Как влияет энергетика на окружающую среду. Влияние электроэнергетики на окружающую среду. Влияние на водные ресурсы

Энергетика является важнейшей отраслью хозяйства, без которой невозможна деятельность человека вообще. Любое производство требует затрат , поэтому человек издавна озабочен поисками ее источников.

Главным источником энергии на Земле является . Но солнечную энергию трудно преобразовать в формы, удобные для использования, хотя электростанции (гелиостанции) существуют в некоторых странах с большим количеством солнечных дней в году. Такие станции действуют и в космосе; применяют солнечные батарейки и для работы счетных машин, однако доля использования в настоящее время мала, и стоит задача расширения использования этой энергии, так как она является неисчерпаемым природным ресурсом.

Солнечная энергия относится к нетрадиционным видам используемой энергии. К нетрадиционным относят также , гейзеров, морских и , приливно-отливную и геотермальную энергии. Эти виды энергии человечеству еще предстоит освоить, тем более что они являются неисчерпаемыми энергетическими ресурсами.

Человечество в своей деятельности использует тепловую и электрическую энергии, полученные или за счет сжигания разных видов топлива (теплоэлектроцентрали - ТЭЦ), или за счет использования энергии рек (гидроэлектростанции - ГЭС), или атомной энергии распада ядер тяжелых изотопов (атомные электростанции - АЭС).

Теплоэлектростанции (ТЭС) в качестве топлива применяют природный и попутный газ, продукты переработки (мазут и другое жидкое топливо), каменный и бурый угли, торф (твердое топливо).

При сгорании газа выделяется наименьшее количество вредных загрязнителей, поэтому газообразное топливо считается наиболее экологически чистым.

Сгорание жидкого и твердого видов топлива сопровождается образованием вредных газов (диоксида серы и оксидов азота), возможно образование пылевых аэрозолей, получается зола. ТЭС являются вторым после автотранспорта загрязнителем . Зола, получающаяся после сжигания жидкого и особенно твердого топлива, является многотоннажным отходом энергетики и требует обязательной утилизации.

АЭС с точки зрения загрязнения атмосферы являются более экологичными, чем ТЭС, но из-за возможности радиационного заражения среды - самый опасный в экологическом отношении вид производства.

Очень остро стоит вопрос с обезвреживанием отходов атомного топлива и эта проблема в настоящее время практически не решена, так как захоронение радиоактивных отходов в могильниках не является экологически грамотным способом их утилизации и обезвреживания отходов, поскольку их действие не уничтожается, а при нарушении могильника возможно заражение природной среды.

ГЭС практически не загрязняют среду обитания различными вредными отходами, но при их строительстве происходит сильное разрушение природных биогеоценозов, затопление больших территорий, изменение микроклимата региона, создаются препятствия для осуществления жизнедеятельности многих организмов (например, рыбы не могут достичь мест своего нереста, звери лишаются привычных мест обитания и т. д.). Экономические и социальные затраты на строительство ГЭС далеко не всегда оказываются оправданы.

Значительным экологическим загрязнением является поток электромагнитных излучений, возникающих при передаче электроэнергии на большие расстояния высоковольтными линиями электропередач. Эти излучения оказывают большое отрицательное влияние и на человека, и на животных.

Нормальное функционирование ТЭС, АЭС, ГЭС связано с использованием транспортных средств, поэтому природная среда загрязняется и за счет работы этих средств. Велико тепловое загрязнение различными предприятиями энергетики. Вносят свой вклад эти предприятия и в шумовые, и в вибрационные загрязнения.

Краткое рассмотрение влияния энергетики на окружающую природную среду показывает, что и для этой отрасли важна природоохранная деятельность.

Обзор природоохранных мероприятий в энергетике

Целый ряд процессов, применяемых в энергетике, на современном этапе не может быть рационально реализован с точки зрения правильных экологических решений. Так, строительство ГЭС всегда будет сопровождаться отторжением территорий, их затоплением, гибелью биогеоценозов. Но при этом есть возможность четкого учета всех мероприятий по более тщательной подготовке затопляемых территорий и оптимальному использованию ресурсов этих территорий.

Как и в других отраслях промышленности, важным является комплексное использование сырья и отходов. Так, твердые отходы (золы) ТЭС находят применение в строительстве и сельском хозяйстве. Важна задача полного улавливания отходящих газов ТЭС с целью утилизации оксидов азота и серы для получения из них соединений серы и азота для дальнейшего их применения в других отраслях хозяйства.

Важнейшими природоохранными действиями в области энергетики является освоение других видов энергии, являющихся нетрадиционными и более безопасными с экологической точки зрения. Ярким примером такого освоения источников энергии является энергетика Исландии, основанная на применении тепловой энергии горячей воды гейзеров. Перспективным является способ добычи тепловой энергии за счет бурения скважин и вывода на поверхность горячих вод с больших глубин . Но в настоящее время это экономически недостижимо из-за сложностей технических решений.

На заре цивилизации широко использовалась энергия ветра, но в связи с развитием энергетики за счет сжигания топлива эта отрасль утратила свое значение, но теперь ее возрождают вновь из-за усложнения экологической обстановки на Планете.

К сожалению, не покат решения проблемы уменьшения загрязнений среды электромагнитными излучениями - увеличение расстояния нахождения человека от линий электропередач не снижает отрицательного воздействия ЛЭП. Необходимо искать пути переноса электроэнергии другими способами либо обеспечивать энергией тот или иной объект локализованными методами.

Важным (опосредованным) природоохранным мероприятием является оптимизация расхода электрической и тепловой энергии. Человек часто «греет улицу». Необходимо совершенствовать теплоизоляцию, что приведет к экономии энергии, а вместе с этим уменьшит необходимость выработки энергии, что в свою очередь будет способствовать улучшению экологической ситуации.

Чем потенциально опасны атомные электростанции?

Воздействие АЭС на окружающую среду при соблюдении технологии строительства и эксплуатации может и должно быть значительно меньше, чем других технологических объектов: химических предприятий, ТЭЦ. Однако радиация в случае аварии – один из опасных факторов для экологии, человеческой жизни и здоровья. В этом случае выбросы приравниваются к возникающим при испытании ядерного оружия.

Каково воздействие АЭС в нормальных и нештатных условиях, можно ли предотвратить катастрофы и какие меры принимаются для обеспечения безопасности на ядерных объектах?

Развитие и значение атомных электростанций

Первые исследования по ядерной энергетике пришлись на 1890-е гг., а строительство крупных объектов началось с 1954 г. Атомные электростанции возводятся для получения энергии путем радиоактивного распада в реакторе.

Сейчас используются такие типы реакторов третьего поколения:

• легководные (наиболее распространенные);
• тяжеловодные;
• газоохлаждаемые;
• быстро-нейтронные.

В период с 1960 г. по 2008 г. в мире были введены в работу около 540 атомных реакторов. Из них около 100 закрылись по разным мотивам, в том числе из-за негативного воздействия АЭС на природу. До 1960 г. реакторы отличались высоким показателем аварийности из-за технологического несовершенства и недостаточной проработки регулирующей нормативной базы. В следующие годы требования ужесточались, а технологии совершенствовались. На фоне уменьшения запасов природных энергоресурсов, высокой энергоэффективности урана строились более безопасные и оказывающее меньшее негативное воздействие АЭС.

Для плановой работы атомных объектов добывается урановая руда, из которой обогащением получается радиоактивный уран. В реакторах вырабатывается плутоний – самое токсичное из существующих веществ, полученных человеком. Обработка, транспортировка и захоронение отходов деятельности АЭС требует тщательных мер предосторожности и безопасности.

Факторы воздействия АЭС на окружающий мир

Наряду с прочими промышленными комплексами атомные электростанции оказывают воздействие на природную среду и человеческую жизнедеятельность. В практике использования энергетических объектов нет на 100% надежных систем. Анализ воздействия АЭС проводится с учетом возможных последующих рисков и ожидаемой пользы.

При этом совершенно безопасной энергетики не существует. Воздействие АЭС на окружающую среду начинается с момента возведения, продолжается при эксплуатации и даже по ее окончании. На территории расположения станции по выработке электроэнергии и за ее пределами следует предусматривать возникновение таких негативных влияний:

• Изъятие земельного участка под строительство и обустройство санитарных зон.
• Изменение рельефа местности.
• Уничтожение растительности из-за строительства.
• Загрязнение атмосферы при необходимости взрывных работ.
• Переселение местных жителей на другие территории.
• Вред популяциям местных животных.
• Тепловое загрязнение, влияющее микроклимат территории.
• Изменение условий пользования землей и природными ресурсами на определенной территории.
• Химическое воздействие АЭС – выбросы в водные бассейны, атмосферу и на поверхности почв.
• Загрязнение радионуклидами, которое может вызвать необратимые изменения в организмах людей и животных.Радиоактивные вещества могут попадать в организм с воздухом, водой и пищей. Против этого и других факторов существуют специальные превентивные меры.
• Ионизирующее излучение при выводе станции из эксплуатации с нарушением правил демонтажа и дезактивации.

