Экология и энергетика
Оглавление
Введение
Энергетика
Нефтяная промышленность
Газовая промышленность
Угольная промышленность
Электроэнергетика
Экология
Какое влияние оказывает на характер вредных выбросов в
атмосферу вид топлива, используемый на тепловых электростанциях.
Влияние водохранилищ и гидроэлектростанций на природную
среду.
Атомные электростанции и экологические проблемы,
возникающие при их эксплуатации.
Заключение
Где можно получить профессию эколога
Приложение
Схема отраслей энергетики
Выбросы в атмосферу электростанцией мощностью 1000МВт в
год (в тоннах).
Список используемой литературы
Существует
образное выражение, что мы живем в эпоху трех «Э»: экономика, энергетика,
экология. Не зря говорят: «Энергетика – хлеб промышленности». Чем более развиты
промышленность и техника, тем больше энергии нужно для них. Существует даже
понятие – «опережающее развитие энергетики». Это значит, что ни одно промышленное
предприятие, ни один новый город или просто дом нельзя построить до того, как
будет определён или создан заново источник энергии, которую они станут
потреблять. Вот почему по количеству добываемой и используемой энергии довольно
точно можно судить о технической и экономической мощи, а проще говоря – о богатстве
любого государства.
Экология
как наука и образ мышления привлекает все более и более пристальное внимание
человечества.
Экологию
рассматривают как науку и учебную дисциплину, которая призвана изучать
взаимоотношения организмов и среды во всем их разнообразии. При этом под средой
понимается не только мир неживой природы, а и воздействие одних организмов или
их сообществ на другие организмы и сообщества.
Термин
«экология» был введен в употребление немецким естествоиспытателем Э. Геккелем в
1866 году и в дословном переводе с греческого обозначает науку о доме (ойкос –
дом, жилище; логос – учение, наука).
Энергетика – это область хозяйства,
охватывающая выработку преобразования, передачу и использование разных видов
энергии.
Это совокупность отраслей топливной промышленности, электроэнергетики, а
также средств доставки топлива и энергии. Это основа современного хозяйства,
всех прогрессивных процессов в экономике.
Топливная промышленность – совокупность отраслей горнодобывающей промышленности,
занятых добычей и переработкой различных видов топливно-энергетического сырья.
Включает нефтеперерабатывающую, газовую, угольную, сланцевую, торфяную и
горнодобывающую промышленность.
До последнего времени энергетика развивалась опережающими по сравнению с
большинством отраслей промышленности темпами, так как энергоёмкость
производства в эпоху НТР росла быстрыми темпами. Лишь в XX веке использование энергии в мире увеличилось
как минимум в 15 раз.
Сильно изменился в XX веке и
топливно-энергетический баланс (ТЭБ) мира. Если в начале века в нём всецело
доминировал уголь, то впоследствии он был заметно потеснён нефтью, газом,
ядерной энергией.
Весь послевоенный подъём экономики капиталистических стран в значительной
мере объясняется массовым использованием ими дешевой нефти. Богатейшие нефтяные
месторождения мира на Ближнем Востоке полностью контролировались международными
нефтяными монополиями. Нефть была дешевой для стран Запада, так как монополии
платили странам экспортёрам ничтожную часть её цены. Цена на мировом рынке была
ниже, чем на уголь.
Однако в 1960 году была создана организация стран-экспортёров нефти –
ОПЕК, члены которой постепенно взяли добычу нефти в свои руки. Монополиям
пришлось платить гораздо более высокие цены на неё, произошло резкое повышение
цены на нефть на мировом рынке. Развитым странам Запада пришлось забыть об «эре
дешевой нефти», начать экономию этого ценного сырья, вводить
энергоресурсосберегаюшие технологии. Доля нефти в ТЭБ этих стран в последние
годы несколько понизилась за счёт других источников энергии.
В ТЭБ России происходило неуклонное повышение доли жидкого топлива.
Однако в последние годы эта тенденция фактически уже не проявлялась, зато рос
удельный вес газа, атомной энергии. На тепловых электростанциях идёт замена нефти
(мазута) углем и природным газом, что позволяет экономить нефть как ценное
химическое сырьё.
Нефтяная
промышленность
Отрасль обрабатывающей промышленности, производящая из сырой нефти нефтепродукты,
которые используются в качестве топлив, смазочных и электроизоляционных
материалов, растворителей, дорожных покрытий, нефтехимического сырья и др.
Большая часть мировых ресурсов нефти приходится на развивающиеся страны,
в первую очередь Ближнего Востока. Ведущее место по добыче нефти занимают США,
Саудовская Аравия, Россия. Растёт добыча нефти в КНР.
В России основным нефтедобывающим регионом, стала Западная Сибирь (свыше
2/3 добычи). Сеть нефтепроводов (более 80 000 км.) связывает основные
районы добычи и потребления. Сдвиг нефтедобычи во всё более северные районы
(вплоть до Ямала и шельфа Северного Ледовитого океана) с самыми суровыми
природными условиями и трудной транспортной доступностью значительно повысил
затраты на её добычу.
В США добыча нефти ведётся на Юге, а в последние годы – на шельфе Аляски.
