Характеристика забруднень атмосфери від електростанцій

Реферат на тему:

"Характеристика забруднень атмосфери"






План



		Загальна характеристика забруднень атмосфери

		Забруднення атмосфери при випробуванні і експлуатації енергетичних установок

		Який вплив надає на характер шкідливих викидів в атмосферу від палива, використовуваний на теплових електростанціях

		Вплив водосховищ і гідроелектростанцій на природне середовище

		Атомні електростанції і екологічні проблеми, що виникають при їх експлуатації

		Основні заходи щодо захисту навколишнього середовища

Список літератури




1. Загальна характеристика забруднень атмосфери



Атмосфера завжди містить певну кількість домішок, що поступають від природних і антропогенних джерел. До домішок, що виділяються природними джерелами, відносять: пил (рослинного, вулканічного, космічного походження, що виникає при ерозії ґрунту, частинки морської солі); туман, дими і гази від лісових і степових пожеж; гази вулканічного походження; різні продукти рослинного, тваринного і мікробіологічного походження і ін.

Природні джерела забруднень бувають або розподіленими, наприклад, випадання космічному пилу, або короткочасними стихійними, наприклад лісові і степові пожежі, виверження вулканів і т. п. Рівень забруднення атмосфери природними джерелами є фоновим і мало змінюється з часом.

Стійкіші зони з підвищеними концентраціями забруднень виникають в 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 стало використовувати близько 50 елементів, а в 70х роках – практично всі елементи таблиці Менделєєва. Це істотно позначилося на складі промислових викидів і привело до якісно нового забруднення атмосфери, зокрема, аерозолями важких і рідкісних металів, синтетичними з'єднаннями, що не існують і не утворюються в природі, радіоактивними, канцерогенними, бактеріологічними і іншими речовинами.



2. Забруднення атмосфери при випробуванні і експлуатації енергетичних установок



Найбільші забруднення атмосферного повітря поступають від енергетичних установок, що працюють на вуглеводневому паливі (бензин, гас, дизельне паливо, мазут, вугілля, природний газ і ін.). Кількість забруднень визначається складом, об'ємом спалюваного палива і організацією процесу згорання.

Основними джерелами забруднення атмосфери є транспортні засоби з двигунами внутрішнього згорання і теплові електричні станції (ТЭС). Частка забруднень атмосфери від газотурбінних рухових установок (ГТДУ) і ракетних двигунів (РД) поки незначна, оскільки їх застосування в містах і крупних промислових центрах обмежено. У місцях активного використання ГТДУ і РД (аеродроми, випробувальні станції, стартові майданчики) забруднення, що поступають в атмосферу від цих джерел, співставлені із забрудненнями від ДВС і ТЭС, обслуговуючих ці об'єкти.

Енергетичні об'єкти (паливно-енергетичний комплекс взагалі і об'єкти енергетики зокрема) по ступеню впливу на навколишнє середовище належать до що найінтенсивніше впливають на біосферу.

Збільшення напорів і об'ємів водосховищ гідровузлів, продовження використання традиційних видів палива (вугілля, нафта, газ), будівництво АЕС і інших підприємств ядерного паливного циклу (ЯТЦ) висувають ряд принципово важливих завдань глобального характеру за оцінкою впливу енергетики на біосферу Землі. Якщо в попередні періоди вибір способів отримання електричної і теплової енергії, шляхом комплексного рішення проблем енергетики, водного господарства, транспорту і ін. проводилися в першу чергу на основі мінімізації економічних витрат, то в даний час на перший план все більш висуваються питання оцінки можливих наслідків зведення і експлуатації об'єктів енергетики.

Це, перш за все, відноситься до ядерної енергетики (АЕС і інші підприємства ЯТЦ), крупних гідровузлів, енергокомплексів, підприємств, пов'язаних із здобиччю і транспортом нафти і газу і т. п. Тенденції і темпи розвитку енергетики зараз в значній мірі визначаються рівнем надійності і безпеки (зокрема екологічною) електростанцій різного типу. До цих аспектів розвитку енергетики привернута увага фахівців і широкої громадськості, вкладаються значні матеріальні і інтелектуальні ресурси, проте сама концепція надійності і 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 і засобів забезпечення надійності і екологічної безпеки найбільш потенційно небезпечних технологій.