Один из самых значительных загрязняющих факторов – тепловое воздействие АЭС, возникающее при функционировании градирен, охлаждающих систем и брызгальных бассейнов. Они влияют на микроклимат, состояние вод, жизнь флоры и фауны в радиусе нескольких километров от объекта. КПД атомных электростанций составляет около 33-35%, остальное тепло (65-67%) выделяется в атмосферу.

На территории санитарной зоны в результате воздействия АЭС, в частности водоемов-охладителей, выделяются тепло и влага, вызывая повышение температуры на 1-1,5° в радиусе нескольких сот метров. В теплое время года над водоемами образуются туманы, которые рассеиваются на значительное удаление, ухудшая инсоляцию и ускоряя разрушение зданий. При холодной погоде туманы усиливают гололедные явления. Брызговые устройства вызывают еще большее повышение температуры в радиусе нескольких километров.

Охлаждающие воду испарительные башни-градирни испаряют летом до 15%, а зимой до 1-2% воды, формируя пароконденсатные факелы, вызывая на 30-50% уменьшение солнечного освещения на прилегающей территории, ухудшая метеорологическую видимость на 0,5-4 км. Воздействие АЭС сказывается на экологическом состоянии и гидрохимическом составе воды прилегающих водоемов. После испарения воды из охладительных систем в последних остаются соли. Для сохранения стабильного солевого баланса часть жесткой воды приходится сбрасывать, заменяя ее свежей.

В нормальных условиях эксплуатации радиационное заражение и влияние ионизирующего излучения сведены к минимуму и не превышают допустимый природный фон. Катастрофическое воздействие АЭС на окружающую среду и людей может возникнуть при авариях и утечках.

Возможные техногенные воздействия АЭС

Не стоит забывать про техногенные риски, возможные в атомной энергетике. Среди них:

• Внештатные ситуации с хранением ядерных отработанных веществ. Производство радиоактивных отходов, происходящее на всех этапах топливно-энергетического цикла, требует дорогостоящих и сложных процедур переработки и захоронения.
• Так называемый «человеческий фактор», который может спровоцировать сбой в работе и даже серьезную аварию.
• Утечки на предприятиях, перерабатывающих облученное топливо.
• Возможный ядерный терроризм.

Нормативный срок функционирования АЭС составляет 30 лет. После вывода станции из эксплуатации требуется сооружение прочного, сложного и дорогостоящего саркофага, который придется обслуживать еще очень длительный промежуток времени.

Защита от негативных влияний, их контроль

Предполагается, что воздействие АЭС в виде всех перечисленных выше факторов должно контролироваться на каждом этапе проектирования и эксплуатации станции.Специальные комплексные меры призваны спрогнозировать и предотвратить выбросы, аварии и их развитие, минимизировать последствия.

Важно уметь прогнозировать геодинамические процессы на территории станции, нормировать электромагнитные излучение и шум, воздействующие на персонал. Для размещения энергетического комплекса участок выбирается после тщательного геологического и гидрогеологического обоснования, проводится анализ его тектонического строения. При строительстве предполагается тщательное соблюдение технологической последовательности работ.

Задача науки, обслуживающей и практической деятельности – не допустить чрезвычайных ситуаций, создать нормальные условия для эксплуатации атомных станций. Одним из факторов экозащиты от воздействия АЭС является нормирование показателей, то есть установление допустимых значений того или иного риска и следование им.

Для минимизации воздействия АЭС на окружающую территорию, природные ресурсы и людей проводится комплексный радиоэкологический мониторинг. Чтобы отвратить ошибочные действия работников электростанции, осуществляется многоуровневая подготовка, занятия на учебных тренажерах и другие мероприятия. Для предотвращения террористических угроз применяются физические защитные меры, а также ведется деятельность специальных государственных организаций.

Современные атомные станции создаются с высокими показателями защищенности и безопасности. Они должны соответствовать высочайшим требованиям надзорных органов, включая защиту от загрязнения радионуклидами и другими вредными веществами. Задача науки – снизить риск воздействия АЭС в результате аварии. Для ее решения проводится разработка более безопасных по конструкции реакторов, имеющих внушительные внутренние показатели самозащиты и самокомпенсации.

Насколько безопасно воздействие АЭС на окружающий мир?

В природе существует естественная радиация. Но для экологии опасно интенсивное радиационное воздействие АЭС в случае аварии, а также тепловое, химическое и механическое. Также весьма актуальна проблема с утилизацией ядерных отходов. Для безопасного существования биосферы нужны особые защитные меры и средства. Отношение к строительству атомных электростанций в мире крайне неоднозначно, особенно после ряда крупных катастроф на ядерных объектах.

Восприятие и оценка атомной энергетики в обществе никогда не будут прежними после Чернобыльской трагедии, произошедшей в 1986 году. Тогда в атмосферу попало до 450 разновидностей радионуклидов, включая короткоживущий йод-131 и долгоживущие цезий-131, стронций-90.

После аварии некоторые исследовательские программы в разных странах были закрыты, нормально функционирующие реакторы превентивно прекратили свое действие, а отдельные государства ввели мораторий на ядерную энергетику. Вместе с тем около 16% электроэнергии в мире вырабатывается с помощью АЭС. Заменить атомные электростанции способно развитие альтернативных источников энергии.

Любая деятельность человека, требующая произ­водства энергии и ее превращения в форму, пригодную для конеч­ного использования в жилищах, на предприятиях или в средствах транспорта, оказывает побочные влияния, которые при достижении определенного уровня наносят ущерб одному или нескольким аспектам окружающей среды. Это, конечно, так, но справедливо также и то, что человек может регулировать уровень побочных влияний. Такие влияния, прежде всего, возникают на тепловых элек­трических станциях, преобразующих энергию различных видов органического топлива в электрическую. Здесь необходимо найти пути уменьшения вредных выбросов в атмосферу газов и твердых частиц и уменьшения теплового загрязнения воды в реках и озерах.

Гидроэлектростанции долгое время считались чистыми и безвредными предприятиями, однако затем они стали подвергаться справедливой критике из-за затопления обширных территорий, необходимости переносить населенные пункты. Создание искусствен­ных водоемов приводит к резкому изменению экологии района, из­менению давления на сушу и уровней грунтовых вод, что отрица­тельно сказывается на близрасположенной флоре и фауне. Замед­ление течения рек из-за сооружения плотин электростанций ведет к загрязнению воды, появлению вредных сине-зеленых водорослей, способствует размножению бактерий, несущих эпидемии, наруше­нию половодий и исчезновению вследствие этого заливных лугов, в некоторых случаях происходит засоление почвы (например, вбли­зи Астрахани).

Рис. 1. Загрязнение атмосферы электростанциями различного типа

Объемы загрязнений тепловыми электростанциями окружающей среды и вид загрязнений зависят от типа и мощности станций. На рис. 1 приведены показатели загрязнений окружающей среды станциями различного типа мощностью по 1 ГВт каждая. Выбросы в атмосферу газов и золы даны на рисунке в тоннах в сутки, а ак­тивность радиоактивных элементов в секундах в минус первой сте­пени. Станции, работающие на угле, потребляют его в больших количествах и больше всего выбрасывают загрязняющих атмосфе­ру веществ. Выбросы в атмосферу зависят откачества угля. При­веденные на рисунке характеристики соответствуют углю средней калорийности.

Атомные электростанции, долгое время бывшие объектами тща­тельных наблюдений, практически не оказывают вредного влияния на биосферу при условии, что решается проблема безопасного сохранения радиоактивных отходов.Относящийся к ним знак во­проса на рис. 1 расшифровывается в зависимости от решений, проблемы радиоактивных отходов. Английские атомные станции сбрасывали радиоактивные отходы в Северное море, что, конечно, недопустимо и осуждалось мировой общественностью. Иногда ра­диоактивные отходы в специальных контейнерах опускаются на дно морей и океанов. В этом случае, однако, не исключается полно­стью опасность заражения воды. Поэтому выбросы радиоактивных отходов в моря и океаны вызывают резкие протесты со стороны стран, расположенных на побережье.

В порядке курьеза можно вспомнить, что в прошлом, когда появились первые ядерные реакторы, некоторые специалисты в США предлагали сбрасывать радиоактивные отходы на дно Чер­ного моря. Выбор пал на Черное море, поскольку в нем наиболее медленно происходит циркуляция воды между верхними и нижними слоями. Нижние слои достигают поверхности примерно за 100 лет. Совершенно ясно, что такое предложение не могло считаться удовлетворительным и было категорически отклонено. В действительно­сти достаточно безопасно можно хранить радиоактивные отходы под землей в жидком состоянии в специальных резервуарах или предварительно зацементированными. При цементировании дости­гаются две цели: улучшается защита отходов и уменьшается их объем.

Перспективно так называемое «отвердение» жидких радиоак­тивных отходов путем их нагрева и выпаривания. При существую­щей технологии 1000 л жидких отходов с высоким уровнем радио­активности можно переработать в менее чем 0,01 м 3 твердых отхо­дов. Твердые отходы помещаются в герметические металлические контейнеры. Такие контейнеры удобно хранить в соляных шахтах глубоко под землей, так как в мощные соляные пласты не прони­кают грунтовые воды и вследствие их пластичности уменьшается опасность появления трещин и разрывов во время землетрясений. Доля электроэнергии, вырабатываемой на атомных электростан­циях, с течением времени будет возрастать по мере увеличения их единичных мощностей. Зависимости удельных расходов на выра­ботку 1 кВт·ч электроэнергии (з ) от мощности (Р) тепловых и атомных станций приведены на рис.2.