Резко изменилась за годы энергетического кризиса география импорта этой страной
нефти (он составляет 40% потребления). Выросла доля политически «надёжных»
стран – Канады, Мексики, Венесуэлы. На Ближний Восток приходится теперь лишь
около 5% американского импорта нефти. Резкое падение цен на нефть в середине
80-х годов заставило страны ОПЕК уменьшить её добычу, ввести жесткие
ограничения «верхних рубежей» добычи странами участницами, с тем, чтобы
сохранить, а по возможности повысить цены на нефть. Доля стран ОПЕК в
совокупной мировой добыче (а значит, и экспорте) заметно упала. Определённую
роль в снижении добычи сыграли и военные конфликты и связанные с ними
«танкерная война» в Персидском заливе.
Сохранившийся территориальный разрыв между основными районами добычи и потребления
нефти приводит к колоссальным масштабам дальних перевозок нефти, она остаётся
грузом номер один мирового морского транспорта.
Главные из грузопотоков нефти начинаются от крупнейших нефтяных портов в
Персидском заливе и идут к Западной Европе и Японии. Самые крупные танкеры
следуют дальним путём вокруг Африки, менее крупные идут через Суэцкий канал.
Меньшие грузопотоки нефти идут от стран Центральной Америки (Венесуэла,
Мексика) к США и Западной Европе. США снабжается нефтью и по Аляскинскому
нефтепроводу, проходящему через Канаду.
В нефтеснабжении стран Восточной Европы главную роль играет Россия.
Газовая
промышленность
Добыча природного
газа получила развитие лишь во второй половине XX века. В настоящее время в ТЭБ высокоразвитых стран доля газа
и угля примерно одинаковы. На Россию и США приходится примерно половина мировой
добыче газа. Остальные страны (Канада, Нидерланды и др.) резко уступают им.
Газ
транспортируется по системе магистральных газопроводов как внутренних, так и международных.
Из Западной Сибири, где добывается основная часть Российского газа, он
перекачивается в европейскую часть России, на Украину, в Беларусь, также в
страны Восточной и Западной Европы.
В США основное
направление сети газопроводов с Юга на Северо-Восток. Из Нидерландов газ идёт в
другие страны Западной Европы. Некоторые газопроводы проложены по дну моря.
Другим способом
транспортировки газа стала его перевозка в сжиженном состоянии специальными
судами – газовозами. Она требует строительство дорогостоящих установок по
сжижению газа в портах экспорта и установок, снова превращающих его в нормальный
газ в портах импорта.
В последние годы
угольная промышленность мира развивается довольно быстро. Это связанно с
обострившейся энергетической ситуацией. Основные угледобывающие страны – КНР,
США, Россия и Индия. В Россия основная часть добычи приходится на восточный
районы (Кузнецкий и Иркутский бассейны): перспективным районом является
Южно-Якутский. В США главный угольный бассейн – Аппалачский, где 60% угля добывается
открытым способом.
По добыче бурого
угля первое место в мире занимает Германия, где она ведётся открытым способом.
Бурый уголь, уступающий по калорийности каменному, идёт в основном на
электростанции, для химической промышленности и бытового хозяйства (брикеты).
Электроэнергетика
В природе запасы энергии огромны. Её
несут солнечные лучи, ветры и движущиеся массы воды, она хранится в древесине,
в залежах газа, нефти, каменного угля. Практически безграничная энергия,
«запечатанная» в ядрах атома вещества. Но не все её формы пригодны для прямого
использования.
Производство
электроэнергии в мире ведется на тепловых станциях, использующих традиционные
виды топлива (уголь, газ, сланцы, мазут), гидроэлектростанциях, а также на АЭС.
Оно растёт быстрее других секторов топливно-энергетического хозяйства, т.е. электроэнергетика
– является ведущей отраслью энергетики.
Основная часть
производимой в мире энергии приходится на тепловые станции.
Тепловая электростанция (ТЭС) – вырабатывает электрическую энергию
в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании
органического топлива. Основные типы ТЭС: паротурбинные (преобладают),
газотурбинные и дизельные. Иногда к ТЭС условно относят атомные, геотермальные
и с магнитогидродинамическими генераторами.
Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) дают не только электроэнергию, но и
тепло, которое с электростанций подводится в виде горячей воды к предприятиям и
жилым зданиям.
В настоящее время в странах, обеспеченных топливными ресурсами, ТЭС –
основной источник электроэнергии. В России, США, Англии, Германии на ТЭС
вырабатывается основная часть электроэнергии. Это объясняется тем, что на
сооружение ТЭС затрачивается значительно меньше времени и средств, чем на ГЭС.
Они обеспечивают равномерную выработку электроэнергии в течение всего года, и
мощность их можно увеличивать в соответствии с потребностями в электроэнергии.
Строительство ТЭЦ, дающих не только электроэнергию, но и тепло, повышает
эффективность использования топлива и удешевляет стоимость электроэнергии
Харанорская ГРЭС
К тепловым
электростанциям относится наша Харанорская ГРЭС в посёлке Ясногорск, которая
работает на харанорском угле.
Первый энергоблок
был пущен в эксплуатацию в 1995 году. Это были 6 энергоблоков по 215 мегаватт
каждый, второй энергоблок был пущен в 2001 году. Данное время планируется
строительство третьего энергоблока. А в перспективе возможно увеличение мощности
станции до 2520 мегаватт. Для сравнения: в 1993 году все электростанции
Читинской области имели мощность менее 700 мегаватт.
По-прежнему
видную роль в энергетики мира играет гидроэнергия, производимая на ГЭС.
