Сущность экологического аспекта в энергетике

где сi – приземная концентрация i-го вещества, мг/м3; ПДКi – значение ПДК i-го вредного вещества.

Значения ПДК некоторых веществ даны в табл.2. В табл.3 показано влияние загрязнений атмосферного воздуха на состояние здоровья человека.

Значение предельно допустимых концентраций вредных

веществ в атмосфере воздуха     Таблица 2

Загрязняющее вещество	ПДКМ.Р., мг/м3	ПДКС.С., мг/м3	Класс опасности
Зола ТЭС	0,05	0,02	2
Сажа	0,15	0,05	3
Окислы серы	0,5	0,05	3
Диоксид азота	0,085	0,04	2
Оксид азота	0,6	0,06	3
Оксид углерода	5	3	4
Пентаксид ванадия	-	0,002	1
Бенз(а)пирен, С20Н16	-	0,1 мкг/100 м3	1
Аммиак, NH3	0,2	0,04	4
Сероводород, H2S	0,008	-	2

Влияние загрязнений атмосферного воздуха

на состояние здоровья человека     Таблица 3

Загрязнение	Повышение смертности и обращаемости в больницы (среднесуточная концентрация)	Ухудшения состояния пациентов с легочными заболеваниями (среднесуточная концентрация)	Ухудшение дыхательных симптомов (среднегодовая концентрация)	Изменение видимости, ощущение дискомфорта (среднегодовая концентрация)
SO2 мг/м3	0,5	0,5…0,25	0,1	0,08
Зола, мг/м3	0,5	0,25	0,1	0,08

Совместное присутствии ряда вредных веществ в атмосферном воздухе может усиливать их токсичность. Такие вещества называют веществами однонаправленного действия и при их одновременном содержании в атмосфере должно выполняться условие (требование введено Минздравом России):

,

где с1, с2 и сn – концентрации вредных веществ однонаправленного действия, мг/м3; ПДК1, ПДК2 и ПДКn – соответствующие значения ПДК этих веществ в атмосфере, мг/м3.

 

Топливный цикл и его техногенное воздействие на среду обитания

Топливный цикл (ТЦ) – это последовательность производственно-технологических процессов в топливно-энергетическом комплексе, начиная от добычи топлива, включая производство энергии и заканчивая удалением отходов. Как правило, топливный цикл включает в себя следующие стадии:

• начальную (добыча, переработка и транспортирование топлива);
• основную (производство энергии в виде теплоты или электричества);
• заключительную (транспортирование и переработка топлива и отходов, удаление отходов).

Каждая из названных стадий включает в себя целую технологическую цепь взаимосвязанных процессов. При этом любое звено цепи, в свою очередь оказывает воздействие не только на весь ТЦ, но и на среду обитания. Так, например, добыча топлива включает разведку, разработку и выход на промышленную добычу, а, затем, закрытие шахты (угольного разреза, нефтяной или газовой скважины). При этом в процессе добычи, на каждом из его этапов воздействие на окружающую среду может быть угрожающим для биосферы целого региона. В качестве иллюстрации можно привести пример, когда гусеничные вездеходы геологоразведки нарушили моховой (ягельный) покров тундры, который в свою очередь, является кормом для оленей. В результате этого оленьи стада вынуждены были перекочевать в другие районы.

Полностью исключить воздействие топливного цикла на окружающую среду нельзя. Однако уменьшить влияние всех стадий топливного цикла путем применения природоохранных технологий, обеспечивающих заданную экологическую чистоту производства, вполне достижимо.

В табл.1 и табл.2 представлена доля ТЦ в воздействии на окружающую среду и прогнозируемая динамика этого воздействия.

Доля ТЦ в воздействии на окружающую среду   Таблица 1

Факторы	Предприятия ТЦ, %	Из них электротеплоэнергетика, %
Тепличные газы	36	33,5
Токсичные газы и зола	44	28
Отчуждение земель	10,5	9,4
Забор свежей воды	25,5	24,5
Сброс сточных вод	36	33,5

Динамика воздействия ТЦ на окружающую среду   Таблица 2

Выбросы	1990 г.	2000 г.	2010 г.
Выбросы кислотных газов и золы, млн.т	17,3	13,5…14,0	11…12
В том числе: оксид серы оксиды азота зола	7,7 4,5 5,1	6,7…7,2 3,8…4,3 2,5…3,0	6,3…6,6 3,2…3,6 1,5…1,8

Техногенное воздействие ТЦ (или технологических процессов вообще, в самом широком смысле слова) на окружающую среду – это форма взаимосвязи технологических и природных ресурсов, т.е. такой процесс обмена продуктами комплексной жизнедеятельности человека (веществом и энергией) с природными компонентами, при котором происходят качественные и количественные изменения компонентов природной среды. При этом особую озабоченность вызывает такое воздействие на среду, при котором происходит превышение предельно допустимых нормативов воздействия.

В рамках техногенного воздействия различают также антропогенную деятельность человека – такой вид деятельности, при котором происходит изменение состава и режима атмосферы, рек, морей, океанов, а также почв при загрязнении их продуктами технологии и радиоактивными веществами. Другими словами – это такой вид деятельности, который приводит к нарушению состава экосистемы.