Начиная примерно с 1000 МВт, а по послед­ним данным даже с мень­ших мощностей, оказы­вается экономически вы­годнее строить и эксплуа­тировать именно атомные электростанции, а не теп­ловые. Развитие всех электрических станций идет по пути увеличений мощностей единичных агрегатов, и поэтому в относи­тельно недалекой перспек­тиве следует ожидать широ­кого применения атомных станций. При достаточно больших мощностях они экономически значительно более выгодны. Увеличение мощностей агрегатов стан­ций, непрерывное совершен­ствование конструкций при­водят к относительному уменьшению необходимых площадей s и объемов v, приходящихся на 1 кВт установленной мощности (рис. 3). Резкое уменьшение объемов, требуемых для энергоустановок в 70-е годы (штриховая линия), происходит за счет использования закрытых конструкций, заполненных электроизолирующим газом, в которые помещают электрооборудование и в которых может быть сущест­венно уменьшено расстояние между токоведущими частями.

Рис. 2. Экономические показатели работы АЭС и ТЭС

Более крупные станции обладают лучшими техническими харак­теристиками, они в большей степени поддаются автоматизации и механизации процессов, что позволяет существенно повышать мощ­ности Р, приходящиеся на одного человека обслуживающего персо­нала. Все это, в конечном счете, облегчает решение проблемы со­кращения расходования обжитой территории.

В настоящее время уменьшение вредного влияния различных технических устройств, в том числе и энергетических, приобрело решающее значение при установлении их характеристик. Большие возможности уменьшения вредного влияния энергетики на биосферу безусловно заключаются в использовании электростанций, работающих на ядерном горючем. Этот путь уже сейчас весьма эффективен и будет еще более эффективен, когда в отдаленном будущем появится возможность использовать для целей энергетики управляемую реакцию термоядерного синтеза.

Уже сейчас к атомным электростанциям предъявляют весьма высокие требования в отношении надежности, так как аварийные нарушения в их работе могут сопровождаться интенсивным зара­жением окружающей местности. Так, при аварии на одной из анг­лийских атомных станций произошло заражение травы и близ рас­положенной местности, Из-за чего молоко в течение нескольких месяцев было непригодно к употреблению.

В отношении безопасности работы атомных станций имеются весьма пессимистические высказывания ряда зарубежных ученых. Американский ученый Брэнд Барнаби считает, что развитие ядер­ной энергии создает потенциальную угрозу для жизни всего чело­вечества, так как каждая атомная станция производит радиоак­тивный стронций в таком количестве, которого достаточно, чтобы все человечество получило дозу облучения, превышающую мак­симально допустимый уровень. Один инцидент на атомной станции равносилен бесчисленному множеству природных ка­тастроф.

Рис. 3. Изменение во времени характе­ристик энергоустановок

Под давлением со стороны общественных кругов США в некото­рых штатах создаются затруднения в выделении площадей под атомные станции - их намечают сооружать на баржах в океане.

Советские специалисты считают, что атомные электростанции при надлежащей их конструкции безопасны и не загрязняют окру­жающую среду. В нашей стране не разрешается выбрасывать ра­диоактивные отходы в атмосферу, моря и океаны. Радиоактивные отходы проходят обработку в очистительных сооружениях, где уро­вень радиации снижается до допустимых санитарными нормами величин, а затем подвергаются цементированию и укладыванию в специальные железобетонные сооружения.

Атомная энергетика в нашей стране развивается большими тем­пами, причем одновременно создаются эффективные средства защи­ты и повышается надежность станций. Атомные станции сооружа­ются в Советском Союзе во многих местах, в том числе и вблизи таких крупных городов, как Ленинград, Ереван и др. Существую­щая надежность их работы такова, что практически исключается опасность для жизни и здоровья людей.

Загрязнения окружающей среды почти не происходит при выра­ботке электроэнергии на станциях, использующих геотермическую энергию, энергию солнечной радиации, а также энергию ветра и приливов.

Таким образом, среди всех видов электрических станций тепло­вые станции, работающие на органическом топливе, более всего загрязняют атмосферу. В ряде стран современная техническая политика снижения загрязнений, в том числе наибольшего рассеи­вания выбросов на тепловых станциях, последовала после принятия специальных законодательных мер в отношении допустимого уров­ня загрязнения. Проблема газоочистки приобретает особую акту­альность и на ее решение расходуются значительные средства. Например, общие затраты за последние 5-6 лет в США на иссле­довательские работы по очистке дымовых газов составили 100 млн. долл. В настоящее время трудно точно оценить затраты на очисти­тельные сооружения. По предварительным прогнозам, при исполь­зовании современных технологических систем газоочистки они составят 30-70 долл./кВт. Так, например, для энергетического блока мощностью 550 МВт на ТЭС «Widow’s Creeck» стоимостью 65 млн. долл. запроектирована газоочистительная установка стои­мостью 35 млн. долл. Иными словами, расходы по уменьшению вы­бросов вредных веществ в атмосферу составляют более 50 % от стоимости энергоблока.

Современные газоочистительные установки позволяют в значи­тельной мере ограничить выброс. вредных веществ в атмосферу (рис. 4).

В случае, приведенном на рис. 4, а, отсутствуют газоочисти­тельные сооружения и применяется низкокачественное топливо. Ис­пользование природного газа для топок, а также установка очисти­тельных сооружений позволяют добиться больших успехов в оздо­ровлении окружающей среды (рис. 2.8, б) .

Рис. 4. Уменьшение загрязнения воздуха с помощью очи­стительных сооружений: а и б - до и после включения очистительных сооружений соответ­ственно

В связи е большими расходами на очистительные сооружения остро возникает вопрос об источниках финансирования. По мнению ряда зарубежных специалистов из капиталистических стран, реше­ние вопроса заключается в повышении цен на первичные энергоре­сурсы (нефть, уголь, газ).

Уменьшения загрязнения атмосферы намечается достичь также за счет ограничения в энергопотреблении, которое станет возмож­ным при увеличении эффективности использования энергии. Так, предполагается, что улучшение теплоизоляции жилых, производст­венных и прочих сооружении позволит примерно в два раза сокра­тить расходы на отопление и кондиционирование воздуха.

Помимо загрязнения атмосферы в ряде стран нормируется теп­ловое загрязнение электростанциями водоемов, что вызывает не­обходимость в дополнительных расходах на охлаждение воды.

Сбросы горячей воды в водоемы ио повышение вследствие этого их температуры приводят к нарушению экологического равновесия, установившегося в естественных условиях, что неблагоприятно влияет на флору и фауну.

Следует отметить, что в некоторых случаях можно извлечь пользу от повышения температуры водоемов, например, разводя в таких водоемах рыбу, приспособленную к повышенной темпера­туре. В результате введения новых норм на АЭС «Вгоwп Ferry» (США) в процессе ее строительства пришлось проектировать и ус­танавливать дополнительные сооружения по охлаждению воды, на которые потребовалось 36 млн. долл. I

Тепловое загрязнение водоемов может быть уменьшено с пере­ходом на замкнутые циклы использования воды.

При сооружении гидроэлектростанций необходимо учитывать весь комплекс проблем, связанных с изменением экологической сре­ды, затоплением территории, влиянием на самые различные отрас­ли народного хозяйства. ­

Передача электрической энергии на расстояние в основном осу­ществляется по проводам воздушных линий, которые распростра­няются на многие километры и под которые отводится большая площадь «отчуждения». Линии электропередач создают электромагнитные излучения, вызывающие помехи в работе систем связи.

Иногда высказываются суждения о том, что линии электропередач портят ландшафт местности. Эти суждения в какой-то мере справедливы, но, возможно, часто они носят временный и сугубо субъективный характер. Можно вспомнить, что сразу же после сооружения Эйфелева башня в Париже многими современниками воспринималась как уродливое строение, в то время как сейчас она символизирует Париж и воспринимается как одно из лучших его украшений.

Существующее вблизи проводов высоковольтных линий элект­ропередач электромагнитное поле неблагоприятно действует на организм человека. Исследования показывают, что в нормальном че­ловеческом организме величина заряда меняется с периодами в 6 часов и 27 суток. И на этот процесс окружающее электромаг­нитное поле оказывает заметное влияние. Существует определенная связь между магнитными бурями и состояниями больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Радиоволны с некоторыми частотами оказывают разрушительное влияние на живые клетки. На­пример, имеются данные о том, что при частоте излучений 27 мГц гибнет ряд растений и животных. По мнению биологов, жизнь ­- это тонкий электрический процесс. Возле электромагнитного поля могут изменяться электрохимические, а следовательно, и любые биохимические процессы в клетках. В то же время ни у растений, ни у животных не удалось обнаружить специальных магниточувстви­тельных органов. Однако несомненно, что магнитные и электриче­ские поля оказывают некоторое (не вполне ясное на сегодня) влияние на все живые организмы. .