Гидроэлектростанция (ГЭС) – электростанция, преобразующая
механическую энергию потока воды в электрическую энергию посредством
гидравлических турбин, приводящих во вращение электрические генераторы.
На строительство ГЭС требуется больше времени и средств, по сравнению с
ТЭЦ, т.к. приходится создавать мощные плотины и водохранилища. Кроме того,
сооружения плотин на равнинных реках часто связано с затоплением ценных
сельскохозяйственных угодий и населённых пунктов, количество вырабатываемой
электроэнергии на ГЭС зависит от величины стока воды и неравномерно в течение
года. Но ГЭС не требует постоянных затрат на добычу топлива и дают более
дешевую электроэнергию. В России сооружение крупных электростанций обычно
сочетается с задачами развития водного транспорта, орошения и водоснабжения. В
нашей стране строятся преимущественно крупные электростанции, дающие более
дешевую энергию. Такие ГЭС как Волжские, Братская на Ангаре и Красноярская на
Енисее (6 ГВт), являются крупнейшими в мире электростанциями. Кроме того,
большие электростанции объединяются в мощные энергосистемы.
Так, например, волжские ГЭС объединили Уральскую, Центральную и Южную энергосистемы
в Единую энергетическую систему Европейской части России.
Лидируют в использовании гидроэлектроэнергии США и Россия, хотя в
производстве её на душу населения первенство принадлежит Норвегии. Большой
резерв для развития гидроэнергетического хозяйства имеют развивающиеся страны.
Атомная электростанция (АЭС) – электростанция, на которой ядерная
(атомная) энергия преобразуется в электрическую. На АЭС тепло, выделяющееся в
ядерном реакторе, используется для получения водного пара, вращающего
турбогенератор. 1-я в мире АЭС мощностью 5 МВт была пущена в СССР 27.6.1954 в
г. Обнинск. АЭС составляют основу ядерной энергетики. Мощность крупнейших
действующих многоблочных АЭС (1989) свыше 9 ГВт.
На долю атомной энергетики приходится около 1/6 мирового производства
электроэнергии. АЭС построены более чем в 30-ти странах мира. По абсолютным
масштабам производство энергии на АЭС лидируют США, Франция, Япония, Германия,
Россия. Все эти страны имеют «полный ядерный цикл», т.е. сложные и
дорогостоящие предприятия по подготовки ядерного топлива, сами АЭС и схему
уничтожения или переработки радиоактивных отходов.
В последние годы началось развитие атомной энергетики и в развивающихся
странах. Однако рост требований по обеспечению абсолютной безопасности АЭС
(особенно после аварии на Чернобыльской АЭС) сказался на замедлении темпах их
строительства.
Вся производимая электроэнергия подаётся в энергетические системы.
В энергосистему входят системы электроэнергетические, снабжения
различными видами топлива (продукцией нефтедобывающей, газовой, угольной,
торфяной и сланцевой промышленности), ядерной энергетики, обычно объединяемые в
масштабах стран в Единую энергетическую систему.
Единая электроэнергетическая система (ЕЭЭС) – совокупность нескольких
электроэнергетических систем, объединенных линиями электропередачи высокого
напряжения и обеспечивающих энергоснабжение обширных территорий в пределах
одной, а иногда и нескольких стран. ЕЭЭС Российской Федерации, Украины,
Молдавии, Грузии, Армении, Латвии, Литвы, Эстонии и Казахстана включает 9
объединенных энергосистем: Северо-Запада, Центра, Средней Волги, Юга, Северного
Кавказа, Закавказья, Урала, Казахстана и Сибири; объединяет (1992г) свыше 900
электростанций общей мощностью около 280 ГВт; работает совместно с
электроэнергетическими системами стран Восточной Европы: Болгарии, Венгрии,
Польши, Румынии, Словакии, Чехии, восточной части Германии.
Все энергетические предприятия при работе в той или иной мере оказывают
отрицательное воздействие на окружающую среду, на биосферу, на жизнь и здоровье
человека.
При добыче топливных ресурсов, при их транспортировке, при авариях на
нефтепроводах, при авариях на танкерах, перевозимых нефть и уголь, происходит
загрязнение вод и атмосферы т.к. вредные вещества переносятся водой и ветром на
огромные расстояния. Многие крупные млекопитающие (киты, дельфины и др.), рыбы
и водоплавающие птицы гибнут или выбрасываются на побережье.
По энергетической отрасли, на Харанорской ГРЭС, с 1993 года
целенаправленно ведется природоохранная работа. Это касается
выбросов в атмосферу и сбросов в поверхностные водоёмы, защиты грунтовых вод.
Закуплено оборудование для качественного проведения санитарного контроля. Для
охраны окружающей среды созданы условия в соответствии с современными требованиями.
Специалисты лаборатории берут на анализ воду из рек Турги и Онона,
водохранилища, а также сточной воды и из очистного промышленного сброса.
Осуществляется контроль над дымовыми уходящими газами и золоотвалом. ГРЭС
построена с учётом розы ветров, т.е. все вредные вещества (дым, копоть и т.д.)
уносятся ветром от посёлка.
Чистая некогда вода принимает сейчас в год до 6 млн. тонн отбросов, т.е.
