План
1. Загальна характеристика забруднень атмосфери.
2. Забруднення атмосфери при випробуванні та експлуатації енергетичних установок.
3. Який вплив робить на характер шкідливих викидів в атмосферу вид палива, який використовується на теплових електростанціях.
4. Вплив водосховищ і гідроелектростанцій на природне середовище.
5. Атомні електростанції та екологічні проблеми, що виникають при їх експлуатації.
6. Основні заходи щодо захисту навколишнього середовища.
Список літератури.
1. Загальна характеристика забруднень атмосфери
Атмосфера завжди містить певну кількість домішок, що надходять від природних і антропогенних джерел. До числа домішок, що виділяються природними джерелами, відносять: пил (рослинного, вулканічного, космічного походження, що виникає при ерозії грунту, частинки морської солі); туман, дими і гази від лісових і степових пожеж; гази вулканічного походження; різні продукти рослинного, тваринного і мікробіологічного походження та ін
Природні джерела забруднень бувають або розподіленими, наприклад, випадання космічного пилу, або короткочасними стихійними, наприклад лісові та степові пожежі, виверження вулканів і т.п. Рівень забруднення атмосфери природними джерелами є фоновим і мало змінюється з часом.
Більш стійкі зони з підвищеними концентраціями забруднень виникають у місцях активної життєдіяльності людини. Антропогенні забруднення відрізняються різноманіттям видів і численністю джерел. Якщо на початку 20 століття в промисловості застосовувалося 19 хімічних елементів, то в середині століття промислове виробництво почало використовувати близько 50 елементів, а в 70-х роках - практично всі елементи таблиці Менделєєва. Це істотно позначилося на складі промислових викидів і призвело до якісно нового забруднення атмосфери, зокрема, аерозолями важких і рідкісних металів, синтетичними сполуками, не існуючими і не утворюються в природі, радіоактивними, канцерогенними, бактеріологічними та іншими речовинами.
2. Забруднення атмосфери при випробуванні та експлуатації енергетичних установок
Найбільші забруднення атмосферного повітря надходять від енергетичних установок, що працюють на вуглеводневому паливі (бензин, гас, дизельне паливо, мазут, вугілля, природний газ та ін.) Кількість забруднень визначається складом, обсягом палива, що спалюється і організацією процесу згоряння.
Основними джерелами забруднення атмосфери є транспортні засоби з двигунами внутрішнього згоряння (ДВЗ) і теплові електричні станції (ТЕС). Частка забруднень атмосфери від газотурбінних рухових установок (ГТДУ) та ракетних двигунів (РД) поки незначна, оскільки їх застосування в містах і великих промислових центрах обмежено. У місцях активного використання ГТДУ та РД (аеродроми, випробувальні станції, стартові майданчики) забруднення, що надходять в атмосферу від цих джерел, порівнянні з забрудненнями від ДВС і ТЕС, які обслуговують ці об'єкти.
Енергетичні об'єкти (паливно-енергетичний комплекс взагалі і об'єкти енергетики зокрема) за ступенем впливу на навколишнє середовище належать до числа найбільш інтенсивно впливають на біосферу.
Збільшення напорів та обсягів водосховищ гідровузлів, продовження використання традиційних видів палива (вугілля, нафта, газ), будівництво АЕС та інших підприємств ядерного паливного циклу (ЯПЦ) висувають ряд принципово важливих завдань глобального характеру за оцінкою впливу енергетики на біосферу Землі. Якщо в попередні періоди вибір способів отримання електричної та теплової енергії, шляхом комплексного рішення проблем енергетики, водного господарства, транспорту та ін проводилися в першу чергу на основі мінімізації економічних витрат, то в даний час на перший план все більше висуваються питання оцінки можливих наслідків зведення та експлуатації об'єктів енергетики.
Це, перш за все, відноситься до ядерної енергетики (АЕС та інші підприємства ЯПЦ), великим гідровузлах, енергокомплексу, підприємствам, пов'язаним з видобутком та транспортом нафти і газу і т.п. Тенденції та темпи розвитку енергетики зараз в значній мірі визначаються рівнем надійності та безпеки (в тому числі екологічної) електростанцій різного типу. До цих аспектів розвитку енергетики привернуто увагу фахівців та широкої громадськості, вкладаються значні матеріальні та інтелектуальні ресурси, однак сама концепція надійності та безпеки потенційно небезпечних інженерних об'єктів залишається багато в чому мало розробленою.
Розвиток енергетичного виробництва, мабуть, слід розглядати як один з аспектів сучасного етапу розвитку техносфери взагалі і енергетики зокрема і враховувати при розробці методів оцінки та засобів забезпечення надійності та екологічної безпеки найбільш потенційно небезпечних технологій.
Одне з найважливіших напрямків вирішення проблеми - прийняття комплексу технічних і організаційних рішень на основі концепцій теорії ризику.
Об'єкти енергетики, як і багато підприємств інших галузей промисловості, представляють джерела неминучого, потенційного, до теперішнього часу практично кількісно не обліковується ризику для населення і навколишнього середовища. Під надійністю об'єкта розуміється його здатність виконувати свої функції (в даному випадку - вироблення електричної та теплової енергії) в заданих умовах експлуатації протягом терміну служби. Або найбільш докладно: властивість об'єкта зберігати в часі у встановлених межах значення всіх параметрів, що характеризують здатність виконувати необхідні функції в заданих режимах і умовах застосування.
Під екологічною безпекою розуміється збереження в регламентованих межах можливих негативних наслідків впливу об'єктів енергетики на природне середовище. Регламентація цих негативних наслідків пов'язана з тим, що не можна домогтися повного виключення екологічного збитку.
Негативні наслідки впливу енергетики на навколишнє середовище слід обмежувати деяким мінімальним рівнем, наприклад, соціально-прийнятним допустимим рівнем. Повинні працювати економічні механізми, що реалізують компроміс між якістю середовища проживання і соціально-економічними умовами життя населення. Соціально-прийнятний ризик залежить від багатьох факторів, зокрема, від особливостей об'єкта енергетики.