Влияние сильных электромагнитных полей (изменяющихся с промышленной частотой 50 Гц) на человека к настоящему вре­мени пока мало изучено. Проведенные в нашей стране и за рубе­жом исследования показали, что сильное электромагнитное поле вызывает функциональное нарушение сердечно-сосудистой системы и нарушения невралгического характера. Вредные воздействия на человека сильных полей были замечены при вводе в эксплуатацию высоковольтных подстанций напряжением 400-750 кВ. Повторяю­щееся электромагнитное облучение человека приводит к накапли­вающимся (кумулятивным) эффектам, пока еще также не вполне изученным. Однако уже очевидно, что вредные последствия пребы­вания человека в сильном электромагнитном поле зависят от на­пряженности Е поля и от продолжительности его воздействия Т. Чем больше напряженность поля, тем меньшая продолжительность пребывания в нем человека допускается (рис. 5). При 20 кВ/м воздействие поляпроявляется немедленно в виде неприятных ощу­щений и последующих расстройств функций ор­ганизма. При 5 кВ/м не­приятных проявлений не наблюдается. Величина напряженности поля уменьшается с увеличе­нием расстояния от ис­точников излучения по­ля - проводов. Весьма важно установление до­пустимых безопасных расстояний от линий электропередач высокого напряжения до жилых по­строек.

При больших величинах напряженности электрического поля необходимо применять специальные защитные мероприятия, напри­мер использовать защитные экранирующие костюмы, сетки, умень­шающие эффект поля, и т. д.

Чтобы уменьшить расходы земли под полосы «отчуждения», ис­пользуют кабельные линии при вводах электропередач в крупные города. В энергетике перспективно применение сверхпроводящих и криогенных линий электропередачи. Сопротивление проводов та­ких линий близко к нулю, что позволяет использовать низкое на­пряжение и решить проблему изоляции проводников.

Громоздкие открытые распределительные устройства, занимаю­щие большие территории в городах, в будущем могут сооружаться закрытыми, наполненными изолирующим газом и расположенны­ми под землей.

Размещение электростанций по территории страны должно осу­ществляться с учетом загрязнения ими окружающей среды. Очевид­но, что станции, работающие на низкосортном топливе и наиболее интенсивно загрязняющие атмосферу, должны проектироваться вдали от крупных населенных пунктов. В некоторых странах элект­ростанции строятся в морях и океанах для устранения их вредного влияния на окружающую среду и в конечном счете на человека. В Японии и США уже выполнены проекты сооружения ТЭС и АЭС в море в 5-30 км от берега. Разработаны различные проекты выполнения этих станций: плавучими, на опорных конструкциях и по­груженными в воду в специальных сферических помещениях.

Рис. 5 Воздействие электромагнитного поля на живые организмы

Рис. 6. Схема установки для переработки мусора в топливо

Современная цивилизация сталкивается с проблемой переработ­ки огромных потоков отходов, количество которых с каждым годом возрастает в угрожающих масштабах. Отходы в виде свалок из груд ржавеющего металла, бумаги, дерева, картона, пластмасс ста­новятся неизменными спутниками пригородных ландшафтов. По­мимо твердых отходов увеличиваются выбросы в реки и водоемы жидких отходов. По предварительным подсчетам, в США общий объем жидких отходов к 2000 г. будет примерно равен объему всех рек в континентальной части страны. Только одним жителем стра­ны в течение суток выбрасывается в канализационную систему в среднем около 500 л жидких отходов.

По подсчетам, опубликованным в США в 1971 г., в 100 крупней­ших городах этой страны образовался 71 млн. т органических твер­дых отходов. Из этого количества можно было бы получить19,6 млрд. м 3 метана, пригодного для самых различных энергети­ческих целей.

Из органических твердых отходов, содержащих метан, газы можно получать тремя способами: путем анаэробного разложения, гидрогазификации и пиролитической конверсии.

Есть предложения построить завод, который будет вырабаты­вать из 0,5 т городского мусора 1500 кубических футов метана (1 кубический фут равен 0,028 м 3) в день. Стоимость производства метана на таком заводе составит около 1 долл. за миллион британ­ских единиц тепла (1 Вtu = 1,055 кДж) .

Мусор сначала должен измельчаться для получения однород­ных по размерам частиц, а после извлечения черных металлов с по­мощью мощных магнитов разделяться в воздушном «классифика­торе». Образовавшийся газ будет содержать 50-60 % метана и двуокись углерода и может использоваться в качестве топлива с низкой теплотворной способностью. Чтобы повысить теплотвор­ную способность, из него можно удалить двуокись углерода.

Шлам (лигнин, пластмассы, непереработанная целлюлоза) после фильтрования будет превращаться в брикеты, занимающие в два раза меньший объем, чем исходные материалы до загрузки в автоклав. Эти брикеты можно использовать как топливо на промыш­ленных предприятиях.

Проводятся эксперименты по получению метана из мусора или навоза путем гидрогазификации. Гидрогазификация предусматри­вает реагирование содержащих углерод веществ с водородом с образованием газа, состоящего в основном из метана. Реакция проходит с выделением тепла, что позволяет превращать городской мусор, содержащий большое количество влаги, в газ без дополни­тельного нагрева.

Как показали эксперименты, рассмотренным путем из обычного городского мусора можно получать газ, содержащий 70 % метана, а также этан и водород. При переработке навоза получается газ с 93 % -ным содержанием метана. Стоимость производства такого газа составляет менее 1 долл. за миллион британских единиц тепла.

Одна из американских фирм использует бактериальные топлив­ные элементы для получения из органических отбросов электро­энергии и метана. Электрический ток ионизирует воду, разлагая ее на кислород и водород. Водород, органические отбросы и метан направляются в пиролитический конвертор для производства «сы­рой нефти», горючего газа с теплотворной способностью 500 британ­ских единиц тепла на кубический фут, древесного угля и дегтя.

Результаты лабораторных испытаний показывают, что есть воз­можность получить из 1 т мусора 10-15 тыс. кубических футов га­за, содержащего 50 % метана.

Во многих городах США созданы или создаются установки для переработки отходов в сырье или энергию. Так, в Балтиморе по­строена установка для пиролиза тысяч тонн мусора в день с целью выработки тепла, которое будет использоваться в теплофикацион­ной сети. В Чикаго к концу 1976 г. закончилось строительство ус­тановки для переработки в топливо 1 тыс. Т мусора в день. После пуска этой установки город экономит на топливе 2 млн. долл. в год.

Около 300 американских городов с населением более 10 тыс. человекв течение ближайших 5 лет намерены осуществить проекты утилизации мусора. Теплотворная способность мусора составляет 13,4 МДж на 9,8 Н. Всего по стране в мусоре содержится количест­во энергии, равное 1,5 % общего потребления энергии в США.

Природные возможности естественной переработки и вторичного использования отходов весьма ограничены. Поэтому перед челове­ком возникает настоятельная необходимость в эффективной пере­работке и вторичном использовании отходов, которая явилась как бы развитием естественных свойств природы. Решение этой проблемы возможно будет лишь в том случае, если удастся полу­чить очень дешевый источник энергии практически неограниченной мощности. Наиболее реальна перспектива переработки отходов в термоядерной «горелке». Если в поток плазмы с температурой порядка 100000 0 С, создаваемой в термоядерном реакторе, помес­тить обычное вещество, то в нем произойдет разрушение всех мо­лекулярных связей и частичная ионизация. Перерабатывая отходы в термоядерной горелке, можно будет получать сверхчистые метал­лы, неметаллические вещества, газы и т. д. Реализация таких про­ектов, однако, дело отдаленного будущего. Тем не менее уже сегодня в этом направлении ведутся научные исследования.

Энергетика – не только основа современной народнохозяйственной системы Российской Федерации, но и главный сектор экономики, способствующий загрязнению и деградации окружающей среды. Между тем проблема экологических последствий развития топливно-энергетического комплекса остается малоизученной – как для тех форм, которые господствовали в течение последних четырех десятилетий его бурного роста, так и в отношении альтернативных способов удовлетворения потребности народного хозяйства в топливно-энергетических ресурсах.

Добыча, транспортировка, использование в нынешних масштабах нефти, природного газа, угля неизбежно связаны с колоссальным негативным воздействием на окружающую среду – по объему, глубине (как в прямом, так и переносном смысле) и масштабу последствий. Не утихают споры относительно принципиальной приемлемости экологического риска, связанного с атомной энергетикой. Проекты гидроэнергетического строительства практически неизбежно встречают те или иные возражения, основанные на экологической аргументации. Даже отстаиваемые большинством защитников окружающей среды направления развития энергетики на базе возобновляемых источников критикуются другими «зелеными» как связанные с теми или иными негативными воздействиями на окружающую среду (ветровые энергоустановки вредят птицам, «загрязняют горизонт» и т.п., производство солнечных батарей и их утилизация по завершении периода эксплуатации экологически заведомо небезобидны, нарастают сомнения в экологичности биотоплива, особенно производимого из продукции растениеводства и лесного хозяйства, и пр.).