грузов 10 тысяч товарных поездов. Всё чаще по берегам водоёмов можно видеть
предостерегающие надписи: «Пить запрещается», «Не купаться», «Вода опасна», «Не
рекомендуется рыбная ловля».
Увеличение
напоров и объемов водохранилищ гидроузлов, продолжение использования
традиционных видов топлива (уголь, нефть, газ), строительство АЭС и других предприятий
ядерного топливного цикла (ЯТЦ) выдвигают ряд принципиально важных задач
глобального характера по оценке влияния энергетики на биосферу Земли. Если в
предыдущие периоды выбор способов получения электрической и тепловой энергии,
путей комплексного решения проблем энергетики, водного хозяйства, транспорта и
др. и назначение основных параметров объектов (тип и мощность станции, объем
водохранилища и др.) проводились в первую очередь на основе минимизации
экономических затрат, то в настоящее время на первый план все более выдвигаются
вопросы оценки возможных последствий возведения и эксплуатации объектов
энергетики.
Это, прежде
всего, относится к ядерной энергетике (АЭС и другие предприятия ЯТЦ), крупным
гидроузлам, энергокомплексам, предприятиям, связанным с добычей и транспортом
нефти и газа и т.п. Тенденции и темпы развития энергетики сейчас в значительной
степени определяются уровнем надежности и безопасности (в том числе экологической)
электростанций разного типа. К этим аспектам развития энергетики привлечено
внимание специалистов и широкой общественности, вкладываются значительные материальные
и интеллектуальные ресурсы, однако сама концепция надежности и безопасности
потенциально опасных инженерных объектов остается во многом мало разработанной.
Развитие
энергетического производства, по-видимому, следует рассматривать как один из
аспектов современного этапа развития техносферы вообще (и энергетики в частности)
и учитывать при разработке методов оценки и средств обеспечения надежности и экологической
безопасности наиболее потенциально опасных технологий.
Объекты
энергетики, как и многие предприятия других отраслей промышленности,
представляют источники неизбежного, потенциального, до настоящего времени
практически количественно не учитываемого риска для населения и окружающей
среды. Под надежностью объекта понимается его способность выполнять свои
функции (в данном случае – выработка электро- и тепловой энергии) в заданных
условиях эксплуатации в течение срока службы. Или наиболее подробно: свойство
объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров,
характеризующие способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и
условиях применения.
В силу специфики
технологии использования водной энергии гидроэнергетические объекты преобразуют
природные процессы на весьма длительные сроки. Например, водохранилище ГЭС (или
система водохранилищ в случае каскада ГЭС) может существовать десятки и сотни
лет, при этом на месте естественного водотока возникает техногенный объект с
искусственным регулированием природных процессов - природно-техническая
система (ПТС). В данном случае задача сводится к формированию такой ПТС,
которая обеспечивала бы надежное и экологически безопасное формирование
комплекса. При этом соотношение между основными подсистемами ПТС (техногенным
объектом и природной средой) может быть существенно различным в зависимости от
выбранных приоритетов – технических, экологических, социально-экономических и
др., а принцип экологической безопасности может формулироваться, например, как
поддержание некоторого устойчивого состояния создаваемой ПТС.
Другой
оказывается постановка задачи оценки возможных последствий для окружающей среды
при создании объектов ядерной энергетики. Здесь под экологической безопасностью
понимается концепция, согласно которой при проектировании, строительстве,
эксплуатации и снятии с эксплуатации АЭС, а также других объектов ЯТЦ предусматривается
и обеспечивается сохранение региональных экосистем. При этом допускается
некоторый экологический ущерб, риск которого не превосходит определенного (нормируемого)
уровня. Этот риск минимален в период штатной эксплуатации АЭС, возрастает при
возведении объекта и снятии его с эксплуатации и, особенно – в аварийных
ситуациях. Необходимо учитывать влияние на окружающую среду всех основных
факторов техногенного воздействия: радиационного, химического теплового (с
учетом их возможного нелинейного взаимодействия). Следует иметь в виду и
различные масштабы возможных последствий: локальный (тепловое пятно сброса
подогретых вод в водоемы и водотоки), региональный (выброс радионуклидов),
глобальный (рассеяние долгоживущих радионуклидов по биосферным каналам). Если
же создается крупное водохранилище-охладитель, то, как в случае
гидроэнергетического объекта, должна ставиться задача об экологически
безопасном функционировании сложной ПТС (с учетом отмеченной специфики АЭС).
Аналогичный круг
вопросов следует рассматривать при формулировании концепции экологической
безопасности объектов теплоэнергетики: учет теплового и химического воздействия
на окружающую среду, влияние водоемов-охладителей и т.п. Кроме того, для
крупных ТЭС на твердом топливе (уголь, сланцы) возникают проблемы надежной и
безопасной эксплуатации золоотвалов – сложных и ответственных грунтовых гидросооружений.
И здесь надо ставить задачу о безопасном функционировании ПТС «ТЭС – окружающая
среда».
сферу вид топлива,
используемый на тепловых электростанциях.
В качестве топлива на
тепловых электростанциях используют уголь, нефть и нефтепродукты, природный газ
и реже древесину и торф. Основными компонентами горючих материалов являются
углерод, водород и кислород, в меньших количествах содержится сера и азот,
присутствуют также следы металлов и их соединений (чаще всего оксиды и сульфиды).