У силу специфіки технології використання водної енергії гідроенергетичні об'єкти перетворять природні процеси на досить тривалі терміни. Наприклад, водосховище ГЕС (або система водосховищ у разі каскаду ГЕС) може існувати десятки і сотні років, при цьому на місці природного водотоку виникає техногенний об'єкт зі штучним регулюванням природних процесів - природно-технічна система (ПТС). У даному випадку завдання зводиться до формування такої ПТС, яка забезпечувала б надійне та екологічно безпечне формування комплексу. При цьому співвідношення між основними підсистемами ПТС (техногенним об'єктом і природним середовищем) може бути істотно відрізнятися в залежності від обраних пріоритетів - технічних, екологічних, соціально-економічних та інших, а принцип екологічної безпеки може формулюватися, наприклад, як підтримання деякого стійкого стану створюваної ПТС.
Інший виявляється постановка задачі оцінки можливих наслідків для навколишнього середовища при створенні об'єктів ядерної енергетики. Тут під екологічною безпекою розуміється концепція, згідно з якою при проектуванні, будівництві, експлуатації та зняття з експлуатації АЕС, а також інших об'єктів ЯПЦ передбачається і забезпечується збереження регіональних екосистем. При цьому допускається деякий екологічний збиток, ризик якого не перевершує певного (нормованого) рівня. Цей ризик мінімальний у період штатної експлуатації АЕС, зростає при зведенні об'єкта і зняття його з експлуатації і, особливо - в аварійних ситуаціях. Необхідно враховувати вплив на навколишнє середовище всіх основних факторів техногенного впливу: радіаційного, хімічного теплового (з урахуванням їх можливого нелінійної взаємодії). Слід мати на увазі і різні масштаби можливих наслідків: локальний (теплове пляма скидання підігрітих вод у водойми і водотоки), регіональний (викид радіонуклідів), глобальний (розсіяння довгоіснуючих радіонуклідів біосферних каналах). Якщо ж створюється велике водосховище-охолоджувач, то, як у випадку гідроенергетичного об'єкта, повинна ставитися завдання про екологічно безпечне функціонування складної ПТС (з урахуванням зазначеної специфіки АЕС).
Аналогічний коло питань слід розглядати при формулюванні концепції екологічної безпеки об'єктів теплоенергетики: облік теплового і хімічного впливу на навколишнє середовище, вплив водойм-охолоджувачів і т.п. Крім того, для великих ТЕС на твердому паливі (вугілля, сланці) виникають проблеми надійної та безпечної експлуатації золовідвалів - складних і відповідальних грунтових гідроспоруд. І тут треба ставити завдання про безпечне функціонування ПТС «ТЕС - навколишнє середовище».
3. Який вплив робить на характер шкідливих викидів в атмосферу вид палива, який використовується на теплових електростанціях
В якості палива на теплових електростанціях використовують вугілля, нафту і нафтопродукти, природний газ і рідше деревину і торф. Основними компонентами горючих матеріалів є вуглець, водень і кисень, в менших кількостях міститься сірка і азот, присутні також сліди металів та їх сполук (найчастіше оксиди і сульфіди).
У тепло енергетиці джерелом масованих атмосферних викидів і великотоннажних твердих відходів є теплоелектростанції, підприємства і установки паросилового господарства, тобто будь-які підприємства, робота яких пов'язана зі спалюванням палива. До складу димових газів входять діоксид вуглецю, діоксид та триоксид сірки і ряд інших компонентів, надходження яких у повітряне середовище завдає великої шкоди, як всіх основних компонентів біосфери, так і підприємствам, об'єктам міського господарства, транспорту і населенню міст.
З-за великої площі дзеркал водосховищ найбільш великих ГЕС Росії (Саяно-Шушенська, Красноярська, Усть-Ілімськ) шкоду, що наноситься природі значний. Найбільш значущим чинником впливу великих гідроелектростанцій на екосистему водоскиду є створення водосховищ та затоплення земель. Це викликає зміна видового складу, чисельності біомаси рослин, тварин, формування нових біоценозів.
Ефективним способом зменшення затоплення територій є збільшення кількості ГЕС у каскаді зі зменшенням на кожному ступені натиску і, отже, дзеркала водосховищ. Незважаючи на зниження енергетичних показників і зменшення регулюючих можливостей зростання вартості, низько напірні гідровузли, що забезпечують мінімальні затоплення земель, лежать в основі всіх сучасних розробок.
Ще одна екологічна проблема гідроенергетики пов'язана з оцінкою якості водного середовища. Має місце забруднення води викликане не технологічними процесами виробництва електроенергії на ГЕС (обсяги забруднень, що надходять зі стічними водами ГЕС, становлять мізерну частку в загальній масі забруднень господарського комплексу), а низька якість санітарно-технічних робіт при створенні водосховищ і скидання неочищених стоків у водні об'єкти.
У перші роки після заповнення водосховища в ньому з'являється багато розклалася рослинності, а "новий" грунт може різко знизити рівень кисню у воді. Гниття органічних речовин може призвести до виділення величезної кількості парникових газів - метану і двоокису вуглецю.
Водосховища часто "дозрівають" десятиліттями або довше, а в тропіках цей процес триває сторіччями - поки розкладеться більша частина всієї органіки.
Очищення затоплюваної зони від рослинності пом'якшила б проблему, але оскільки вона важка і дорога, очищення проводять лише частково.
Найвідоміший приклад масштабного затоплення лісу - гребля Брокопондо в Сурінамі (Ю. Америка), що затопила 1500 кв. км тропічного лісу - 1% території країни. Розкладання органічної речовини в цьому мілководному басейні позбавило його воду кисню і викликало потужне виділення сірководню, смердючого газу, що сприяє корозії. Працівники дамби ще 2 роки після заповнення водосховища в 1964 році носили маски. А вартість нанесеного збитку склала більше 7 відсотків від загальної вартості проекту.
У той же час досвід експлуатації водосховищ показав, що внаслідок збільшення часу перебування води у водоймищі загальний ефект самоочищення в них в більшості випадків вище, ніж у річках. Водосховища істотно згладжують амплітуду коливання показників якості води. Різко знижують їх пікові значення.