Таблица 7.1. Динамика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу стационарными источниками, тыс. т*1

в т. ч. трубопроводный транспорт общего пользования

* Нет официальных данных

*1 Государственный доклад о состоянии окружающей среды Российской Федерации в 2000 году. М.: Государственный центр экологических программ, 2001. 562 с.; Государственный доклад о состоянии окружающей среды Российской Федерации в 2003 году. М.: Государственный центр экологических программ, 2004. 446 с.; Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2004 году. М.: АНО «Центр международных проектов», 2005. 493 с.; Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2006 году. М.: АНО «Центр международных проектов», 2007. 500 с.

7.1. Воздействие ТЭК на окружающую среду: выбросы в атмосферу

По показателям производимого негативного эффекта в процессе текущего функционирования предприятий среди всех отраслей энергетики безусловным «лидером» является топливная промышленность, и прежде всего – нефтедобыча. Более того, эта отрасль в 2004 г. вышла на первое место по объему выбросов загрязняющих веществ в атмосферу среди 12 отраслей промышленности, выделенных по стандартной классификации Росстата, и остается на этом месте до настоящего времени – явление беспрецедентное для стран с диверсифицированной экономикой. В таблице 7.1 приведены показатели загрязнения атмосферы стационарными источниками в России за 1996–2007 гг., из нее видно, сколь существен вклад отраслей энергетики в этот вид загрязнений. В 2004 г. на долю топливной промышленности, электроэнергетики и нефтепереработки пришлось более 54% промышленных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу против 48% в 1996 и в 2000 гг.

В 1990-е гг. в России выбросы загрязняющих веществ в атмосферу народным хозяйством в целом и промышленностью уменьшались, при этом ни в одном году периода ни одна из отраслей как экономики, так и промышленности не демонстрировала существенного увеличения выбросов; но с 2000 г. ситуация изменилась, и начался ежегодный рост их объемов до 2006 г. включительно. Из таблицы 7.1 следует, что этот рост практически полностью определялся топливной промышленностью, в особенности нефтедобычей, остальные отрасли либо демонстрируют заметное снижение выбросов, либо не обнаруживают их значимой динамики. Прирост добычи нефти за период 2000–2004 гг. (в физическом выражении – на 31,7%) сам по себе не может быть причиной беспрецедентного скачка выбросов загрязняющих веществ в атмосферу этой отраслью (более чем в три раза). Первоначально (в 2000–2001 гг.) предпринимались попытки объяснить его улучшением системы учета и т.п., выглядевшие странно на фоне фактического разрушения системы экологического контроля в стране в эти годы и практически полного прекращения экологического мониторинга источников загрязнений (ранее выполнявшегося территориальными органами Госкомэкологии России). Однако уже в 2002 г. стало совершенно очевидно, что усиление негативного воздействия нефтедобычи на окружающую среду обусловлено прежде всего непрерывным ростом объемов сжигаемого попутного нефтяного газа, а это, в свою очередь, – следствие пренебрежения экологическими проблемами в большинстве нефтяных компаний.

Таблица 7.2. Изменение объема выбросов загрязняющих веществ с 1999 по 2007 г. в ведущих отраслях, тыс. т и %

* Нет официальных данных

К сожалению, данные, позволяющие продолжить динамические ряды таблицы 7.1 по всем отраслям за 2005 и последующие годы, в официальных источниках отсутствуют: начиная с 2005 г. в «Государственных докладах о состоянии и об охране окружающей среды в Российской Федерации» были изменены состав и форма представления информации о воздействии экономики на окружающую среду – от традиционного разбиения народного хозяйства как совокупности отраслей был произведен переход к видам экономической деятельности. Извлечения из этих докладов, сгруппированные с целью максимального приближения к структуре таблицы 7.1, собраны в ее последнем столбце. В

2006 г. выбросы нефтедобычи в сравнении с предыдущим годом сократились на 12% (результат введения мощностей по сбору и переработке попутного газа в нескольких компаниях), но уже в следующем году рост выбросов возобновился – с темпом, соответствующим росту добычи. Результирующие данные о приросте выбросов загрязняющих веществ в атмосферу по промышленности в целом и семи основным отраслям промышленности – источникам поллютантов за период 1996–2007 гг. приведены в таблице 7.2.

7.2. Воздействие ТЭК на окружающую среду: сброс загрязненных вод

Сброс загрязненных вод, а также образование твердых отходов на предприятиях отраслей нефтеи газодобычи невелики, однако в угольной промышленности такие воздействия на окружающую среду значительны (а для твердых отходов – весьма значительны). К сожалению, официальная статистика по этим показателям неполна и непоследовательна. Так, в «Государственном докладе о состоянии окружающей среды Российской Федерации в 2000 году» имеются сведения об образовании токсичных отходов в промышленности – не по источникам, а по классам опасности, но отсутствуют данные об образовании отходов производства и потребления (за пятилетний период 1996–2000 гг.), а в «Государственном докладе о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2004 году» – наоборот (причем только за трехлетний период 2002–2004 гг.).

Таблица 7.3. Динамика сброса загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты, млн м3

Представление о воздействии топливного комплекса (по трем отраслям – нефтяной, газовой и угольной) в сопоставлении с некоторы- ми отраслями промышленности и секторами народного хозяйства (другими наиболее значительными источниками загрязненных вод и твердых отходов) дает таблица 7.3.

Дальнейшая динамика сброса загрязненных сточных вод (за 2005–2006 гг.) для отраслей топливного комплекса представлена в таблице 7.4, но уже в другой (по сравнению с таблицей 7.3) группировке, что, конечно, делает невозможным непосредственное сопоставление. Однако из этих данных следует, что при общей для народного хозяйства в целом тенденции медленного снижения (порядка 1-2% в год, за исключением 2005 г., когда оно составило около 4%) сброса сточных вод в топливном комплексе даже эта тенденция не обнаруживается: годы снижения сброса чередуются с годами его роста, причем сколько-нибудь убедительных объяснений таких колебаний неизвестно; это дает основания сомневаться в точности соответствующих данных, приводимых в Государственных докладах о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации.

7.3. Воздействие ТЭК на окружающую среду: образование твердых отходов

Данные об образовании твердых отходов за период 2002–2004 гг. приведены в таблице 7.5, а за 2006 – 2007 гг. – в таблице 7.6 (как уже отмечалось, в другой группировке).

Таблица 7.4. Объемы сброса загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты по видам экономической деятельности, млн м3

Наибольшее количество твердых отходов образуется в угольной промышленности, более того, в 2002–2004 гг. их объем продолжал расти на 16-18 % ежегодно. Столь значительный рост не оправдывается ни увеличением добы- чи (темп роста – не более 2%), ни ухудшением качества ресурсов, на долю которого от силы можно было бы списать 1-2%. Вклад добычи и транспортировки нефти и газа в этот вид негативных воздействий на окружающую среду незначителен.

Следует отметить, что многие показатели, имеющиеся в Государственных докладах о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации, особенно в последних семи из них, нуждаются в пояснениях, однако пояснения в докладах отсутствуют. В экологической экспертизе, оценке воздействия на окружающую среду и других экологических методиках принят принцип экологической опасности (своего рода антоним презумпции невиновности в уголовном праве). Представляется безусловным, что все сомнения в достоверности данных, приводимых в официальных источниках, следует трактовать в соответствии с этим принципом, принимая, что реальное положение заведомо не лучше, чем следует из таких источников.

Таблица 7.5. Динамика образования твердых отходов производства и потребления, млн т.

Таблица 7.6. Объемы образования отходов производства и потребления по видам экономической деятельности, млн. т.

7.4. Воздействие ТЭК на окружающую среду: нарушения земель

Огромные площади земель, нарушаемых нефтедобывающей промышленностью (таблица 7.77), безусловно, при тех же объемах добычи могли и должны быть меньше, прежде всего за счет более эффективного размещения и использования скважин, оптимизации коллекторных сетей, повышения качества труб и, особенно, строительно-монтажных работ при сооружении

*4 Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2004 году. М.: АНО «Центр международных проектов», 2005. 493 с.

*5 Соответствующие данные (как и данные в отраслевой классификации) за 2005 г. в Государственных докладах не приводятся.

*6 Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2007 году. М.: АНО «Центр международных проектов», 2008. 504 с.

*7 Впервые в Государственном докладе данные о площадях нарушенных и рекультивированных земель появились в 2004 г. Переход от отраслевого представления экономики к группировке по видам деятельности применительно к данным о нарушении земель в Государственном докладе за 2005 г. произведен не был, это не дает возможности построить единую таблицу на период 2004–2007 гг., однако представляется достаточным привести данные только за начальный и конечный годы этого периода.