В тепло
энергетике источником массированных атмосферных выбросов и крупнотоннажных
твердых отходов являются теплоэлектростанции, предприятия и установки паросилового
хозяйства, т.е. любые предприятия, работа которых связана с сжиганием топлива.
В состав отходящих дымовых газов входят диоксид углерода, диоксид и триоксид
серы и ряд других компонентов, поступление которых в воздушную среду наносит
большой ущерб, как всем основным компонентам биосферы, так и предприятиям,
объектам городского хозяйства, транспорту и населению городов.
Отходы
углеобогатительных фабрик содержат 55-60% , 22-26% , 5-12% , 0,5-1% , 4-4,5% и и до 5% . Они поступают в
отвалы, которые пылят, «дымят» и резко ухудшают состояние атмосферы и
прилегающих территорий.
Основную часть выброса
занимает углекислый газ – порядка 1 млн.т в пересчете на углерод 1 Мт. Со
сточными водами тепловой электростанции ежегодно удаляется 66 т органики, 82 т
серной кислоты, 26 т хлоридов, 41 т фосфатов и почти 500 т взвешенных частиц.
Зола электростанций часто содержит повышенные концентрации тяжелых, редко земельных
и радиоактивных веществ. Для электростанции работающей на угле требуется 3,6
млн.т угля, 150 м3 воды и около 30 млрд. м3 воздуха
ежегодно. В приведенных цифрах не учтены нарушения окружающей среды, связанные
с добычей и транспортировкой угля.
Если учесть, что
подобная электростанция активно работает несколько десятилетий, то ее
воздействие вполне можно сравнить с действием вулкана. Но если последний обычно
выбрасывает продукты вулканизма в больших количества разово, то электростанция
делает это постоянно. За весь голоцен (10-12 тыс. лет) вулканическая
деятельность не смогла сколько-нибудь заметно повлиять на состав атмосферы, а
хозяйственная деятельность человека за какие-то 100-200 лет обусловила такие
изменения, причем в основном за счет сжигания ископаемого топлива и выбросов
парниковых газов разрушенными и деформированными экосистемами.
Коэффициент
полезного действия энергетических установок пока невелик и составляет 30-40%,
большая часть топлива сжигается впустую. Полученная энергия тем или иным
способом используется и превращается, в конечном счете, в тепловую, т.е. помимо
химического в биосферу поступает тепловое загрязнение.
Загрязнение и
отходы энергетических объектов в виде газовой, жидкой и твердой фазы
распределяются на два потока: один вызывает глобальные изменения, а другой – региональные
и локальные. Так же обстоит дело и в других отраслях хозяйства, но все же
энергетика и сжигание ископаемого топлива остаются источником основных
глобальных загрязнителей. Они поступают в атмосферу, и за счет их накопления
изменяется концентрация малых газовых составляющих атмосферы, в том числе
парниковых газов. В атмосфере появились газы, которые ранее в ней практически
отсутствовали – хлорфторуглероды. Это глобальные загрязнители имеющие высокий парниковый
эффект и в то же время участвующие в разрушении озонового экрана стратосферы.
Обострение
экологической ситуации, как в мире, так и в нашей стране, к началу 90-х годов
послужило поводом для возобновления дискуссий по проблемам экологии в гидроэнергетике,
отличающейся большой агрессивностью. В нашей стране принципы приоритета охраны
окружающей среды были признаны на Всесоюзном научно-техническом совещании
«Будущее гидроэнергетики. Основные направления создания гидроэлектростанций нового
поколения» (1991 г.).
Наиболее резко
прозвучали вопросы создания высоконапорных ГЭС с крупными водохранилищами,
затопления земель, качества воды. Сохранения флоры и фауны.
Из-за большой
площади зеркал водохранилищ наиболее крупных ГЭС России (Саяно-Шушенская,
Красноярская, Усть-Илимская) ущерб наносимый природе значителен. Наиболее
значимым фактором воздействия крупных гидроэлектростанций на экосистему
водосброса является создание водохранилищ и затопление земель. Это вызывает
изменение видового состава, численности биомассы растений, животных,
формирование новых биоценозов.
Эффективным
способом уменьшения затопления территорий является увеличение количества ГЭС в
каскаде с уменьшением на каждой ступени напора и, следовательно, зеркала
водохранилищ. Несмотря на снижение энергетических показателей и уменьшение регулирующих
возможностей возрастания стоимости, низко напорные гидроузлы, обеспечивающие
минимальные затопления земель, лежат в основе всех современных разработок.
Еще одна
экологическая проблема гидроэнергетики связана с оценкой качества водной среды.
Имеющее место загрязнение воды вызвано не технологическими процессами
производства электроэнергии на ГЭС (объемы загрязнений, поступающие со сточными
водами ГЭС, составляют ничтожно малую долю в общей массе загрязнений
хозяйственного комплекса), а низкое качество санитарно-технических работ при
создании водохранилищ и сброс неочищенных стоков в водные объекты.
В водохранилищах
задерживается большая часть питательных веществ, приносимых реками. В теплую
погоду водоросли способны массами размножаться в поверхностных слоях
обогащенного питательными веществами, или эвтрофного, водохранилища. В ходе
фотосинтеза водоросли потребляют питательные вещества из водохранилища и
производят большое количество кислорода. Отмершие водоросли придают воде
неприятный запах и вкус, покрывают толстым слоем дно и препятствуют отдыху
людей на берегах водохранилищ. Массовое размножение, "цветение"
водорослей в неглубоких заболоченных водохранилищах стран СНГ делает их воду
непригодной ни для промышленного использования, ни для хозяйственных нужд.