Якщо питання про позитивний або негативний вплив водосховищ на якість води до цих пір залишається спірним, то негативний вплив неочищених стоків, безперечно. Великі обсяги води і високий ефект самоочищення у водосховищах спонукають до будівництва підприємств без належного очищення стоків, що перетворює водосховища у величезні відстійники стічних вод.
Крім забруднення об'єктивним показником якості є стан мешкають у воді живих організмів. Найбільш тісно пов'язані з водними масами планктонні організми. При транзиті через зарегульований потік з каскадами водосховищ, планктонні спільноти зазнають складні зміни, зумовлені почерговим попаданням планктонних організмів то в озерні умови (верхній б'єф), то в річкові (нижній б'єф). В умовах верхнього б'єфу формується планктобіоценоз озерного типу, а в умовах нижнього - річкового. Ці плактоценози відрізняються обсягами продуцируемого органічної речовини, щільністю та біомасою організмів, видовим складом і іншими показниками. Як правило, організми спільнот озерного типу не пристосовані до життя в річці. У річкових умовах протягом навіть середньої сили робить згубний вплив на озерні види організмів. На структуру і динаміку планктону впливають і самі гідротехнічні споруди, тому що при подоланні гідроагрегатів планктон піддається руйнуванню.
І все ж, розглядаючи вплив ГЕС на навколишнє середовище, слід зазначити життєзберігаючих функцію ГЕС. Так виробіток кожного млрд. кВтг електроенергії на ГЕС замість ТЕС призводить до зменшення смертності населення на 100-226 осіб / рік.
Ілюзія про безпеку ядерної енергетики була зруйнована після декількох великих аварій у Великобританії, США і СРСР, апофеозом яких стала катастрофа на чорнобильській АЕС. Катастрофа в Чорнобилі показала, що втрати при аварії на ядерному енергетичному реакторі в кілька разів перевищують втрати при аварії на енергетичній установці такої ж потужності, що використовує викопне паливо. В епіцентрі аварії рівень забруднення був настільки високий, що населення деяких районів довелося евакуювати, а грунту, поверхневі води, рослинний покрив виявилися радіоактивно зараженими на багато десятиліть. При цьому відносно чорнобильського викиду багато чого залишається невідомим, і ризик здоров'ю населення від аварійних викидів цієї АЕС істотно занижений, тому що в більшості країн СНД відсутня хороша медична статистика. Поруч дослідників США було встановлено, що з травня по серпень 1986 року, спостерігалося значне зростання загального числа смертей серед населення, висока дитяча смертність, а також знижена народжуваність, пов'язані з високою концентрацією радіоактивного йоду-131 з чорнобильського хмари, які накрили США.
За чотири літніх місяці зросла кількість смертей від пневмонії, різних видів інфекційних захворювань, СНІДу в порівнянні із середнім числом смертей за цей період в 1983-1985 роках. Все це з високою статистично достовірної ймовірністю пов'язано з ураженням імунної системи чорнобильськими викидами.
Такий же точної статистики немає і для більшості інших країн, виключаючи Німеччину. На півдні Німеччини, де чорнобильські випадіння були особливо інтенсивними, дитяча смертність зросла на 35%.
Проте небезпека ядерної енергетики лежить не тільки в сфері аварій і катастроф. Навіть без них близько 250 радіоактивних ізотопів потрапляють в навколишнє середовище в результаті роботи ядерних реакторів. Ці радіоактивні частинки разом з водою, пилом, їжею та повітрям потрапляють в організми людей, тварин, викликаючи ракові захворювання, дефекти при народженні, зниження рівня імунної системи і збільшують загальну захворюваність населення, що проживає навколо ядерних установок.
Департамент громадської охорони здоров'я штату Массачусетс з 1990 року встановив, що у людей, що живуть і працюють у двадцятимильну зоні АЕС «Пілігрим», біля міста Плімут, в 4 рази вища захворюваність на лейкемію, ніж очікувалося. Статистично помітне збільшення випадків захворювань на лейкемію і рак виявлено в околицях АЕС «Троян» в місті Портленд, штат Орегон. Захворюваність на лейкемію дітей у селищі близько британського ядерного центру в Селлафилді в 10 разів вище, ніж у середньому по країні, і, безсумнівно, пов'язана з його роботою. Це стало відомо в 1990 році, а нещодавно офіційно підтверджено Британським комітетом з радіології.
Навіть коли АЕС працює нормально, вона обов'язково викидає неабияку кількість радіоактивних ізотопів інертних газів. Також як радіоактивний йод концентрується в щитовидній залозі, викликаючи її поразка, радіоізотопи інертних газів, в 70-ті роки, що вважалися абсолютно нешкідливими для всього живого, накопичуються в деяких клітинних структурах рослин хлоропластах, мітохондріях і клітинних мембранах. Після встановлення цього факту, залишається слово «інертні» завжди вживати в лапках, оскільки, звичайно ж, вони роблять серйозний вплив на процеси життєдіяльності рослин.
Радіоізотопи «інертних» газів викликають і такий феномен як стовпи іонізованого повітря (свічки) над АЕС. Ці утворення можуть спостерігатися за допомогою звичайних радіолокаторів на відстані у сотні кілометрів від будь-якої АЕС. Хто зможе стверджувати, що все це ніяк не позначається на стані і якості навколишнього середовища, на міграційних шляхах птахів і кажанів, на поведінці комах?
Одним з основних викидаються інертних газів є криптон-85 бета-випромінювач. Вже зараз зрозуміла його роль у зміні електропровідності атмосфери. Кількість криптону-85 в атмосфері (в основному за рахунок роботи АЕС) збільшується на 5% на рік. Вже зараз кількість криптону-85 в атмосфері в мільйони разів (!) Вище, ніж до початку атомної ери. Цей газ в атмосфері веде себе як тепличний газ, вносячи тим самим внесок у антропогенний зміна клімату Землі.