Таблица 7.7. Площади нарушенных и рекультивированных в 2004 г. и 2007 г. земель (га)8

магистральных трубопроводов и коллекторных систем. К середине 1990-х гг. только в Ханты-Мансийском национальном округе было пробурено около 100 тысяч скважин [О состоянии…, 1997], значительная часть не оправдала произведенных затрат из-за ошибок в эксплуатации либо потому, что место их размещения выбрано неверно. Данные таблицы 7.7 показывают, что из всех нарушенных в 2004 г. земель в Российской Федерации более 60% пришлось на топливную промышленность, строительство нефтегазопроводов и геологоразведку, на нефть и газ, а в 2007 г., соответственно, более 72%! Примечательно, что топливный комплекс, самый богатый в российской экономике, основной «добытчик» валюты, рекультивировал при этом менее 50% земель от общей площади земель, рекультивированных в том же году в стране в целом, соответственно, в 2007 г. – менее 60%. Площадь рекультивированных нефтяной промышленностью в 2004 г. земель составляла только 74% от площади нарушенных в том же году (газовой промышленностью – менее 57%), а в 2007 г. – всего лишь 45%. Это еще одно подтверждение отмеченного выше невнимания к экологическим проблемам в большинстве топливных компаний. Угольная промышленность и электроэнергетика в 2004 г. возвращали свои долги по рекультивации нарушенных земель, значительную роль здесь играют активность общественных экологических организаций, местных властей и населения, поскольку предприятия названных подотраслей (в отличие от большинства нефтеи газодобывающих) расположены в обжитых густонаселенных районах; однако нараставшее до последнего времени пренебрежение властей экологическими интересами государства привело к тому, что в 2007 г. и эти отрасли нарушили земель больше, чем рекультивировали (зато возврат «рекультивационного долга» зафиксирован для газовой промышленности).

*8 Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2004 году. М.: АНО «Центр международных проектов», 2005. 493 с.; Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2007 году. М.: АНО «Центр международных проектов», 2008. 504 с.

Таким образом, ТЭК в настоящее время лидирует среди всех народнохозяйственных комплексов по площадям нарушаемых земель.

7.5. Воздействие ТЭК на окружающую среду: разливы нефти

В российской системе учета негативных воздействий на окружающую среду нефтедобы- вающая промышленность оказалась в исключительно привилегированном положении: дело в том, что в нашей стране практически отсутствует официальная статистика разливов нефти вследствие порывов и иных аварий на магистральных нефтепроводах и в коллекторных сетях районов нефтедобычи.

О масштабах разливов нефти можно судить по отрывочным данным, появляющимся в прессе и относящихся к отдельным регионам или годам9, например [Основы использования..., 1989; Мазур, 1995; Проблемы географии…, 1996; Солнцева, 1998]. Журнал «Нефть России» сообщал, что только на объектах магистральных трубопроводов с 1992 по 2001 гг. произошло 545 аварий. Среднегодовой уровень аварийности – 50-60 аварий на магистральных трубопроводах не имеет устойчивой тенденции к снижению. За 2001 г. на внутрипромысловых трубопроводах произошло 42 тысячи аварийных разгеметизаций, при этом вылилось не менее 65 тысяч куб. м нефти и пластовой воды10. По сведениям Невско-Ладожского бассейнового водохозяйственного управления, с 1999 по 2003 гг. в Санкт-Петербурге и Ленинградской области из-за аварий судов в водах этого региона в среднем происходило не менее 35 разливов нефти ежегодно11 «По данным службы государственного контроля в сфере природопользования и экологической безопасности ГУПР по Иркутской области МПР РФ (письмо от 23.08.02 № 4-9-758), в период с 1993 по 2001 гг. на нефтепроводах Красноярск – Иркутск, Омск – Иркутск, принадлежащих ОАО «АК Транснефть», на территории Иркутской области произошло 6 аварий, сопровождавшихся разливом нефти (одна с возгоранием) общим объемом 42 290 т нефти»12.

Разливы нефти при разгерметизации трубопроводов практически не принимаются во внимание при учете нарушенных земель. Основная причина такого невнимания к этой проблеме состоит, видимо, в том, что большинство протечек происходит на «неосвоенных» территориях, не используемых или почти не используемых в народном хозяйстве. Кроме того, локальные последствия подобных событий нередко устраняются (хотя и не полностью) паводками в течение одного или нескольких лет без какого бы то ни было реагирования со стороны владельца трубы, служб МЧС и природоохранных органов. То обстоятельство, что почти каждый разлив нефти и нефтепродуктов влечет загрязнение водных объектов, не учитывается официальной статистикой негативных воздействий хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду, не подпадает ни под одну из рубрик этой статистики (выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, сброс загрязненных вод, образование отходов, нарушение земель, радиационное загрязнение, электромагнитное излучение, шум, вибрация). Гидроэкологическая подсистема мониторинга состояния окружающей среды констатирует нефтяное загрязнение водных объектов как четвертое по объемным показателям (три первых места занимают взвешенные вещества, общий фосфор и соединения железа; сброс нефтепродуктов со сточными водами за период 2003–2007 гг. в тыс. т составил: 2003 – 5,6; 2004 – 6,6; 2005 – 3,7; 2006 – 4,6; 2007 – 3,1), но для многих рек и озер, подверженных антропогенным воздействиям (тем более – водохранилищ), оно стало основным13. Однако конкретные источники (соответственно, виновники) этого загрязнения идентифицируются в редких случаях, и главная причина здесь – фактическое отсутствие в стране системы мониторинга источников загрязнения. Соответственно, нет информации о долях отраслей народного хозяйства в общем загрязнении водных объектов нефтепродуктами. Приведенные выше данные не оставляют сомнений в том, что доля нефтедобычи и нефтепроводов в этом загрязнении весьма значительна. Постоянный вклад в загрязнение вод вносят малые протечки дюкеров, что связано с высокой степенью износа большинства магистральных трубопроводов в России. Примером может служить дюкер через р. Сура, впадающую в Чебоксарское водохранилище, где наличие такой утечки было случайно зафиксировано в ходе экспедиционных исследований14. Однако велики доли и обрабатывающей промышленности, и транспорта (водного и автомобильного преимущественно).

*9 См., например, Основы использования и охраны почв Западной Сибири. М.: Наука, 1989. 225 с.; Мазур И.И. Катастрофу еще можно предотвратить // Нефть России, 1995, № 3. С. 4–9; Солнцева Н.П. Добыча нефти и геохимия природных ландшафтов. М.: Изд-во МГУ, 1998. 376 с.

*10 Нефть России, 2003, № 1. С. 104–107; Нефть России, 2003, № 2. С. 84-88.

*11 Баренбойм Г.М. Основные научные и практические результаты работ ГЦВМ и перспективы их развития. М.: 2006. 34 с.

*12 Цит. по: Зеленый мир, 2006, № 2 (471). С. 13.

Итак, официальные данные о разливах нефти и об ущербе, наносимом при этом окружающей среде – почве, наземным и экотонным экосистемам, водным объектам – отсутствуют или крайне недостаточны, но нет сомнений в том, что такой ущерб весьма значителен.

7.6. Воздействие ТЭК на окружающую среду: давление на экосистемы

Результаты воздействий экономики на экосистемы зависят как от объемов и характера воздействий (выбросов в атмосферу, сбросов загрязненных сточных вод, размещения твердых отходов, нарушений земель и пр.), так и от особенностей экосистем, на которые оказывается техногенное давление (при этом для состояния экосистем, подвергшихся негативному воздействию, существенны также объем и качество произведенных на них рекультивационных работ). На огромной территории Российской Федерации (более 17 млн кв. км) велико разнообразие географо-климатических зон и, тем более, экосистем, и добыча углеводородного сырья ведется практически во всех таких зонах, затрагивая очень многие виды экосистем суши, а также морские экосистемы при разработке шельфовых месторождений, однако тяготеет к северным районам, к тундре, лесотундре и тайге (бореальным лесам), в достаточно близкой перспективе следует ожидать существенного увеличения добычи нефти и природного газа на шельфе. Поллютанты, выброшенные предприятиями топливного комплекса в атмосферу, распространяются на огромные расстояния; так, достоверно установлено, что диоксид серы (SO2) и окислы азота (NOx), вызывающие кислотные дожди, переносятся не менее чем на 4000 км. Многие озера, включая Байкал, получают основную массу загрязнений не через стоки, а по воздуху.

Из-за чрезвычайной обширности ареала распространения воздушных загрязнений количественные оценки их воздействия на экосистемы представляют собой крайне сложную задачу. Другой причиной ее сложности служит наложение воздействий различных источников, в том числе предприятий других отраслей народного хозяйства, так что выделить доли в суммативном воздействии, приходящиеся на разные источники, удается лишь в относительно простых случаях. Удовлетворительные по качеству результаты возможны при моделировании распространения загрязнений из одного, иногда – двух источников, для трех источников состоятельные результаты пока практически недостижимы.

* 13 Например, в воде р. Охинки (о. Сахалин) в 2000 г. среднегодовое содержание нефтепродуктов составляло 368 ПДК, максимальная зарегистрированная концентрация – 640 ПДК (Государственный доклад о состоянии окружающей среды Российской Федерации в 2000 году. М.: Государственный центр экологических программ, 2001. 562 с.).

*14 Баренбойм Г.М. Цит. соч.

