Воздействие технологий производства энергии на окружающую среду

Министерство образования  и науки России

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального  образования

(ФГБОУ ВПО)

«Восточно-Сибирский  государственный университет технологий и управления»

Кафедра: «»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

по дисциплине: «Экология»

на тему: «Воздействие технологий производства энергии на окружающую среду»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Родионова Е. Е.

 ст-т гр.511-4

Проверил: Иметхенов О. А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Улан-Удэ

2013г.

Содержание

Введение ………………………………………………………………………1

1. Экологические проблемы тепловой энергетики…………………….5
2. Экологические проблемы гидроэнергетики………………………..10
3. Экологические проблемы ядерной энергетики…………………….15
4. Некоторые пути решения проблем современной энергетики…….19

Заключение………………………………………………………………….22

Список использованной литературы………………………………………23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Производство энергии, являющееся необходимым средством  для существования и развития человечества, оказывает воздействие  на природу и окружающую человека среду. С одной стороны в быт и производственную деятельность человека настолько твердо вошла тепло- и электроэнергия, что человек даже и не мыслит своего существования без нее и потребляет само собой разумеющиеся неисчерпаемые ресурсы. С другой стороны, человек все больше и больше свое внимание заостряет на экономическом аспекте энергетики и требует экологически чистых энергетических производств. Это говорит о необходимости решения комплекса вопросов, среди которых перераспределение средств на покрытие нужд человечества, практическое использование в народном хозяйстве достижений, поиск и разработка новых альтернативных технологий для выработки тепло- и электроэнергии и т.д.

 Современный период  развития человечества иногда  характеризуют через три «Э»:  энергетика, экономика, экология. Энергетика в этом ряду занимает особое место. Она является определяющей и для экономики, и для экологии. От нее в решающей мере зависит экономический потенциал государств и благосостояние людей. Она же оказывает наиболее сильное воздействие на окружающую среду, экосистемы и биосферу в целом. Самые острые экологические проблемы (изменение климата, кислотные осадки, всеобщее загрязнение среды и другие) прямо или косвенно связаны с производством, либо с использованием энергии. Энергетике принадлежит первенство не только в химическом, но и в других видах загрязнения: тепловом, аэрозольном, электромагнитном, радиоактивном. Поэтому не будет преувеличением сказать, что от решения энергетических проблем зависит возможность решения основных экологических проблем. Энергетика - это та отрасль производства, которая развивается невиданно быстрыми темпами. Если численность населения в условиях современного демографического взрыва удваивается за 40-50 лет, то в производстве и потреблении энергии это происходит через каждые 12-15 лет. При таком соотношении темпов роста населения и энергетики, энерговооруженность лавинообразно увеличивается не только в суммарном выражении, но и в расчете на душу населения.     

Нет основания ожидать, что темпы  производства и потребления энергии в ближайшей перспективе существенно изменятся (некоторое замедление их в промышленно развитых странах компенсируется ростом энерговооруженности стран третьего мира), поэтому важно получить ответы на следующие вопросы:

- какое влияние на  биосферу и отдельные ее элементы оказывают основные виды современной (тепловой, водной, атомной) энергетики и как будет изменяться соотношение этих видов в энергетическом балансе в ближайшей и отдаленной перспективе;

- можно ли уменьшить  отрицательное воздействие на среду современных (традиционных) методов получения и использования энергии;

- каковы возможности  производства энергии за счет  альтернативных (нетрадиционных) ресурсов, таких как энергия солнца, ветра,  термальных вод и других источников, которые относятся к неисчерпаемым и экологически чистым.    

В настоящее время энергетические потребности обеспечиваются в основном за счет трех видов энергоресурсов: органического топлива, воды и атомного ядра. Энергия воды и атомная энергия  используются человеком после превращения ее в электрическую энергию. В то же время значительное количество энергии, заключенной в органическом топливе, используется в виде тепловой и только часть ее превращается в электрическую. Однако и в том и в другом случае высвобождение энергии из органического топлива связано с его сжиганием, а, следовательно, и с поступлением продуктов горения в окружающую среду. Познакомимся с основными экологическими последствиями современных способов получения и использования энергии.

 

 

1.1. Экологические проблемы тепловой энергетики

За счет сжигания топлива (включая дрова и другие биоресурсы) в настоящее время производится около 90% энергии. Доля тепловых источников уменьшается до 80-85% в производстве электроэнергии. При этом в промышленно  развитых странах нефть и нефтепродукты используются в основном для обеспечения нужд транспорта. Например, в США (данные на 1995 г.) нефть в общем энергобалансе страны составляла 44%, а в получении электроэнергии - только 3%. Для угля характерна противоположная закономерность: при 22% в общем энергобалансе он является основным в получении электроэнергии (52%). В Китае доля угля в получении электроэнергии близка к 75%, в то же время в России преобладающим источником получения электроэнергии является природный газ (около 40%), а на долю угля приходится только 18% получаемой энергии, доля нефти не превышает 10%.