Водохранилища
часто "созревают" десятилетиями или дольше, а в тропиках этот процесс
длится столетиями - пока разложится большая часть всей органики.
Очистка
затопляемой зоны от растительности смягчила бы проблему, но поскольку она
трудна и дорога, очистку проводят лишь частично.
Самый известный
пример масштабного затопления леса - плотина Брокопондо в Суринаме (Ю.
Америка), затопившая 1500 кв. км тропического леса - 1% территории страны.
Разложение органического вещества в этом мелководном бассейне лишило его воду кислорода
и вызвало мощное выделение сероводорода, зловонного газа, способствующего
коррозии. Работники дамбы еще 2 года спустя после заполнения водохранилища в
1964 году носили маски. А стоимость ущерба, нанесенного турбин закисленной
водой, составила более 7% общей стоимости проекта.
В то же время
опыт эксплуатации водохранилищ показал, что вследствие увеличения времени
пребывания воды в водоеме общий эффект самоочищения в них в большинстве случаев
выше, чем в реках. Водохранилища существенно сглаживают амплитуду колебания
показателей качества воды. Резко снижают их пиковые значения.
Если вопрос о
положительном или отрицательном влиянии водохранилищ на качество воды до сих
пор остается спорным, то негативное влияние неочищенных стоков, бесспорно.
Большие объемы воды и высокий эффект самоочищения в водохранилищах побуждают к
строительству предприятий без должной очистки стоков, что превращает водохранилища
в огромные отстойники сточных вод.
Кроме загрязнения
объективным показателем качества является состояние обитающих в воде живых
организмов. Наиболее тесно связаны с водными массами планктонные организмы. При
транзите через зарегулированный поток с каскадами водохранилищ планктонные
сообщества (ценозы) претерпевают сложные изменения, обусловленные поочередным
попаданием планктонных организмов то в озерные условия, то в речные. Как
правило, организмы сообществ озерного типа не приспособлены к жизни в реке. В
речных условиях течение даже средней силы оказывает губительное влияние на
озерные виды организмов. На структуру и динамику планктона влияют и сами
гидротехнические сооружения, т.к. при преодолении гидроагрегатов планктон
подвергается разрушению.
И все же,
рассматривая воздействие ГЭС на окружающую среду, следует отметить
жизнесберегающую функцию ГЭС. Так выработка каждого млрд.кВт/ч электроэнергии
на ГЭС вместо ТЭС приводит к уменьшению смертности населения на 100-226
чел/год.
Атомные
электростанции и экологические проблемы, возникающие
при их эксплуатации.
С конца 1960-х
годов начинается бум ядерной энергетики. В это время возникло, по крайней мере,
две иллюзии, связанных с ядерной энергетикой. Считалось, что энергетические
ядерные реакторы достаточно безопасны, а системы слежения и контроля, защитные
экраны и обученный персонал гарантируют их безаварийную работу, а также
считалось, что ядерная энергетика является «экологически чистой», т.к.
обеспечивает снижение выброса парниковых газов при замещении энергетических
установок, работающих на ископаемом топливе.
Иллюзия о безопасности
ядерной энергетики была разрушена после нескольких больших аварий в
Великобритании, США и СССР, апофеозом которых стала катастрофа на
Чернобыльской АЭС. Катастрофа в Чернобыле показала, что потери при аварии на
ядерном энергетическом реакторе на несколько порядков превышают потери при
аварии на энергетической установке такой же мощности, использующей ископаемое
топливо. В эпицентре аварии уровень загрязнения был настолько высок, что
население ряда районов пришлось эвакуировать, а почвы, поверхностные воды,
растительный покров оказались радиоактивно зараженными на многие десятилетия.
При этом в отношении чернобыльского выброса многое остается неизвестным, и риск
здоровью населения от аварийных выбросов этой АЭС существенно занижен, т.к. в
большинстве стран СНГ отсутствует хорошая медицинская статистика. Рядом
исследователей США было установлено, что с мая по август 1986 года, наблюдался
значительный рост общего числа смертей среди населения, высокая младенческая
смертность, а также пониженная рождаемость, связанные не исключено с высокой
концентрацией радиоактивного йода-131 из чернобыльского облака, накрывшего США.
За четыре летних
месяца возросло количество смертей от пневмонии, разных видов инфекционных
заболеваний, СПИДа по сравнению со средним числом смертей за этот период в
1983-85 годах. Все это с высокой статистически достоверной вероятностью связано
с поражением иммунной системы чернобыльскими выбросами.
Такой же точной
статистики нет и для большинства других стран, исключая Германию. На юге
Германии, где чернобыльские выпадения были особенно интенсивными, младенческая
смертность возросла на 35%.
Однако опасность
ядерной энергетики лежит не только в сфере аварий и катастроф. Даже без них
около 250 радиоактивных изотопов попадают в окружающую среду в результате
работы ядерных реакторов. Эти радиоактивные частицы вместе с водой, пылью, пищей
и воздухом попадают в организмы людей, животных, вызывая раковые заболевания,
дефекты при рождении, снижение уровня иммунной системы и увеличивают общую заболеваемость
населения, проживающего вокруг ядерных установок.