Тем не менее, дистанционные методы позволяют для каждого изолированного источника негативных воздействий на окружающую среду – а в большинстве случаев предприятия топливного комплекса именно таковы – идентифицировать зоны воздействия, характеризуемые угнетением экосистем. Основная часть этих предприятий расположены в слабоосвоенных районах, среди дикой природы, и это существенно облегчает задачу определения очагов сильного «близкого» воздействия. Это относится и к трубопроводному транспорту – источнику загрязнений водных объектов и территории из-за протечек и порывов. Спутниковая информация, снимки достаточно высокой степени разрешения доступны, проблема только в оплате соответствующих услуг. Для дешифрирования снимков необходима согласованная база наземных наблюдений, которые, особенно в труднодоступных местностях, также требуют значительных затрат. В настоящее время разработаны методики анализа данных дистанционного мониторинга, позволяющие с достаточной точностью выявлять зоны сильного близкого воздействия, а также отслеживать распространение нефтяных загрязнений («пятен») в водных объектах (морях, озерах, водохранилищах, реках, каналах). Препятствием для широкого внедрения этих методик в практику является недостаток мониторинговой информации и финансовых средств на ее приобретение и заказ, но, может быть, еще в большей степени, отсутствие органа власти, который был бы заинтересован в таком внедрении (нынешнее Министерство природных ресурсов и экологии РФ – прежде всего ресурсное ведомство, его результативность характеризуется объемом вовлеченных в экономику природных ресурсов, а вовсе не предотвращенным экологическим ущербом или каким-либо иным природоохранным показателем). Однако без мониторинга и оценки воздействия предприятий ТЭК и ТЭК в целом на экосистемы, без прогноза динамики этого воздействия, без оценки наносимого экономического ущерба этот важнейший народнохозяйственный комплекс может превратиться из поставщика валюты в разрушителя российской природы, а через разрушение природы – и в дестабилизатора экономики.

Чтобы поддерживать достигнутый в России уровень добычи нефти, придется расширять территории размещения нефтедобы- вающих предприятий, осваивать новые месторождения, прежде всего в Восточной Сибири и на шельфе. То же относится и к газовой промышленности. Угольная промышленность будет продвигаться на новые участки эксплуатируемых месторождений. Если при этом удельные показатели воздействия на окружающую среду (объем выбросов, сбросов и образования твердых отходов в расчете на единицу добываемого либо транспортируемого сырья) сохранятся на современном уровне, то следует ожидать весьма существенного расширения площадей угнетенных экосистем. Если сейчас Россия – мировой экологический донор, поскольку общее воздействие российской экономики на окружающую среду заметно меньше, чем полезная работа российских экосистем по обеспечению глобального экологического равновесия (прежде всего, депонирование углерода бореальными лесами и ветландами – зоной размещения большинства предприятий топливного комплекса), то при таком развитии событий она может утратить эту роль.

7.7. Воздействие ТЭК на окружающую среду: заключительные замечания

В предыдущих разделах рассмотрены основные направления воздействия отраслей энергетики на окружающую среду (топливной промышленности, в меньшей степени – электроэнергетики и энергетического строительства), однако ими дело не ограничивается. Здесь нет возможности останавливаться на разнообразных и весьма опасных нарушениях, имеющих место при добыче и обогащении урановых руд15, производстве ТВЭЛов для атомных станций, как и на экологических аспектах функционирования самих АЭС16. Приходится опустить и анализ экологических последствий добычи нефти и газа на морском шельфе, строительства и эксплуатации нефтеи газопроводов, проходящих по морскому дну17, рассмотрение экологических проблем энергетики на основе возобновляемых источников и т.д. Авария на Саяно-Шушенской ГЭС в августе 2009 г. поставила ряд новых вопросов и по гидроэнергетике: помимо традиционных экологических претензий к этой подотрасли (изъятие территорий под водохранилища, в случае равнинных ГЭС – огромных по площади, подтопление береговой зоны, образование мелководий с резким ухудшением качества воды на них, абразия, локальные климатические изменения и т.п.), добавились новые, обусловливаемые аварийностью, которая, как выяснилось, сильно недооценивалась. Комплекс всех этих вопросов, несомненно, требует капитального монографического исследования18.

Не только в настоящем, но и в предвидимом будущем экономика любой страны не может обойтись без значительного количества энергоресурсов, в том числе ископаемого топлива (или произведенных из них продуктов). Вопрос в том, каков должен быть этот объем с учетом экологического фактора, энергозамещения, возможностей импорта и, естественно, системы цен (не только на энергоресурсы, но и на все, что выпускается энергоемкими отраслями и используется в их производственных процессах). Научно-технический прогресс обеспечивает снижение экологоемкости всех технологий, но в различной степени и в неодинаковых пределах. Негативное воздействие добывающих предприятий на окружающую среду неизбежно и не может быть никакими ухищрениями уменьшено ниже некоторого объективного предела, который тем выше, чем хуже горно-геологические условия добычи (по этому фактору динамика в принципе негативная, действует закон убывающей эффективности, причем в России в силу ряда климатических, территориальных и иных причин падение эффективности с течением времени, т.е. по мере отработки лучших месторождений, и с ростом объемов добычи особенно значительно).

В обрабатывающих отраслях, имеющих дело с материалом, уже изъятым из природных систем, хотя бы теоретически можно предполагать возможность снижения воздействия на окружающую среду – в пределе до нулевого уровня. Правда, при этом необходимы две существенные оговорки: во-первых, в части вещественных компонентов сказанное относится лишь к самому производственному процессу, а не к судьбе произведенного продукта, во-вторых, заведомо не принимается во внимание тепловое загрязнение, которое, видимо, всегда имеет некий объективно обусловленный ненулевой нижний предел. За пределами действия этих двух оговорок научно-технический прогресс неуклонно будет снижать негативное влияние обрабаты- вающего сектора на окружающую среду.

Функция добывающего сектора (не только горного производства, но и лесной промышленности, сельского, рыбного и охотничьего хозяйств и пр.) – изъятие природного вещества из геобиоценозов, и масса этого вещества (при любой технологии изъятия, как бы она ни совершенствовалась) определяет некий непреодолимый предел негативного экологического воздействия, ниже которого невозможно спуститься, и никакой научно-технический прогресс не только не устранит, но даже не сможет существенно ослабить негативное воздействие самих производственных процессов в их вещественном (тем более – энергетическом) аспекте. Это одно из коренных отличий сырьевого сектора от обрабатывающих отраслей.

*15 См., например: OECD Environmental Activities in Uranium Mining Milling. A Joint Report by the OECD Nuclear Energy Agency and the International Atomic Energy Agency. 1999. 230 p.; Proceedings of International Conference Uranium Geochemistry 2003: Uranium Deposits – Natural Analogs – Environment. Wien, 2003. 380 p.

*16 Претензии экологов к атомной энергетике предъявлены, в частности, в книге: Яблоков А.В. Атомная мифология: заметки эколога об атомной индустрии. М.: Наука, 1997. 272 с.

*17 См. Патин С.А. Нефть и экология континентального шельфа. М.: ВНИРО, 2001. 247 с.; Айбулатов Н.А. Деятельность России в прибрежной зоне моря и проблемы экологии. М.: 2005. 364 с.

*18 Подобное исследование было выполнено в середине 1990-х годов только для одной подотрасли ТЭК –электроэнергетики: см. Лялик Г.Н., Костина С.Г., Шапиро Л.Н., Пустовойт Е.И. Электроэнергетика и природа: экологические проблемы развития электроэнергетики. М.: Энергоатомиздат, 1995. 352 с.

Более того, при наблюдаемом ускоренном росте экономической оценки экологического фактора (а это – весьма долговременная тенденция) общая оценка экологической «нагрузки» данного сектора благодаря указанному и другим, отмеченным ранее, обстоятельствам (в том числе и специфичным для России) будет расти опережающими темпами, обрекая добычу сырья – «в общем и целом» – на некое не только экологическое, но и экономическое отставание в сравнении с его переработкой (феномен, давно замеченный при анализе структурных тенденций в народном хозяйстве разных стран – пусть даже без указания его причин).

При всей неполноте приведенных в предыдущих разделах данных и беглости их анализа представляется, однако, вполне правомерным вывод о чрезвычайно сильном негативном воздействии предприятий по производству топлива, энергии и их преобразованиям на окружающую среду в России. Дело не только в объеме этого воздействия, но, бесспорно, и в том, что со стороны ТЭК в целом оно возрастает, хотя уменьшается в электроэнергетике и нефтепереработке, а по отдельным показателям, впрочем, относительно малозначимым, и у основных производителей топлива – в нефтяной, газовой и угольной отраслях. Поэтому не вызывает никаких сомнений то, что сокращение производства топлива и энергии будет иметь самые положительные экологические последствия. Вопрос в том, можно ли обеспечить такое сокращение без спада производства и приемлемыми в экономическом отношении способами. Для ответа на этот вопрос следует вкратце рассмотреть, как используется производимая ТЭК энергия в российской экономике.

7.8. О воздействии холодного климата на энергопотребление в российской экономике

После анализа воздействия российского ТЭК на окружающую среду было бы естественно поставить обратную проблему: о влиянии окружающей среды на производство и потребление энергии. Однако эта проблема выводит далеко за рамки настоящего доклада, и здесь уместно ограничиться только каким-либо одним частным вопросом – для примера, а не полного анализа проблемы. В качестве такого примера выберем влияние важнейшего энвайронментального фактора, а именно климата, на потребление энергии в жилищно-коммунальном хозяйстве.

