Расчет и прогнозирование состояния окружающей среды

Взаимодействие теплоэнергетики  и окружающей среды происходит во всех стадиях иерархии топливно-энергетического  комплекса: добыче, переработке, транспортировке, преобразование и использование  тепловой энергии.

Это взаимодействие обусловлено как  способами добычи, переработки и  транспортировки ресурсов, связанных  с воздействием на структуру и  ландшафты литосферы, потребление  и загрязнение вод морей, озёр, рек, изменением баланса грунтовых  вод, выделением теплоты, так и использованием тепловой энергии от источников.

Атмосфера воздушная среда является наиболее уязвимой составляющей окружающей среды. Без нее невозможна жизнедеятельность  человека, существование и развитие животного и растительного мира, так как в ней содержится основная часть кислорода воздуха, имеющегося на планете.

Наибольшее загрязнение атмосферного воздуха происходит вследствие выбросов в атмосферу вредных веществ при работе энергетических установок, работающих на углеводородном топливе (бензин, керосин, мазут, дизельное топливо, уголь). Одним из основных и самых крупномасштабных источников загрязнения атмосферы являются ТЭЦ: на их долю приходится около 14 процентов общего загрязнения атмосферы техническими средствами.

Различные компоненты продуктов сгорания топлива, выбрасываемые в атмосферу, гидросферу, литосферу и во время  пребывания, ведущие себя по-разному (изменяется t, свойства) называются примесными выбросами.

При выходе в атмосферу, эти выбросы  содержат продукты реакций в твёрдой, жидкой и газообразной фазах. После  их выпадения могут проявляться  в виде: осаждения тяжёлых фракций, распада на компоненты по массе и  размерам, химических реакций с компонентами воздуха, взаимодействием с воздушными течениями, с облаками, с атмосферными осадками, фотохимические реакции. В  результате, состав выбросов может  существенно измениться, могут появиться  новые компоненты, поведение и  свойства которых (в частности, токсичность, активность, способность к новым  реакциям) могут значительно отличаться от данных.

Отрицательное влияние ТЭЦ на окружающую среду в значительной степени связано с расходованием больших количеств кислорода на горение топлива и выбросом в атмосферу углекислого газа: при современном топливном балансе потребление кислорода на сжигание топлива примерно в 5 раз превосходит его потребление всем населением Земли; а также с повышением температуры окружающего воздуха - тепловые электростанции в наибольшей степени «ответственны» за усиливающийся парниковый эффект и выпадение кислотных осадков. Кроме того, ТЭЦ, использующие органическое топливо, загрязняют окружающую среду окислами азота, серы, углерода, а также углеводородами. Особенно опасны окислы азота, обладающие свойством канцерогенности, сернистый ангидрид, диоксид серы и оксиды азота, поскольку они переносятся на большие расстояния и осаждаются, в частности, с осадками на поверхность земли, загрязняя гидросферу и литосферу. Одним из особенно ярких проявлений этой картины являются кислотные дожди. Эти дожди образуются вследствие поступлений от сгорающего топлива и уходящих в атмосферу на большую высоту дымовых газами в, основном двуокиси серы и окислов азота. Получающиеся при этом в атмосфере слабые растворы серной и азотной кислоты могут выпадать в виде осадков иногда через несколько дней в сотнях километров от источника выделения.

В выбросах ТЭЦ содержится значительное количество металлов и их соединений. При пересчете на смертельные  дозы в годовых выбросах ТЭЦ 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.

В выбросах ТЭЦ присутствуют также  радиоактивные элементы. Имеются  данные, что тепловые электростанции в 2-4 раза сильнее загрязняют среду  радиоактивными веществами, чем АЭС  такой же мощности. Это обусловлено выбросами естественных радиоактивных веществ, содержащихся в каменном угле. Выбросы при сжигании угля представляют собой долгоживущие радиоактивные вещества, излучающие альфа-частицы, и поэтому их биологическая опасность выше, чем от выбросов АЭС. Кроме того, угольная зола содержит в себе большое количество токсичных металлов, таких как марганец, ртуть, никель, ванадий. Токсичные металлы приводят к возникновению проблемы долговременного заражения местности. В целом индивидуальные дозы облучения для всего населения и от ТЭЦ и АЭС приблизительно одинаковы.