Департамент
общественного здравоохранения штата Массачусетс с 1990 года установил, что у
людей, живущих и работающих в двадцатимильной зоне АЭС «Пилигрим», около города
Плимут, в 4 раза выше заболеваемость лейкемией, чем ожидалось. Статистически
заметное увеличение случаев заболеваний лейкемией и раком обнаружено в окрестностях
АЭС «Троян» в городе Портленд, штат Орегон. Заболеваемость лейкемией детей в
поселке около британского ядерного центра в Селлафилде в 10 раз выше, чем в
среднем по стране, и, несомненно, связана с его работой. Это стало известно в
1990 году, а недавно официально подтверждено Британским комитетом по
радиологии.
Даже когда АЭС
работает нормально, она обязательно выбрасывает изрядное количество
радиоактивных изотопов инертных газов. Также как радиоактивный йод концентрируется
в щитовидной железе, вызывая ее поражение, радиоизотопы инертных газов, в 70-е годы,
считавшиеся абсолютно безвредными для всего живого, накапливаются в некоторых
клеточных структурах растений хлоропластах, митохондриях и клеточных мембранах.
После установления этого факта, остается слово «инертные» всегда употреблять в
кавычках, поскольку, конечно же, они оказывают серьезное влияние на процессы
жизнедеятельности растений.
Радиоизотопы
«инертных» газов вызывают и такой феномен как столбы ионизированного воздуха
(свечки) над АЭС. Эти образования могут наблюдаться с помощью обыкновенных
радиолокаторов на расстоянии в сотни километров от любой АЭС. Кто сможет
утверждать, что все это никак не сказывается на состоянии и качестве окружающей
среды, на миграционных путях птиц и летучих мышей, на поведении насекомых?
Одним из основных
выбрасываемых инертных газов является криптон-85 бета-излучатель. Уже сейчас ясна
его роль в изменении электропроводности атмосферы. Количество криптона-85 в
атмосфере (в основном за счет работы АЭС) увеличивается на 5 % в год. Уже
сейчас количество криптона-85 в атмосфере в миллионы раз (!) выше, чем до начала
атомной эры. Этот газ в атмосфере ведет себя как тепличный газ, внося тем самым
вклад в антропогенное изменение климата Земли.
Нельзя не
упомянуть и проблему другого бета-излучателя, образующегося при всякой
нормальной работе АЭС, трития, или радиоактивного водорода. Доказано, что он легко
связывается с протоплазмой живых клеток и тысячекратно накапливается в пищевых
цепочках. Кроме того, надо добавить загрязнение тритием грунтовых вод
практически вокруг всех АЭС. Ничего хорошего от замещения части молекул воды в
живых организмах тритием ждать не приходиться. Когда тритий распадается (период
полураспада 12,3 года), он превращается в гелий и испускает сильное
бета-излучение. Эта трансмутация особенно опасна для живых организмов, так как
может поражать генетический аппарат клеток.
Еще один
радиоактивный газ, не улавливаемый никакими фильтрами и в больших количествах
производимый всякой АЭС, углерод-14. Есть основания предполагать, что накопление
углерода-14 в атмосфере ведет к резкому замедлению роста деревьев. Такое необъяснимое
замедление роста деревьев, по заключению ряда лесоводов, наблюдается, чуть ли
не повсеместно на Земле. Сейчас в составе атмосферы количество углерода-14
увеличено на 25% по сравнению с до атомной эрой.
Но главная
опасность от работающих АЭС - загрязнение биосферы плутонием. На Земле было не
более 50 кг этого сверхтоксичного элемента до начала его производства человеком
в 1941 году. Сейчас глобальное загрязнение плутонием принимает катастрофические
размеры: атомные реакторы мира произвели уже много сотен тонн плутония – количество
более чем достаточное для смертельного отравления всех живущих на планете людей.
Плутоний крайне летуч: стоит пронести образец через комнату, как допустимое содержание
плутония в воздухе будет превышено. У него низкая температура плавления – всего
640 градусов по Цельсию. Он способен к самовозгоранию при наличии кислорода.
Обычно, когда
говорят о радиационном загрязнении, имеют в виду гамма-излучение, легко
улавливаемое счетчиками Гейгера и дозиметрами на их основе. В то же время есть
немало бета-излучателей (углерод-14, криптон-85, стронций-90, йод-129 и 130).
Существующими массовыми приборами они измеряются недостаточно надежно. Еще
труднее быстро и достоверно определять содержание плутония, поэтому если
дозиметр не щелкает, это еще не означает радиационной безопасности, это говорит
лишь о том, что нет опасного уровня гамма-радиации.
Наконец,
важнейшей причиной экологической опасности ядерной энергетики и ядерной
промышленности в целом является проблема радиоактивных отходов, которая так и
остается нерешенной. На 424 гражданских ядерных энергетических реакторах,
работающих во всем мире, ежегодно образуется большое количество низко-, средне-
и высокорадиоактивных отходов. К этой проблеме отходов прямо примыкает проблема
вывода выработавших свой ресурс реакторов.
Радиоактивное
загрязнение сопровождает все звенья сложного хозяйства ядерной энергетики:
добычу и переработку урана, работу АЭС, хранение и регенерацию топлива. Это
делает атомную энергетику экологически безнадежно грязной. С каждым
десятилетием открываются все новые опасности, связанные с работой АЭС. Есть все
основания считать, что и далее будут выявляться новые данные об опасностях,
исходящих от АЭС.