Энергоемкость российского ЖКХ следует признать катастрофической, и дело здесь не в суровости климата, а в беспечном и безответственном отношении к делу. Н.И. Даниловым и Я.М. Щелоковым был предложен коэффициент «энергетической озабоченности»19 (может быть, правильнее было бы назвать его коэффициентом энергобережливости), представляющий несомненный интерес в связи с проблемой энергосбережения, причем не только в ЖКХ. Определение и способ расчета этого показателя, а также его значения для нескольких стран содержатся в таблице 7.8.

Таблица 7.8. Коэффициент «энергетической озабоченности», данные на начало 1990-х гг.

Реферат

по экологии на тему

«Воздействие электростанций

на окружающую среду»

Выполнил студент гр.3121 Романина А.Л.

I.Введение 3

II. Тепловые электростанции 4

III. Гидравлические электростанции 9

IV. Атомные электростанции 11

V. Альтернативная энергетика 14

VI. Вывод 15

Список использованной литературы 16

I . Введение

Электрическая энергия – важнейший, универсальный, самый эффективный технически и экономически вид энергии. Другое его преимущество – экологическая безопасность использования и передачи электроэнергии по линиям электропередач по сравнению с перевозкой топлив, перекачкой их по системам трубопроводов. Электричество способствует развитию природосберегающих технологий во всех отраслях производства. Однако выработка электроэнергии на многочисленных ТЭС, ГЭС, АЭС сопряжена со значительными отрицательными воздействиями на окружающую среду. Энергетические объекты вообще по степени влияния принадлежат к числу наиболее интенсивно воздействующих на биосферу промышленных объектов.

На современном этапе проблема взаимодействия энергетики и окружающей среды приобрела новые черты, распространяя влияние на огромные территории, большинство рек и озёр, громадные объёмы атмосферы и гидросферы Земли. Ещё более значительные масштабы энергопотребления в обозримом будущем предопределяют дальнейшее интенсивное увеличение разнообразных воздействий на все компоненты окружающей среды в глобальных масштабах.

С ростом единичных мощностей блоков, электрических станций и энергетических систем, удельных и суммарных уровней энергопотребления возникла задача ограничения загрязняющих выбросов в воздушный и водный бассейны, а также более полного использования их естественной рассеивающей способности.

Диаграмма №1. Производство электроэнергии в мире за 1995 г. по типам электростанций, %

Ранее при выборе способов получения электрической и тепловой энергии, путей комплексного решения проблем энергетики, водного хозяйства, транспорта, назначении основных параметров объектов (тип и мощность станции, объем водохранилища и др.) руководствовались в первую очередь минимизацией экономических затрат. В настоящее же время на первый план все более выдвигаются вопросы оценки возможных последствий возведения и эксплуатации объектов энергетики.

II . Тепловые электростанции

Как видно из диаграммы №1, большая доля электроэнергии (63,2%) в мире вырабатывается на ТЭС. Поэтому вредные выбросы этого типа электростанций в атмосферу обеспечивают наибольшее количество антропогенных загрязнений в ней. Так, на их долю приходится примерно 25% всех вредных выбросов, поступающих в атмосферу от промышленных предприятий.Нужно отметить, что за 20 лет с 1970 по 1990 год в мире было сожжено 450 млрд. баррелей нефти, 90 млрд. т угля, 11 трлн. м 3 газа.

Таблица №1. Годовые выбросы ТЭС на органическом топливе мощностью 1000 МВт,

Тыс. т.

Кроме основных компонентов, образующихся в результате сжигания органического топлива (углекислого газа и воды), выбросы ТЭС содержат пылевые частицы различного состава, оксиды серы, оксиды азота, фтористые соединения, оксиды металлов, газообразные продукты неполного сгорания топлива.Их поступление в воздушную среду наносит большой ущерб, как всем основным компонентам биосферы, так и предприятиям, объектам городского хозяйства, транспорту и населению городов. Наличие пылевых частиц, оксидов серы обусловлено содержанием в топливе минеральных примесей, а наличие оксидов азота – частичным окислением азота воздуха в высокотемпературном пламени. До 50% вредных веществ приходится на диоксид серы, примерно 30% – на оксида азота, до 25% - на летучую золу. Данные по годовым выбросам ТЭС в атмосферу для разных топлив представлены в таблице №1. Приведённые данные относятся к установившимся режимам работы оборудования. Работа же ТЭС на нерасчётных (переходных) режимах связана не только с понижением экономичности котлоагрегатов, турбоагрегатов, электрогенераторов, но и с ухудшением эффективности всех устройств, снижающих негативные воздействия электростанций.

Рис. 1. Влияния ТЭС на окружающую среду

Газообразные выбросы главным образом включают соединения углерода, серы, азота, а также аэрозоли и канцерогенные вещества.

Окислы углерода (COи CO 2) практически не взаимодействуют с другими веществами в атмосфере и время их существования практически не ограничено. Свойства COи CO 2 , как и других газов, по отношению к солнечному излучению характеризуются избирательностью в небольших участках спектра. Так, для CO 2 при нормальных условиях характерны три полосы селективного поглощения излучения в диапазонах длин волн: 2,4 – 3,0; 4,0 – 4,8; 12,5 – 16,5 мкм. С ростом температуры ширина полос увеличивается, а поглощательная способность уменьшается, т.к. уменьшается плотность газа.

Одним из наиболее токсичных газообразных выбросов энергоустановок является сернистый ангидрид – SO 2 . Он составляет примерно 99% выбросов сернистых соединений (остальное количество приходится на SO 3). Его удельная масса – 2,93 кг/м3, температура кипения – 195ºC. Продолжительность пребывания SO 2 в атмосфере сравнительно невелика. Он принимает участие в каталитических, фотохимических и других реакциях, в результате которых окисляется и выпадает в сульфаты. В присутствии значительных количеств аммиака NH 3 и некоторых других веществ время жизни SO 2 исчисляется несколькими часами. В сравнительно чистом воздухе оно достигает 15 – 20 суток. В присутствии кислорода SO 2 окисляется до SO 3 и вступает в реакцию с водой, образуя серную кислоту. Согласно некоторым исследованиям, конечные продукты реакций с участием SO 2 распределяются следующим образом: в виде осадков выпадает на поверхность литосферы 43% и на поверхность гидросферы 13%. Накопление серосодержащих соединений происходит в основном в мировом океане. Воздействие этих продуктов на людей, животных и растения, а также на различные вещества разнообразно и зависит от концентрации и от различных факторов окружающей среды.

В процессах горения азот образует с кислородом ряд соединений: N 2 O, NO, N 2 O 3 , NO 2 , N 2 O 4 и N 2 O 5 , свойства которых существенно различаются. Закись азота N 2 Oобразуется при восстановлении высших окислов и не реагирует с атмосферным воздухом. Окись азота NO – бесцветный слаборастворимый газ. Как показано Я.Б. Зельдовичем, реакция образования окиси азота имеет термическую природу:

O 2 + N 2 = NO 2 + N – 196 кДж/моль,

N + O 2 = NO + O + 16 кДж/моль,

N 2 +O 2 =2NO – 90 кДж/моль.

В присутствии воздуха NOокисляется до NO 2 . Двуокись азота NO 2 состоит из молекул двух видов – NO 2 и N 2 O 4:

2NO 2 = N 2 O 4 + 57 кДж/моль.

В присутствии влаги NO 2 легко вступает в реакцию, образуя азотную кислоту:

3NO 2 + H 2 O = 2HNO 3 + NO.

Азотистый ангидрид N 2 O 3 разлагается при атмосферном давлении:

N 2 O 3 = NO + NO 2

и образуется в присутствии кислорода:

4NO + O 2 = 2N 2 O 3 + 88 кДж/моль.

Азотный ангидрид N 2 O 3 – сильный окислитель. Взаимодействуя с водой, образует серную кислоту. Ввиду скоротечности реакций образования окислов азота и их взаимодействий друг с другом и компонентами атмосферы, а также из-за излучения учесть точное количество каждого из окислов невозможно. Поэтому суммарное количество NO x приводят к NO 2 . Но для оценок токсического воздействия необходимо учитывать, что соединения азота, выбрасываемые в атмосферу, имеют различную активность и продолжительность существования: NO 2 – около 100 часов, N 2 O– 4,5 года.

Аэрозоли подразделяются на первичные – непосредственно выбрасываемые, и вторичные – образующиеся при превращениях в атмосфере. Время существования аэрозолей в атмосфере колеблется в широких пределах – от минут до месяцев, в зависимости от многих факторов. Крупные аэрозоли в атмосфере на высоте до 1 км существуют 2-3 суток, в тропосфере – 5-10 суток, в стратосфере – до нескольких месяцев. Подобно аэрозолям ведут себя и канцерогенные вещества , выбрасываемые или образующиеся в атмосфере. Однако точных данных о поведении этих веществ в воздухе практически нет.