Не можна не згадати і проблему іншого бета-випромінювача, що утворюється при всякій нормальній роботі АЕС, тритію, або радіоактивного водню. Доведено, що він легко пов'язується з протоплазмою живих клітин і тисячократно накопичується в харчових ланцюжках. Крім того, треба додати забруднення тритієм грунтових вод практично навколо всіх АЕС. Нічого доброго від заміщення частини молекул води в живих організмах тритієм чекати не доводиться. Коли тритій розпадається (період напіврозпаду 12,3 роки), він перетворюється в гелій і випускає сильне бета-випромінювання. Ця трансмутація особливо небезпечна для живих організмів, так як може вражати генетичний апарат клітин.
Ще один радіоактивний газ, не вловлює ніякими фільтрами і у великих кількостях вироблений всякої АЕС, вуглець-14. Є підстави припускати, що накопичення вуглецю-14 в атмосфері веде до різкого уповільнення росту дерев. Таке незрозуміле уповільнення росту дерев, за висновком ряду лісівників, спостерігається, мало не повсюдно на Землі. Зараз у складі атмосфери кількість вуглецю-14 збільшено на 25% в порівнянні з до атомної ерою.
Але головна небезпека від працюючих АЕС - забруднення біосфери плутонієм. На Землі було не більше 50 кг цього найтоксичнішої елемента до початку його виробництва людиною в 1941 році. Зараз глобальне забруднення плутонієм приймає катастрофічних розмірів: атомні реактори світу провели вже багато сотень тонн плутонію - кількість більш ніж достатня для смертельного отруєння всього живого на планеті людей. Плутоній вкрай летючий: варто пронести зразок через кімнату, як допустимий вміст плутонію в повітрі буде перевищено. У нього низька температура плавлення - всього 640 градусів за Цельсієм. Він здатний до самозаймання при наявності кисню.
Зазвичай, коли говорять про радіаційне забруднення, мають на увазі гамма-випромінювання, легко вловлює лічильниками Гейгера і дозиметрами на їх основі. У той же час є чимало бета-випромінювачів (вуглець-14, криптон-85, стронцій-90, йод-129 і 130). Існуючими масовими приладами вони вимірюються недостатньо надійно. Ще важче швидко і достовірно визначати зміст плутонію, тому якщо дозиметр не клацає, це ще не означає радіаційної безпеки, це говорить лише про те, що немає небезпечного рівня гама-радіації.
Нарешті, найважливішою причиною екологічної небезпеки ядерної енергетики та ядерної промисловості в цілому є проблема радіоактивних відходів, яка так і залишається невирішеною. На 424 цивільних ядерних енергетичних реакторах, які працюють у всьому світі, щорічно утворюється велика кількість низько-, середньо-і високорадіоактивних відходів. До цієї проблеми відходів прямо примикає проблема виведення виробили свій ресурс реакторів.
Радіоактивне забруднення супроводжує всі ланки складного господарства ядерної енергетики: видобуток і переробку урану, роботу АЕС, зберігання і регенерацію палива. Це робить атомну енергетику екологічно безнадійно брудною. З кожним десятиліттям відкриваються все нові небезпеки, пов'язані з роботою АЕС. Є всі підстави вважати, що і далі будуть виявлятися нові дані про небезпеки, що виходять від АЕС.
6. Основні заходи щодо захисту навколишнього середовища
Захист навколишнього середовища - це комплексна проблема, яка потребує зусиль вчених багатьох спеціальностей. Найбільш активною формою захисту навколишнього середовища від шкідливого впливу викидів промислових підприємств є повний перехід до безвідходних і маловідходних технологій і виробництв. Це зажадає рішення цілого комплексу складних технологічних, конструкторських та організаційних завдань, заснованих на використанні новітніх науково - технічних досягнень. Важливими напрямками екологізації промислового виробництва слід вважати: вдосконалення технологічних процесів та розробку нового устаткування з меншим рівням викидів домішок і відходів в навколишнє середовище, екологічну експертизу всіх видів виробництва і промислової продукції, заміну токсичних відходів на нетоксичні, заміну неутилізованих відходів на утилізуються, широке застосування додаткових методів і засобів захисту навколишнього середовища.
В якості додаткових засобів захисту застосовують: апарати і системи для очищення газових викидів, стічних вод від домішок, глушники шуму при скиданні газів в атмосферу, віброізолятори технологічного устаткування, екрани для захисту від ЕМП. Ці засоби захисту постійно вдосконалюються і широко впроваджуються в технологічні та експлуатаційні цикли в усіх галузях народного господарства.
Додаткові засоби захисту навколишнього середовища застосовують на транспорті та пересувних енергоустановках. Це - глушники, сажеоловітелі, нетралізатори відпрацьованих газів ДВЗ, глушники шуму компресорних установок і ГТДУ, віброізолятори рейкового транспорту і т.д.
Список літератури
1. «Надійність і екологічна безпека гідроенергетичних установок» Львів Л.В.; Федоров М.П.; Шульман С.Г. Санкт-Петербург 1999р.
2. «Екологія та охорона біосфери при хімічному забрудненні» Лозановская І.М.; Орлов Д.С.; Садовникова Л.К. Москва 1998р.
3. «Екологічні проблеми. Що відбувається, хто винен і що робити? »Під редакцією Данилова-Данильяна В.І. Москва 1997р.
4. Стаття «Ядерна міфологія кінця 20 століття» А. В. Яблоков «Новий світ» 1995р.
5. Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://study.online.ks.ua/
1. Загальна характеристика забруднень атмосфери.
2. Забруднення атмосфери при випробуванні та експлуатації енергетичних установок.
3. Який вплив робить на характер шкідливих викидів в атмосферу вид палива, який використовується на теплових електростанціях.
4. Вплив водосховищ і гідроелектростанцій на природне середовище.
5. Атомні електростанції та екологічні проблеми, що виникають при їх експлуатації.
6. Основні заходи щодо захисту навколишнього середовища.
Список літератури.