Альтернативные
источники энергии
Всё большую
популярность в мире приобретают экологически чистые источники энергии, так
называемые альтернативные. Это энергия Солнца, ветра, приливов,
энергия волн и течений, глубинное тепло Земли.
Геотермальная электростанция – теплоэлектростанция, преобразующая
внутреннее тепло Земли (энергию горячих пароводяных источников) в электрическую
энергию. В России 1-я геотермальная электростанция (Паужетская) мощностью 5 МВт
пущена в 1966 на Камчатке; к 1980 её мощность доведена до 11 МВт. Геотермальные
электростанции имеются в США, Новой Зеландии, Италии, Исландии, Японии.
Приливная электростанция (ПЭС) – преобразует энергию морских приливов
в электрическую. Действующие ПЭС — в эстуарии реки Ранс во Франции, в губе
Кислой на Баренцевом море в Российской Федерации, близ Шанхая в Китае и др.
Вредные
последствия от развития нетрадиционной энергетики.
Казалось бы, что
может быть лучше практически безотходного способа получения энергии на
альтернативных электростанциях. Почти вечный двигатель. Например, станции
используемые энергию приливов и отливов в океанах и морях, но оказывается, что,
если их построить много, они могут существенно замедлить вращение Земли вокруг
свей оси. Вред от такого вмешательства в природу может бать совершенно
непредсказуемым и непоправимым. Солнечные электростанции так же, как и ветряные,
и геотермальные, пока могут быть построены далеко не везде. А Германии
чрезмерное использование энергии ветра привело к ослаблению ветров, которые
раньше выдували смог и вредные отходы, выделяемые в окружающую среду фабриками
и заводами, с территории городов. Теперь экология этих населённых пунктов
заметно ухудшилась.
Несовершенная,
малоразвитая технология многих производств оторвала нас от природы. И я не
случайно выбрал тему реферата, связанную с экологическими проблемами, т.к., с
моей точки зрения, это наиболее важный вопрос, который должен непосредственно
волновать всё человечество. Уничтожая природу, или нанося ей ущерб, мы
уничтожаем и себя. Но, я надеюсь, что появится новая, развитая технология,
которая позволит нам вернуться к природе. Это будет создание подлинной гармонии
человека и природы. В воздухе не будет вредной пыли, в воде – ядовитых отходов,
Земля полностью сохранит все свои угодья и свою прекрасную добрую силу.
Сейчас, в начале XXI века, начинается новый, значительный
этап земной энергетики. Появилась энергетика «щадящая», построенная так, чтобы
человек не рубил сук, на котором он сидит, заботился об охране уже сильно
поврежденной биосферы. Энергетика связана буквально со всем, и всё тянется к
энергетике и зависит от неё. Поэтому энергохимия, водородная энергетика,
космические электростанции, энергия, находящаяся в кварках, «чёрных дырах»,
вакууме – это всё лишь наиболее яркие вехи, штрихи того сценария, который
пишется на наших глазах и который можно назвать Завтрашним Днём Энергетики.
Где можно получить
профессию эколога
Не случайно, в
данное время уделяется большое внимание вопросу экологии. В различных учебных
заведениях страны и нашего края обучают профессии инженера-эколога. Так,
например, в Чите: в институте строительстве и экологи, на факультете
«Безопасность технологических процессов и производств» можно получить профессию
инженера по экологии; в Забайкальском горном колледже на факультете «Охрана
окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» – профессию
техника. В Нерчинском аграрном техникуме на факультете «Охрана окружающей среды
и рациональное использование природных ресурсов» – квалификация «Техник».
Приложение
Выбросы
в атмосферу электростанцией мощностью 1000МВт в год (в тоннах).
|
Топливо
|
Выбросы
|
|
Углеводороды
|
СО
|
NOx
|
SO 2
|
Частицы
|
|
Уголь
|
400
|
2000
|
27000
|
110000
|
3000
|
|
Нефть
|
470
|
25000
|
37000
|
1200
|
|
Природный газ
|
34
|
-
|
20000
|
20,4
|
500
|
1.
«Надежность
и экологическая безопасность гидроэнергетических установок», Львов Л.В.;
Федоров М.П.; Шульман С.Г., Санкт-Петербург, 1999г.
2.
«Экология
и охрана биосферы при химическом загрязнении», Лозановская И.Н.; Орлов Д.С.;
Садовникова Л.К., Москва, 1998г.
3.
«Экологические
проблемы. Что происходит, кто виноват и что делать?», под редакцией
Данилова-Данильяна В.И., Москва, 1997г.
4.
Статья
«Ядерная мифология конца 20 века», А.В.Яблоков, «Новый мир», 1995г.
5.
«Экономическая
и социальная география мира», Ю.Н. Гладкий; С.Б. Лавров, Москва «Просвещение»,
2001 г.
6.
«Географический
словарь», С.В. Агапов, Москва «Просвещение», 1968 г.
7.
«Энциклопедический
словарь географических терминов», Москва, 1968 г.
8.
«Большая
энциклопедия Кирилла и Мефодия», Москва, 2006 г.
9.
Газеты
«Ленинский путь», «Энергетик», 2000 г., «Экстра», №15, 2008 г.
10.
«Читаэнергострой:
Реальность и перспективы», Чита.