечения нужд транспорта.

В мировом масштабе гидроресурсы обеспечивают получение около 5-6 % электроэнергии, атомная энергетика даёт 15-18 % электроэнергии.

31.1. Экологические проблемы тепловой энергетики

Сжигание топлива - не только основной источник энергии, но и важнейший поставщик в среду загрязняющих веществ. Тепловые электростанции в наибольшей степени «ответственны» за усиливающийся парниковый эффект и выпадение кислотных осадков. Они, вместе с транспортом, поставляют в атмосферу основную долю техногенного углерода (в основном в виде СО₂), около 50 % двуокиси серы, 35 % - окислов азота и около 35% пыли. Имеются данные, что тепловые электростанции в 2-4 раза сильнее загрязняют среду радиоактивными веществами, чем АЭС такой же мощности.

В выбросах ТЭС содержится значительное количество металлов и их соединений. При пересчете на смертельные дозы в годовых выбросах ТЭС мощностью 1 млн. кВт содержится алюминия и его соединений свыше 100 млн. доз, железа-400 млн. доз, магния -1,5 млн. доз. Летальный эффект этих загрязнителей не проявляется только потому, что они попадают в организмы в незначительных количествах. Это, однако, не исключает их отрицательного влияния через воду, почвы и другие звенья экосистем.

Можно считать, что тепловая энергетика оказывает отрицательное влияние практически на все элементы среды, а также на человека, другие организмы и их сообщества. В обобщенном виде эти воздействия представлены в таблице 31.1.

Таблица 31.1 - Влияние теплоэлектростанций на окружающую среду и биосферу

Технологический процесс	Влияние на элементы среды и биоту
воздух	почвы и грунты	воды	экосистемы и человека

Добыча топлива:
-жидкое (нефть) и в виде газа	Углеводородное загрязнение при испарении и утечках	Повреждение или уничтожение почв при разведке и добыче топлива, передвижениях транспорта и т.п.; загрязнение нефтью, техническими химикатами, металлом и другими отходами	Загрязнение нефтью в результате утечек, особенно при авариях и добычах со дна водоёмов, загрязнение технологическими химреагентами и другими отходами; разрушение водоносных структур в грунтах, откачка подземных вод их сброс в водоёмы	Разрушение и повреждение экосистем в местах добычи и при обустройстве месторождений (дороги, линии электропередач, водопроводы и т.п.), загрязнение при утечках и авариях, потеря продуктивности, ухудшение качества продукции. Воздействие на человека в основном через биопродукцию (особенно гидробионтов)
-твёрдое: (угли, сланцы, торф и т.п.)	Пыль при взрывных и других работах, продукты горения терриконов и т.п.	Разрушение почв и грунтов при добыче открытыми методами (карьеры), просадки рельефа, разрушение грунтов при шахтных методах добычи	Сильное нарушение водоносных структур, откачка и сброс в водоёмы шахтных, часто высоко-минерализиро-ванных, железистых и других вод	Разрушение экосистем или их элементов, особенно при открытых способах добычи, снижение продуктивности, воздействие на биоту и человека через загрязненные воздух, воду и пищу. Высокая степень заболеваемости, травматизма и смертности при шахтных способах добычи
Транспортировка топлива	Загрязнение при испарении жидкого топлива, потере газа, нефтью, пылью от твёрдого топлива	Загрязнение при утечках, авариях, особенно нефтью	Загрязнение нефтью в результате потерь и при авариях	В основном через загрязнение вод и гидробионтов
Работа электростанций на твёрдом топливе	Основные поставщики углекислого газа, сернистого ангидрида, окислов азота, продуктов для кислых осадков, аэрозолей, сажи, загрязнение радиоактивными веществами, тяжелыми металлами	Разрушение и сильное загрязнение почв вблизи предприятий (техногенные пустыни), загрязнение тяжелыми металлами, радиоактивными веществами, кислыми осадками; отчуждение земель под землеотвалы, другие отходы	Тепловое загрязнение в результате сбросов подогретых вод, химическое загрязнение через кислые осадки и сухое осаждение из атмосферы, загрязнение продуктами вымывания биогентов и ядовитых веществ (алюминий) из почв и грунтов	Основной агент разрушения и г-бели экосистем, особенно озер и хвойных лесов (обеднение видового состава, снижение продуктивности, разрушение хлорофилла, вымывание биогенов, повреждение корней и т.п.). Эвтрофикация вод и их цветение. На человека через загрязнение воздуха, воды, продуктов питания, разрушение природы, строений, памятников и т.п.
Работа электростанций на жидком топливе	То же, но в значительно меньших масштабах	То же, но в значительно меньших масштабах	Тепловое загрязнение, как для твёрдого топлива, остальные в значительно меньших масштабах	То же, но в значительно меньших масштабах

Воздействие окружающую среду при использовании твёрдого топлива:

1. Выбросы мелких частиц золы. Добываемый в Украине уголь характеризуется высокой зольностью – 39,7…39,9 % (данные 2011 года). Он перерабатывается на обогатительных фабриках, так как по требованиям энергетиков зольность угля не должна превышать 27 %. Зольность угля в Великобритании в соответствии с законодательством - 22%, в США - 9%.

2. В выбросах угольных ТЭС содержатся также окислы кремния и алюминия. Эти абразивные материалы способны разрушать легочную ткань и вызывать такое заболевание, как силикоз, которым раньше болели шахтеры. Сейчас случаи заболевания силикозом регистрируются у детей, проживающих вблизи угольных ТЭС.

Для избегания предельных концентраций SO_X и NO₂ в местах расположения станций строятся высокие выхлопные трубы - до 320 - 350 м.

6. Выбросы канцерогенного вещества бензопирен. С его действием связано увеличение онкологических заболеваний.

7. Складирование золы и шлаков – золоотвалы. Для этого требуются значительные территории, которые долгое время не используются, а также являются очагами накопления тяжелых металлов и повышенной радиоактивности. Тяжёлые металлы и радиация попадают в окружающую среду, либо воздушным путём, либо с грунтовой водой.

8. ТЭС загрязняют водоёмы, сбрасывая в них тёплую воду, в результате чего происходит цепная реакция, водоём зарастает водорослями, в нём нарушается кислородный баланс, что в свою очередь несёт угрозу жизни всем его обитателям.

При сжигании жидких топлив (мазута) с дымовыми газами в атмосферный воздух поступают сернистый и серный ангидриды, оксиды азота, газообразные и твёрдые продукты неполного сгорания топлива, соединения ванадия, солей натрия, а также вещества, удаляемые с поверхности котлов при чистке.

При сжигании г аза существенным загрязнителем атмосферы остаются окислы азота.