1. Загальна характеристика забруднень атмосфери
Атмосфера завжди містить певну кількість домішок, що надходять від природних і антропогенних джерел. До числа домішок, що виділяються природними джерелами, відносять: пил (рослинного, вулканічного, космічного походження, що виникає при ерозії грунту, частинки морської солі); туман, дими і гази від лісових і степових пожеж; гази вулканічного походження; різні продукти рослинного, тваринного і мікробіологічного походження та ін
Природні джерела забруднень бувають або розподіленими, наприклад, випадання космічного пилу, або короткочасними стихійними, наприклад лісові та степові пожежі, виверження вулканів і т.п. Рівень забруднення атмосфери природними джерелами є фоновим і мало змінюється з часом.
Більш стійкі зони з підвищеними концентраціями забруднень виникають у місцях активної життєдіяльності людини. Антропогенні забруднення відрізняються різноманіттям видів і численністю джерел. Якщо на початку 20 століття в промисловості застосовувалося 19 хімічних елементів, то в середині століття промислове виробництво почало використовувати близько 50 елементів, а в 70-х роках - практично всі елементи таблиці Менделєєва. Це істотно позначилося на складі промислових викидів і призвело до якісно нового забруднення атмосфери, зокрема, аерозолями важких і рідкісних металів, синтетичними сполуками, не існуючими і не утворюються в природі, радіоактивними, канцерогенними, бактеріологічними та іншими речовинами.
2. Забруднення атмосфери при випробуванні та експлуатації енергетичних установок
Найбільші забруднення атмосферного повітря надходять від енергетичних установок, що працюють на вуглеводневому паливі (бензин, гас, дизельне паливо, мазут, вугілля, природний газ та ін.) Кількість забруднень визначається складом, обсягом палива, що спалюється і організацією процесу згоряння.
Основними джерелами забруднення атмосфери є транспортні засоби з двигунами внутрішнього згоряння (ДВЗ) і теплові електричні станції (ТЕС). Частка забруднень атмосфери від газотурбінних рухових установок (ГТДУ) та ракетних двигунів (РД) поки незначна, оскільки їх застосування в містах і великих промислових центрах обмежено. У місцях активного використання ГТДУ та РД (аеродроми, випробувальні станції, стартові майданчики) забруднення, що надходять в атмосферу від цих джерел, порівнянні з забрудненнями від ДВС і ТЕС, які обслуговують ці об'єкти.
Енергетичні об'єкти (паливно-енергетичний комплекс взагалі і об'єкти енергетики зокрема) за ступенем впливу на навколишнє середовище належать до числа найбільш інтенсивно впливають на біосферу.
Збільшення напорів та обсягів водосховищ гідровузлів, продовження використання традиційних видів палива (вугілля, нафта, газ), будівництво АЕС та інших підприємств ядерного паливного циклу (ЯПЦ) висувають ряд принципово важливих завдань глобального характеру за оцінкою впливу енергетики на біосферу Землі. Якщо в попередні періоди вибір способів отримання електричної та теплової енергії, шляхом комплексного рішення проблем енергетики, водного господарства, транспорту та ін проводилися в першу чергу на основі мінімізації економічних витрат, то в даний час на перший план все більше висуваються питання оцінки можливих наслідків зведення та експлуатації об'єктів енергетики.
Це, перш за все, відноситься до ядерної енергетики (АЕС та інші підприємства ЯПЦ), великим гідровузлах, енергокомплексу, підприємствам, пов'язаним з видобутком та транспортом нафти і газу і т.п. Тенденції та темпи розвитку енергетики зараз в значній мірі визначаються рівнем надійності та безпеки (в тому числі екологічної) електростанцій різного типу. До цих аспектів розвитку енергетики привернуто увагу фахівців та широкої громадськості, вкладаються значні матеріальні та інтелектуальні ресурси, однак сама концепція надійності та безпеки потенційно небезпечних інженерних об'єктів залишається багато в чому мало розробленою.
Розвиток енергетичного виробництва, мабуть, слід розглядати як один з аспектів сучасного етапу розвитку техносфери взагалі і енергетики зокрема і враховувати при розробці методів оцінки та засобів забезпечення надійності та екологічної безпеки найбільш потенційно небезпечних технологій.
Одне з найважливіших напрямків вирішення проблеми - прийняття комплексу технічних і організаційних рішень на основі концепцій теорії ризику.
Об'єкти енергетики, як і багато підприємств інших галузей промисловості, представляють джерела неминучого, потенційного, до теперішнього часу практично кількісно не обліковується ризику для населення і навколишнього середовища. Під надійністю об'єкта розуміється його здатність виконувати свої функції (в даному випадку - вироблення електричної та теплової енергії) в заданих умовах експлуатації протягом терміну служби. Або найбільш докладно: властивість об'єкта зберігати в часі у встановлених межах значення всіх параметрів, що характеризують здатність виконувати необхідні функції в заданих режимах і умовах застосування.
Під екологічною безпекою розуміється збереження в регламентованих межах можливих негативних наслідків впливу об'єктів енергетики на природне середовище. Регламентація цих негативних наслідків пов'язана з тим, що не можна домогтися повного виключення екологічного збитку.
Негативні наслідки впливу енергетики на навколишнє середовище слід обмежувати деяким мінімальним рівнем, наприклад, соціально-прийнятним допустимим рівнем. Повинні працювати економічні механізми, що реалізують компроміс між якістю середовища проживання і соціально-економічними умовами життя населення. Соціально-прийнятний ризик залежить від багатьох факторів, зокрема, від особливостей об'єкта енергетики.
У силу специфіки технології використання водної енергії гідроенергетичні об'єкти перетворять природні процеси на досить тривалі терміни. Наприклад, водосховище ГЕС (або система водосховищ у разі каскаду ГЕС) може існувати десятки і сотні років, при цьому на місці природного водотоку виникає техногенний об'єкт зі штучним регулюванням природних процесів - природно-технічна система (ПТС). У даному випадку завдання зводиться до формування такої ПТС, яка забезпечувала б надійне та екологічно безпечне формування комплексу. При цьому співвідношення між основними підсистемами ПТС (техногенним об'єктом і природним середовищем) може бути істотно відрізнятися в залежності від обраних пріоритетів - технічних, екологічних, соціально-економічних та інших, а принцип екологічної безпеки може формулюватися, наприклад, як підтримання деякого стійкого стану створюваної ПТС.