В мировом масштабе гидроресурсы обеспечивают получение около 5-6% электроэнергии (в России 20,5%), атомная энергетика дает 17-18% электроэнергии. В России ее доля близка к 12%, а в ряде стран она является преобладающей в энергетическом балансе (Франция - 74%, Бельгия -61%, Швеция - 45%).

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

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

Можно считать, что тепловая энергетика оказывает отрицательное  влияние практически на все элементы среды, а также на человека, другие организмы и их сообщества. В обобщенном виде эти воздействия представлены в таблице 1.1.

Вместе с тем влияние  энергетики на среду и ее обитателей в большей мере зависит от вида используемых энергоносителей (топлива). Наиболее чистым топливом является природный  газ, далее следует нефть (мазут), каменные угли, бурые угли, сланцы, торф.

Хотя в настоящее  время значительная доля электроэнергии производится за счет относительно чистых видов топлива (газ, нефть), однако закономерной является тенденция уменьшения их доли. По имеющимся прогнозам, эти энергоносители потеряют свое ведущее значение уже в первой четверти XXI столетия. Здесь уместно  вспомнить высказывание Д. И. Менделеева о недопустимости использования нефти как топлива: «нефть не топливо - топить можно и ассигнациями». Не исключена вероятность существенного увеличения в мировом энергобалансе использования угля. По имеющимся расчетам, запасы углей таковы, что они могут обеспечивать мировые потребности в энергии в течение 200-300 лет Возможная добыча углей, с учетом разведанных и прогнозных запасов, оценивается более чем в 7 триллионов тонн. При этом более 1/3 мировых запасов углей находится на территории России. Поэтому закономерно ожидать увеличения доли углей или продуктов их переработки (например, газа) в получении энергии, а следовательно, и в загрязнении среды. Угли содержат от 0,2 до десятков процентов серы в основном в виде пирита, сульфата закисного железа и гипса. Имеющиеся способы улавливания серы при сжигании топлива далеко не всегда используются из-за сложности и дороговизны. Поэтому значительное количество ее поступает и, по-видимому, будет поступать в ближайшей перспективе в окружающую среду. Серьезные экологические проблемы связаны с твердыми отходами ТЭС - золой и шлаками. Хотя зола в основной массе улавливается различными фильтрами, все же в атмосферу в виде выбросов ТЭС ежегодно поступает около 250 млн. т. мелкодисперсных аэрозолей. Последние способны заметно изменять баланс солнечной радиации у земной поверхности. Они же являются ядрами конденсации для паров воды и формирования осадков, а попадая в органы дыхания человека и других организмов, вызывают различные респираторные заболевания.