Серьезные проблемы связаны с твердыми отходами ТЭЦ - золой и шлаками. Хотя зола в  основной массе улавливается различными фильтрами, все же в атмосферу  в виде выбросов ТЭЦ 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.

Кроме того, тепловые электростанции, работающие на каменном угле, создают  значительные золоотвалы. Так, например, золоотвалы ТЭЦ мощностью в 1 ГВт  ежегодно занимают площадь 0,5 км² при высоте в 2 м, которые долгое время не используются и являются очагами накопления тяжелых металлов и повышенной радиоактивности. Золоотвалы, в большинстве своём, очень плохо оборудованы и зола разносится на значительные расстояния. Кроме того, что зола загрязняет атмосферу, оседая на землю она скапливается, покрывая поверхность почвы плотным слоем, что способствует образованию техногенных пустынь.

Перевод установок на жидкое топливо  уменьшает золообразование, но практически  не влияет на выбросы SO₂, так как в мазуте содержится около 2% серы.

ТЭЦ - 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.).

ТЭЦ является причиной возникающего в крупных промышленных городах  смога: недопустимого загрязнения  обитаемой человеком наружной воздушной  среды, вследствие выделения в неё  указанными источниками вредных  веществ при неблагоприятных погодных условиях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные  загрязняющие вещества, попадающие в  атмосферу от деятельности ТЭЦ.

Одним из основных загрязнителей атмосферы  являются ТЭЦ. Главными проблемами при  сжигании органического топлива  является загрязнение окружающей среды  окислами азота, серы, золой. Также велико влияние ТЭЦ на парниковый эффект вследствие выбросов углекислого газа. С экологической точки зрения они представляют собой непрерывно действующие уже в течение десятков лет источники выбросов в атмосферу продуктов сгорания топлива и сбросов в водоемы большого количества низкопотенциального тепла.

В настоящее время мы стоим перед  дилеммой: с одной стороны, без  энергии нельзя обеспечить благополучия людей, а с другой – сохранение существующих темпов ее производства и потребления может привести к разрушению окружающей среды, и  как следствие - к снижению жизненного уровня и даже нанести серьезный  ущерб человеческой популяции, влияя  на генетический код человека.

Развитие теплоэнергетики оказывает  воздействие на различные компоненты природной среды: на атмосферу (потребление  кислорода воздуха (О₂), выбросы газов, паров, твёрдых частиц), на гидросферу (потребление воды, переброска стоков, создание новых водохранилищ, сбросы загрязненных и нагретых вод, жидких отходов), на литосферу (потребление ископаемых топлив, изменение водного баланса, изменение ландшафта, выбросы на поверхности и в недра твёрдых, жидких и газообразных токсичных веществ). В настоящее время это воздействие приобретает глобальный характер, затрагивая все структурные компоненты нашей планеты.

Взаимодействие теплоэнергетики  и окружающей среды происходит во всех стадиях иерархии топливно-энергетического  комплекса: добыче, переработке, транспортировке, преобразование и использование  тепловой энергии.

Это взаимодействие обусловлено как  способами добычи, переработки и  транспортировки ресурсов, связанных  с воздействием на структуру и  ландшафты литосферы, потребление  и загрязнение вод морей, озёр, рек, изменением баланса грунтовых  вод, выделением теплоты, так и использованием тепловой энергии от источников.

Атмосфера воздушная среда является наиболее уязвимой составляющей окружающей среды. Без нее невозможна жизнедеятельность  человека, существование и развитие животного и растительного мира, так как в ней содержится основная часть кислорода воздуха, имеющегося на планете.

Наибольшее загрязнение атмосферного воздуха происходит вследствие выбросов в атмосферу вредных веществ при работе энергетических установок, работающих на углеводородном топливе (бензин, керосин, мазут, дизельное топливо, уголь). Одним из основных и самых крупномасштабных источников загрязнения атмосферы являются ТЭЦ: на их долю приходится около 14 процентов общего загрязнения атмосферы техническими средствами.

Различные компоненты продуктов сгорания топлива, выбрасываемые в атмосферу, гидросферу, литосферу и во время  пребывания, ведущие себя по-разному (изменяется t, свойства) называются примесными выбросами.