Інший виявляється постановка задачі оцінки можливих наслідків для навколишнього середовища при створенні об'єктів ядерної енергетики. Тут під екологічною безпекою розуміється концепція, згідно з якою при проектуванні, будівництві, експлуатації та зняття з експлуатації АЕС, а також інших об'єктів ЯПЦ передбачається і забезпечується збереження регіональних екосистем. При цьому допускається деякий екологічний збиток, ризик якого не перевершує певного (нормованого) рівня. Цей ризик мінімальний у період штатної експлуатації АЕС, зростає при зведенні об'єкта і зняття його з експлуатації і, особливо - в аварійних ситуаціях. Необхідно враховувати вплив на навколишнє середовище всіх основних факторів техногенного впливу: радіаційного, хімічного теплового (з урахуванням їх можливого нелінійної взаємодії). Слід мати на увазі і різні масштаби можливих наслідків: локальний (теплове пляма скидання підігрітих вод у водойми і водотоки), регіональний (викид радіонуклідів), глобальний (розсіяння довгоіснуючих радіонуклідів біосферних каналах). Якщо ж створюється велике водосховище-охолоджувач, то, як у випадку гідроенергетичного об'єкта, повинна ставитися завдання про екологічно безпечне функціонування складної ПТС (з урахуванням зазначеної специфіки АЕС).
Аналогічний коло питань слід розглядати при формулюванні концепції екологічної безпеки об'єктів теплоенергетики: облік теплового і хімічного впливу на навколишнє середовище, вплив водойм-охолоджувачів і т.п. Крім того, для великих ТЕС на твердому паливі (вугілля, сланці) виникають проблеми надійної та безпечної експлуатації золовідвалів - складних і відповідальних грунтових гідроспоруд. І тут треба ставити завдання про безпечне функціонування ПТС «ТЕС - навколишнє середовище».
3. Який вплив робить на характер шкідливих викидів в атмосферу вид палива, який використовується на теплових електростанціях
В якості палива на теплових електростанціях використовують вугілля, нафту і нафтопродукти, природний газ і рідше деревину і торф. Основними компонентами горючих матеріалів є вуглець, водень і кисень, в менших кількостях міститься сірка і азот, присутні також сліди металів та їх сполук (найчастіше оксиди і сульфіди).
У тепло енергетиці джерелом масованих атмосферних викидів і великотоннажних твердих відходів є теплоелектростанції, підприємства і установки паросилового господарства, тобто будь-які підприємства, робота яких пов'язана зі спалюванням палива. До складу димових газів входять діоксид вуглецю, діоксид та триоксид сірки і ряд інших компонентів, надходження яких у повітряне середовище завдає великої шкоди, як всіх основних компонентів біосфери, так і підприємствам, об'єктам міського господарства, транспорту і населенню міст.
4. Вплив водосховищ і гідроелектростанцій на природне середовище
Загострення екологічної ситуації, як у світі, так і в нашій країні, до початку 90-х років стало приводом для відновлення дискусій з проблем екології в гідроенергетиці, що відрізняється великою агресивністю. У нашій країні принципи пріоритету охорони навколишнього середовища були визнані на Всесоюзному науково-технічній нараді «Майбутнє гідроенергетики. Основні напрямки створення гідроелектростанцій нового покоління »1991 р. Найбільш різко прозвучали питання створення високонапірних ГЕС з великими водосховищами, затоплення земель, якості води. Збереження флори і фауни.З-за великої площі дзеркал водосховищ найбільш великих ГЕС Росії (Саяно-Шушенська, Красноярська, Усть-Ілімськ) шкоду, що наноситься природі значний. Найбільш значущим чинником впливу великих гідроелектростанцій на екосистему водоскиду є створення водосховищ та затоплення земель. Це викликає зміна видового складу, чисельності біомаси рослин, тварин, формування нових біоценозів.
Ефективним способом зменшення затоплення територій є збільшення кількості ГЕС у каскаді зі зменшенням на кожному ступені натиску і, отже, дзеркала водосховищ. Незважаючи на зниження енергетичних показників і зменшення регулюючих можливостей зростання вартості, низько напірні гідровузли, що забезпечують мінімальні затоплення земель, лежать в основі всіх сучасних розробок.
Ще одна екологічна проблема гідроенергетики пов'язана з оцінкою якості водного середовища. Має місце забруднення води викликане не технологічними процесами виробництва електроенергії на ГЕС (обсяги забруднень, що надходять зі стічними водами ГЕС, становлять мізерну частку в загальній масі забруднень господарського комплексу), а низька якість санітарно-технічних робіт при створенні водосховищ і скидання неочищених стоків у водні об'єкти.
У перші роки після заповнення водосховища в ньому з'являється багато розклалася рослинності, а "новий" грунт може різко знизити рівень кисню у воді. Гниття органічних речовин може призвести до виділення величезної кількості парникових газів - метану і двоокису вуглецю.
Водосховища часто "дозрівають" десятиліттями або довше, а в тропіках цей процес триває сторіччями - поки розкладеться більша частина всієї органіки.
Очищення затоплюваної зони від рослинності пом'якшила б проблему, але оскільки вона важка і дорога, очищення проводять лише частково.
Найвідоміший приклад масштабного затоплення лісу - гребля Брокопондо в Сурінамі (Ю. Америка), що затопила 1500 кв. км тропічного лісу - 1% території країни. Розкладання органічної речовини в цьому мілководному басейні позбавило його воду кисню і викликало потужне виділення сірководню, смердючого газу, що сприяє корозії. Працівники дамби ще 2 роки після заповнення водосховища в 1964 році носили маски. А вартість нанесеного збитку склала більше 7 відсотків від загальної вартості проекту.