В этой связи одной из основных, загрязняемых действием ТЭС, сфер природы является атмосфера (внешняя газообразная оболочка земли с постоянно убывающей концентрацией газов до высоты 1100…1400 км). Состав сухого атмосферного воздуха у поверхности Земли представлен в табл.3.

Состав сухого атмосферного воздуха    Таблица 3

Газы атмосферы	Содержание, об.%	Газы атмосферы	Содержание, об.%
Азот, N2	78,09	Криптон, Kr	10-4
Кислород, O2	20,95	Водород, H2	5×10-5
Аргон, Ar	0,93	Полуоксид, N2O	5×10-5
Углекислота, CO2	0,03	Ксенон, Xe	8×10-6
Неон, Ne	8×10-3	Озон, O3	10-6
Гелий, He	5,24×10-3	Рений, Rn	6×10-18

Количество водяного пара колеблется от 0,1 до 2,8 об.% в зависимости от сезона, климата и погоды.

К особенностям, определяющим состав атмосферы, относятся ее активное влияние на биосферу, обменная связь с литосферой, односторонняя связь с мировым пространством (постоянный уход газов из атмосферы) и постоянные процессы внутреннего горизонтального и вертикального перемещения (ветры), кроме того, в атмосфере постоянно происходит неуправляемое перемещение воздуха, обусловленное турбулентностью атмосферы (атмосферная диффузия). Важным источником (поставщиком) газов служат вулканические извержения, процессы “дыхания Земли” (микрогазовые выделения, радиоактивный распад и др.). Живые организмы способствуют изменению состава атмосферы (например перерабатывают СО2 в О2). Все эти явления характеризуют естественный или природный состав атмосферы.

Важным составляющим элементом атмосферы является озонный экран (или озоносфера) – находящаяся на высоте 10…50 км атмосферная зона с максимальным количеством озона. Своему существованию обязана деятельности фотосинтезирующих растений (выделение кислорода) и действию на кислород ультрафиолетовых лучей: 3О2+285 кДж=2О3. Защищает все живое от губительного действия этих лучей.

Антропогенная деятельность человека оказывает существенное влияние на состав атмосферы, особенно в местах крупного сосредоточения промышленных объектов (в основном города с сильно развитой промышленной инфраструктурой) и транспорта. Здесь, в результате функционирования этих производств, выделяется большое количество СО, СО2, NOX, оксидов серы, формальдегидов, бенз(а)пирена, свинца и многих других (в зависимости от характера производства – практически все элементы таблицы Менделеева). При этом уровень вредных выбросов от антропогенной деятельности становится так велик, что приближается и превышает уровень глобальных естественных вредных компонентов, поступающих в атмосферу, табл.4.

Соотношение между естественным и антропогенным

происхождением некоторых компонентов вредных

веществ, поступающих в атмосферу Земли    Таблица 4

Компонент	Естественное происхождение, т/год			Антропогенное происхождение, т/год
	1970 г.	1995 г.	2000 г.	1970 г.	1995 г.	2000 г.
СО2	7×1010			1,5×1010
СО	-			2×108
Сернистый газ	1,42×108	100×107		1,03×108	65×107
NOX	1,4×109	30×107		6,5×107	25×107
Пыль	(0,77…1,2)×109				2×108

Соотношение между глобальным выбросом естественного

и антропогенного происхождения наиболее токсичных веществ  Таблица 5

Вещество	Естественные выбросы, тыс.т/год	Антропогенные выбросы, тыс.т/год
		Всего	В том числе ТЭС
Мышьяк	7,8	23,66	0,55
Кадмий	0,83	6,71	0,06
Ртуть	25,47	12,55	0,7
Свинец	24,52	441,02	14,0

Загрязнение атмосферы различными отраслями промышленности Таблица 6

Отрасль промышленности	Поступление вредных веществ в атмосферу, %
ТЭС и котельные	27
Черная металлургия	17
Цветная металлургия	10
Нефтедобыча и нефтехимия	16
Автомобильный транспорт	12
Промышленность строительных материалов	5
Угольная промышленность	2,5
Химическая промышленность	1,5
Прочие	9
Всего	100

А соотношения между глобальными выбросами естественного и антропогенного происхождения наиболее токсичных веществ показывает на значительное превышение антропогенного уровня над естественным. Это наглядно видно из табл.5.

Роль предприятий различных отраслей промышленности нашей страны (в том числе и ТЭС) в загрязнении атмосферы представлена в табл.6. Как видно из представленных данных основную роль в загрязнении атмосферы играют технологические процессы на базе органического топлива (ТЭС, металлургия, автомобильный транспорт) и составляют около ? суммарных вредных выбросов промышленности. Доля выбросов отдельных отраслей непостоянна и зависит главным образом от двух факторов: с одной стороны, от темпов роста промышленного производства и с другой – от мер по снижению выбросов на действующих и строящихся предприятиях. Например, в последние годы имеет место не только абсолютный, но и относительный рост загрязнений атмосферного воздуха выхлопными газами автомобилей.