При выходе в атмосферу, эти выбросы  содержат продукты реакций в твёрдой, жидкой и газообразной фазах. После  их выпадения могут проявляться  в виде: осаждения тяжёлых фракций, распада на компоненты по массе и  размерам, химических реакций с компонентами воздуха, взаимодействием с воздушными течениями, с облаками, с атмосферными осадками, фотохимические реакции. В  результате, состав выбросов может  существенно измениться, могут появиться  новые компоненты, поведение и  свойства которых (в частности, токсичность, активность, способность к новым  реакциям) могут значительно отличаться от данных.

Отрицательное влияние ТЭЦ на окружающую среду в значительной степени связано с расходованием больших количеств кислорода на горение топлива и выбросом в атмосферу углекислого газа: при современном топливном балансе потребление кислорода на сжигание топлива примерно в 5 раз превосходит его потребление всем населением Земли; а также с повышением температуры окружающего воздуха - тепловые электростанции в наибольшей степени «ответственны» за усиливающийся парниковый эффект и выпадение кислотных осадков. Кроме того, ТЭЦ, использующие органическое топливо, загрязняют окружающую среду окислами азота, серы, углерода, а также углеводородами. Особенно опасны окислы азота, обладающие свойством канцерогенности, сернистый ангидрид, диоксид серы и оксиды азота, поскольку они переносятся на большие расстояния и осаждаются, в частности, с осадками на поверхность земли, загрязняя гидросферу и литосферу. Одним из особенно ярких проявлений этой картины являются кислотные дожди. Эти дожди образуются вследствие поступлений от сгорающего топлива и уходящих в атмосферу на большую высоту дымовых газами в, основном двуокиси серы и окислов азота. Получающиеся при этом в атмосфере слабые растворы серной и азотной кислоты могут выпадать в виде осадков иногда через несколько дней в сотнях километров от источника выделения.

В выбросах ТЭЦ содержится значительное количество металлов и их соединений. При пересчете на смертельные  дозы в годовых выбросах ТЭЦ 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.

В выбросах ТЭЦ присутствуют также  радиоактивные элементы. Имеются  данные, что тепловые электростанции в 2-4 раза сильнее загрязняют среду  радиоактивными веществами, чем АЭС  такой же мощности. Это обусловлено выбросами естественных радиоактивных веществ, содержащихся в каменном угле. Выбросы при сжигании угля представляют собой долгоживущие радиоактивные вещества, излучающие альфа-частицы, и поэтому их биологическая опасность выше, чем от выбросов АЭС. Кроме того, угольная зола содержит в себе большое количество токсичных металлов, таких как марганец, ртуть, никель, ванадий. Токсичные металлы приводят к возникновению проблемы долговременного заражения местности. В целом индивидуальные дозы облучения для всего населения и от ТЭЦ и АЭС приблизительно одинаковы.

Серьезные проблемы связаны с твердыми отходами ТЭЦ - золой и шлаками. Хотя зола в  основной массе улавливается различными фильтрами, все же в атмосферу  в виде выбросов ТЭЦ 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.

Кроме того, тепловые электростанции, работающие на каменном угле, создают  значительные золоотвалы. Так, например, золоотвалы ТЭЦ мощностью в 1 ГВт  ежегодно занимают площадь 0,5 км² при высоте в 2 м, которые долгое время не используются и являются очагами накопления тяжелых металлов и повышенной радиоактивности. Золоотвалы, в большинстве своём, очень плохо оборудованы и зола разносится на значительные расстояния. Кроме того, что зола загрязняет атмосферу, оседая на землю она скапливается, покрывая поверхность почвы плотным слоем, что способствует образованию техногенных пустынь.

Перевод установок на жидкое топливо  уменьшает золообразование, но практически  не влияет на выбросы SO₂, так как в мазуте содержится около 2% серы.

ТЭЦ - 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.).

ТЭЦ является причиной возникающего в крупных промышленных городах  смога: недопустимого загрязнения  обитаемой человеком наружной воздушной  среды, вследствие выделения в неё  указанными источниками вредных  веществ при неблагоприятных погодных условиях.