У той же час досвід експлуатації водосховищ показав, що внаслідок збільшення часу перебування води у водоймищі загальний ефект самоочищення в них в більшості випадків вище, ніж у річках. Водосховища істотно згладжують амплітуду коливання показників якості води. Різко знижують їх пікові значення.
Якщо питання про позитивний або негативний вплив водосховищ на якість води до цих пір залишається спірним, то негативний вплив неочищених стоків, безперечно. Великі обсяги води і високий ефект самоочищення у водосховищах спонукають до будівництва підприємств без належного очищення стоків, що перетворює водосховища у величезні відстійники стічних вод.
Крім забруднення об'єктивним показником якості є стан мешкають у воді живих організмів. Найбільш тісно пов'язані з водними масами планктонні організми. При транзиті через зарегульований потік з каскадами водосховищ, планктонні спільноти зазнають складні зміни, зумовлені почерговим попаданням планктонних організмів то в озерні умови (верхній б'єф), то в річкові (нижній б'єф). В умовах верхнього б'єфу формується планктобіоценоз озерного типу, а в умовах нижнього - річкового. Ці плактоценози відрізняються обсягами продуцируемого органічної речовини, щільністю та біомасою організмів, видовим складом і іншими показниками. Як правило, організми спільнот озерного типу не пристосовані до життя в річці. У річкових умовах протягом навіть середньої сили робить згубний вплив на озерні види організмів. На структуру і динаміку планктону впливають і самі гідротехнічні споруди, тому що при подоланні гідроагрегатів планктон піддається руйнуванню.
І все ж, розглядаючи вплив ГЕС на навколишнє середовище, слід зазначити життєзберігаючих функцію ГЕС. Так виробіток кожного млрд. кВтг електроенергії на ГЕС замість ТЕС призводить до зменшення смертності населення на 100-226 осіб / рік.
5. Атомні електростанції та екологічні проблеми, що виникають при їх експлуатації
З кінця 1960-х років починається бум ядерної енергетики. У цей час виникло, принаймні, дві ілюзії, пов'язаних з ядерною енергетикою. Вважалося, що енергетичні ядерні реактори досить безпечні, а системи спостереження і контролю, захисні екрани і навчений персонал гарантують їх безаварійну роботу, а також вважалося, що ядерна енергетика є «екологічно чистої», тому що забезпечує зниження викиду парникових газів при заміщенні енергетичних установок, що працюють на викопному паливі.Ілюзія про безпеку ядерної енергетики була зруйнована після декількох великих аварій у Великобританії, США і СРСР, апофеозом яких стала катастрофа на чорнобильській АЕС. Катастрофа в Чорнобилі показала, що втрати при аварії на ядерному енергетичному реакторі в кілька разів перевищують втрати при аварії на енергетичній установці такої ж потужності, що використовує викопне паливо. В епіцентрі аварії рівень забруднення був настільки високий, що населення деяких районів довелося евакуювати, а грунту, поверхневі води, рослинний покрив виявилися радіоактивно зараженими на багато десятиліть. При цьому відносно чорнобильського викиду багато чого залишається невідомим, і ризик здоров'ю населення від аварійних викидів цієї АЕС істотно занижений, тому що в більшості країн СНД відсутня хороша медична статистика. Поруч дослідників США було встановлено, що з травня по серпень 1986 року, спостерігалося значне зростання загального числа смертей серед населення, висока дитяча смертність, а також знижена народжуваність, пов'язані з високою концентрацією радіоактивного йоду-131 з чорнобильського хмари, які накрили США.
За чотири літніх місяці зросла кількість смертей від пневмонії, різних видів інфекційних захворювань, СНІДу в порівнянні із середнім числом смертей за цей період в 1983-1985 роках. Все це з високою статистично достовірної ймовірністю пов'язано з ураженням імунної системи чорнобильськими викидами.
Такий же точної статистики немає і для більшості інших країн, виключаючи Німеччину. На півдні Німеччини, де чорнобильські випадіння були особливо інтенсивними, дитяча смертність зросла на 35%.
Проте небезпека ядерної енергетики лежить не тільки в сфері аварій і катастроф. Навіть без них близько 250 радіоактивних ізотопів потрапляють в навколишнє середовище в результаті роботи ядерних реакторів. Ці радіоактивні частинки разом з водою, пилом, їжею та повітрям потрапляють в організми людей, тварин, викликаючи ракові захворювання, дефекти при народженні, зниження рівня імунної системи і збільшують загальну захворюваність населення, що проживає навколо ядерних установок.
Департамент громадської охорони здоров'я штату Массачусетс з 1990 року встановив, що у людей, що живуть і працюють у двадцятимильну зоні АЕС «Пілігрим», біля міста Плімут, в 4 рази вища захворюваність на лейкемію, ніж очікувалося. Статистично помітне збільшення випадків захворювань на лейкемію і рак виявлено в околицях АЕС «Троян» в місті Портленд, штат Орегон. Захворюваність на лейкемію дітей у селищі близько британського ядерного центру в Селлафилді в 10 разів вище, ніж у середньому по країні, і, безсумнівно, пов'язана з його роботою. Це стало відомо в 1990 році, а нещодавно офіційно підтверджено Британським комітетом з радіології.
Навіть коли АЕС працює нормально, вона обов'язково викидає неабияку кількість радіоактивних ізотопів інертних газів. Також як радіоактивний йод концентрується в щитовидній залозі, викликаючи її поразка, радіоізотопи інертних газів, в 70-ті роки, що вважалися абсолютно нешкідливими для всього живого, накопичуються в деяких клітинних структурах рослин хлоропластах, мітохондріях і клітинних мембранах. Після встановлення цього факту, залишається слово «інертні» завжди вживати в лапках, оскільки, звичайно ж, вони роблять серйозний вплив на процеси життєдіяльності рослин.
Радіоізотопи «інертних» газів викликають і такий феномен як стовпи іонізованого повітря (свічки) над АЕС. Ці утворення можуть спостерігатися за допомогою звичайних радіолокаторів на відстані у сотні кілометрів від будь-якої АЕС. Хто зможе стверджувати, що все це ніяк не позначається на стані і якості навколишнього середовища, на міграційних шляхах птахів і кажанів, на поведінці комах?