Таблица 1.1. Влияние теплоэлекторостанций на окружающую среду и биосферу

Техноло- гический процесс	Влияние на элементы среды и биоту				Примеры цепных Реакций
	воздух	почвы и грунты	воды	экосистемы и человека
1	2	3	4	5	6
Добыча топлива: -жидкое (нефть) и в виде газа                                 -твёрдое: (угли, сланцы, торф и т.п.)                         Транспор-тировка топлива               Работа электро-станций на твёрдом топливе                                   Работа электро-станций на жидком топливе	Углеводо-родное заг-рязнение при  испарении и утечках                                   Пыль при взрывных и других рабо-тах, продук-ты горения терриконов и т.п.                     Загрязнение при испаре-нии жидкого топлива, по-тере газа, нефтью, пылью от твёрдого топлива Основные поставщики углекислого  газа, сернистого ангидрида, оксидов  азота, про-дуктов для кислых осадков, аэрозолей, сажи, заг-рязнение  радио-активными веществами, тяжелыми металлами         То же, но в значительно меньших  мас-штабах	Повреждение или уничтоже-ние почв при разведке и  до-быче  топлива, передвижениях транспорта и т.п.; загрязне-ние нефтью, техническими химикатами, металлом и другими отходами                   Разрушение почв и грунтов при добыче открытыми методами (карьеры), просадки рельефа, раз-рушение грунтов при шахтных ме-тодах добычи             Загрязнение при утечках, авариях, особенно нефтью           Разрушение и сильное заг-рязнение почв вблизи предприятий (техногенные пустыни), загрязнение тяжелыми металлами, радиоактив-ными вещест-вами, кислыми осадками; отчуждение земель под землеотвалы, другие отходы           То же, но в значительно меньших  масштабах	Загрязнение нефтью в резу-льтате утечек, особенно при авариях и  до-бычах со дна водоёмов, заг-рязнение тех-нологическими химреагентами и другими от-ходами; разру-шение водоно-сных структур в грунтах, откачка подземных вод их сброс в водоёмы         Сильное нару-шение водо-носных структур, откачка и сброс в водоёмы  шахт-ных, часто высо-ко-минерализиро-ванных, желе-зистых и других вод           Загрязнение нефтью в ре-зультате потерь и при авариях           Тепловое заг-рязнение в ре-зультате сбросов подогретых вод, химическое заг-рязнение через кислые осадки и  сухое осаждение из атмосферы, загрязнение про-дуктами вымы-вания биогентов и ядовитых ве-ществ (алюми-ний) из почв и грунтов       Тепловое заг-рязнение, как для  твёрдого топлива, остальные в значительно  меньших масштабах	Разрушение и пов-реждение экосистем  в местах добычи и при обустройстве месторождений (до-роги, линии электро-передач, водопро-воды и т.п.), загряз-нение при утечках и авариях, потеря про-дуктивности, ухуд-шение качества продукции. Воздей-ствие на человека в основном через био-продукцию (особен-но гидробионтов)   Разрушение эко-систем или их эле-ментов, особенно при открытых спо-собах добычи, снижение продук-тивности, воздей-ствие на биоту и человека через загрязненные воз-дух, воду и пищу. Высокая степень заболеваемости, травматизма и смертности при шахтных способах добычи   В основном через загрязнение вод  и гидробионтов               Основной агент разрушения и  гибели экосистем, особенно озер и хвойных  лесов (обеднение видово-го состава, сниже-ние продуктивности, разрушение хлоро-филла, вымывание биогенов, повреж-дение  корней и т.п.). Эвтрофикация вод и их цветение. На человека через загрязнение воздуха, воды, продуктов питания, разрушение природы, строений, памятников и т.п. То же, но в значи-тельно меньших  масштабах	Загрязнение почв Загрязнение вод нефтью и хим-реагентами гибель планктона и других групп организмов снижение рыбо-продуктивности Потеря потреби-тельских или вкусовых свойств воды и продуктов промысла                                                                       1. Загрязнение воздуха продук-тами  горения     кислые осадки гибель лесов и экосистем озер нарушение кру-говоротов ве-ществ      антро-погенные сукцессии 2. Тепловое заг-рязнение вод дефицит кисло-рода     эвтрофи-кация и цветение вод     усиление дефицита кисло-рода     превра-щение водных экосистем в болотные

Выбросы ТЭС являются существенным источником такого сильного канцерогенного вещества, как бензо(а)пирен. С его действием связано увеличение онкологических заболеваний. В выбросах угольных ТЭС содержатся также окислы кремния и алюминия. Эти абразивные материалы способны разрушать легочную ткань и вызывать такое заболевание, как силикоз, которым раньше болели шахтеры. Сейчас случаи заболевания силикозом регистрируются у детей, проживающих вблизи угольных ТЭС.  

 Серьезную проблему  вблизи ТЭС представляет складирование  золы и шлаков. Для этого требуются значительные территории, которые долгое время не используются, а также являются очагами накопления тяжелых металлов и повышенной радиоактивности.   

 Имеются данные, что  если бы вся сегодняшняя энергетика  базировалась на угле, то выбросы СО, составляли бы 20 млрд. тонн в год (сейчас они близки к 6 млрд. т/год). Это тот предел, за которым прогнозируются такие изменения климата, которые обусловят катастрофические последствия для биосферы.  

 ТЭС - существенный  источник подогретых вод, которые используются здесь как охлаждающий агент. Эти воды нередко попадают в реки и другие водоемы, обусловливая их тепловое загрязнение и сопутствующие ему цепные природные реакции (размножение водорослей, потерю кислорода, гибель гидробионтов, превращение типично водных экосистем в болотные и т. п.). 

1.2. Экологические проблемы гидроэнергетики

Одно из важнейших  воздействий гидроэнергетики связано  с отчуждением значительных площадей плодородных (пойменных) земель под  водохранилища. Например, в России, где за счет использования гидроресурсов производится не более 20% электрической энергии, при строительстве ГЭС затоплено не менее 6 млн. га земель. На их месте уничтожены естественные экосистемы. Основные воздействия ГЭС на среду, различные звенья экосистем и человека приведены в таблице 1.2.

Значительные площади  земель вблизи водохранилищ испытывают подтопление в результате повышения  уровня грунтовых вод. Эти земли, как правило, переходят в категорию  заболоченных. В равнинных условиях подтопленные земли могут составлять 10% и более от затопленных. Уничтожение земель и свойственных им экосистем происходит также в результате их разрушения водой (абразии) при формировании береговой линии. Абразионные процессы обычно продолжаются десятилетиями, имеют следствием переработку больших масс почвогрунтов, загрязнение вод, заиление водохранилищ.

Таким образом, со строительством водохранилищ связано резкое нарушение  гидрологического режима рек, свойственных им экосистем и видового состава  гидробионтов. Так, Волга практически  на всем протяжении (от истоков до Волгограда) превращена в непрерывную систему водохранилищ.