Одним з основних викидаються інертних газів є криптон-85 бета-випромінювач. Вже зараз зрозуміла його роль у зміні електропровідності атмосфери. Кількість криптону-85 в атмосфері (в основному за рахунок роботи АЕС) збільшується на 5% на рік. Вже зараз кількість криптону-85 в атмосфері в мільйони разів (!) Вище, ніж до початку атомної ери. Цей газ в атмосфері веде себе як тепличний газ, вносячи тим самим внесок у антропогенний зміна клімату Землі.
Не можна не згадати і проблему іншого бета-випромінювача, що утворюється при всякій нормальній роботі АЕС, тритію, або радіоактивного водню. Доведено, що він легко пов'язується з протоплазмою живих клітин і тисячократно накопичується в харчових ланцюжках. Крім того, треба додати забруднення тритієм грунтових вод практично навколо всіх АЕС. Нічого доброго від заміщення частини молекул води в живих організмах тритієм чекати не доводиться. Коли тритій розпадається (період напіврозпаду 12,3 роки), він перетворюється в гелій і випускає сильне бета-випромінювання. Ця трансмутація особливо небезпечна для живих організмів, так як може вражати генетичний апарат клітин.
Ще один радіоактивний газ, не вловлює ніякими фільтрами і у великих кількостях вироблений всякої АЕС, вуглець-14. Є підстави припускати, що накопичення вуглецю-14 в атмосфері веде до різкого уповільнення росту дерев. Таке незрозуміле уповільнення росту дерев, за висновком ряду лісівників, спостерігається, мало не повсюдно на Землі. Зараз у складі атмосфери кількість вуглецю-14 збільшено на 25% в порівнянні з до атомної ерою.
Але головна небезпека від працюючих АЕС - забруднення біосфери плутонієм. На Землі було не більше 50 кг цього найтоксичнішої елемента до початку його виробництва людиною в 1941 році. Зараз глобальне забруднення плутонієм приймає катастрофічних розмірів: атомні реактори світу провели вже багато сотень тонн плутонію - кількість більш ніж достатня для смертельного отруєння всього живого на планеті людей. Плутоній вкрай летючий: варто пронести зразок через кімнату, як допустимий вміст плутонію в повітрі буде перевищено. У нього низька температура плавлення - всього 640 градусів за Цельсієм. Він здатний до самозаймання при наявності кисню.
Зазвичай, коли говорять про радіаційне забруднення, мають на увазі гамма-випромінювання, легко вловлює лічильниками Гейгера і дозиметрами на їх основі. У той же час є чимало бета-випромінювачів (вуглець-14, криптон-85, стронцій-90, йод-129 і 130). Існуючими масовими приладами вони вимірюються недостатньо надійно. Ще важче швидко і достовірно визначати зміст плутонію, тому якщо дозиметр не клацає, це ще не означає радіаційної безпеки, це говорить лише про те, що немає небезпечного рівня гама-радіації.
Нарешті, найважливішою причиною екологічної небезпеки ядерної енергетики та ядерної промисловості в цілому є проблема радіоактивних відходів, яка так і залишається невирішеною. На 424 цивільних ядерних енергетичних реакторах, які працюють у всьому світі, щорічно утворюється велика кількість низько-, середньо-і високорадіоактивних відходів. До цієї проблеми відходів прямо примикає проблема виведення виробили свій ресурс реакторів.
Радіоактивне забруднення супроводжує всі ланки складного господарства ядерної енергетики: видобуток і переробку урану, роботу АЕС, зберігання і регенерацію палива. Це робить атомну енергетику екологічно безнадійно брудною. З кожним десятиліттям відкриваються все нові небезпеки, пов'язані з роботою АЕС. Є всі підстави вважати, що і далі будуть виявлятися нові дані про небезпеки, що виходять від АЕС.
6. Основні заходи щодо захисту навколишнього середовища
Захист навколишнього середовища - це комплексна проблема, яка потребує зусиль вчених багатьох спеціальностей. Найбільш активною формою захисту навколишнього середовища від шкідливого впливу викидів промислових підприємств є повний перехід до безвідходних і маловідходних технологій і виробництв. Це зажадає рішення цілого комплексу складних технологічних, конструкторських та організаційних завдань, заснованих на використанні новітніх науково - технічних досягнень. Важливими напрямками екологізації промислового виробництва слід вважати: вдосконалення технологічних процесів та розробку нового устаткування з меншим рівням викидів домішок і відходів в навколишнє середовище, екологічну експертизу всіх видів виробництва і промислової продукції, заміну токсичних відходів на нетоксичні, заміну неутилізованих відходів на утилізуються, широке застосування додаткових методів і засобів захисту навколишнього середовища.
В якості додаткових засобів захисту застосовують: апарати і системи для очищення газових викидів, стічних вод від домішок, глушники шуму при скиданні газів в атмосферу, віброізолятори технологічного устаткування, екрани для захисту від ЕМП. Ці засоби захисту постійно вдосконалюються і широко впроваджуються в технологічні та експлуатаційні цикли в усіх галузях народного господарства.
Додаткові засоби захисту навколишнього середовища застосовують на транспорті та пересувних енергоустановках. Це - глушники, сажеоловітелі, нетралізатори відпрацьованих газів ДВЗ, глушники шуму компресорних установок і ГТДУ, віброізолятори рейкового транспорту і т.д.
Список літератури
1. «Надійність і екологічна безпека гідроенергетичних установок» Львів Л.В.; Федоров М.П.; Шульман С.Г. Санкт-Петербург 1999р.
2. «Екологія та охорона біосфери при хімічному забрудненні» Лозановская І.М.; Орлов Д.С.; Садовникова Л.К. Москва 1998р.
3. «Екологічні проблеми. Що відбувається, хто винен і що робити? »Під редакцією Данилова-Данильяна В.І. Москва 1997р.
4. Стаття «Ядерна міфологія кінця 20 століття» А. В. Яблоков «Новий світ» 1995р.
5. Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://study.online.ks.ua/