Один з найважливіших напрямів рішення проблеми – ухвалення комплексу технічних і організаційних рішень на основі концепцій теорії риски.

Об'єкти енергетики, як і багато підприємств інших галузей промисловості, представляють джерела неминучого, потенційного, до теперішнього часу практично риски, що кількісно не враховується, для населення і навколишнього середовища. Під надійністю об'єкту розуміється його здатність виконувати свої функції (в даному випадку – вироблення електричної і теплової енергії) в заданих умовах експлуатації протягом терміну служби. Або найдетальніше: властивість об'єкту 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 межах можливих негативних наслідків, що регламентуються, дії об'єктів енергетики на природне середовище. Регламентація цих негативних наслідків пов'язана з тим, що не можна добитися повного виключення екологічного збитку.

Негативні наслідки дії енергетики на навколишнє середовище слід обмежувати деяким мінімальним рівнем, наприклад, соціально-прийнятним допустимим рівнем. Повинні працювати економічні механізми, що реалізовують компроміс між якістю місця існування і соціально-економічними умовами життя населення. Соціально-прийнятний ризик залежить від багатьох чинників, зокрема, від особливостей об'єкту енергетики.

Через специфіку технології використання водної енергії гідроенергетичні об'єкти перетворять природні процеси на вельми тривалі терміни. Наприклад, водосховище ГЭС (або система водосховищ у разі каскаду ГЭС) може існувати десятки і сотні років, при цьому на місці природного водотока виникає техногенний об'єкт з штучним регулюванням природних процесів – природно-технічна система (ПТС). В даному випадку завдання зводиться до формування такої ПТС, яка забезпечувала б надійне і екологічно безпечне формування комплексу. При цьому співвідношення між основними підсистемами ПТС (техногенним об'єктом і природним середовищем) може бути істотне різним залежно від вибраних пріоритетів – технічних, екологічних, соціально-економічних і ін., а принцип екологічної безпеки може формулюватися, наприклад, як підтримка деякого стійкого стану створюваної ПТС.

Інший виявляється постановка завдання оцінки можливих наслідків для навколишнього середовища при створенні об'єктів ядерної енергетики. Тут під екологічною безпекою розуміється концепція, згідно якої при проектуванні, будівництві, експлуатації і знятті з експлуатації АЕС, а також інших об'єктів ЯТЦ передбачається і забезпечується збереження регіональних екосистем. При цьому допускається деякий екологічний збиток, ризик якого не перевершує певного (нормованого) рівня. Цей ризик мінімальний в період штатної експлуатації АЕС, зростає при зведенні об'єкту і знятті його з експлуатації і, особливо – в аварійних ситуаціях. Необхідно враховувати вплив на навколишнє середовище всіх основних чинників техногенної дії: радіаційного, хімічного теплового (з урахуванням їх можливої нелінійної взаємодії). Слід мати на увазі і різні масштаби можливих наслідків: локальний (теплова пляма скидання підігрітих вод у водоймища і водотоки), регіональний (викид радіонуклідів), глобальний (розсіяння довго живучих радіонуклідів по біосферних каналах). Якщо ж створюється крупне водосховище-охолоджувач, то, як у разі гідроенергетичного об'єкту, повинне ставитися завдання про екологічно безпечне функціонування складної ПТС (з урахуванням відміченої специфіки АЕС).

Аналогічний круг питань слід розглядати при формулюванні концепції екологічної безпеки об'єктів теплоенергетики: облік теплової і хімічної дії на навколишнє середовище, вплив водоймищ-охолоджувачів і т. п. Крім того, для крупних ТЭС на твердому паливі (вугілля, сланці) виникають проблеми надійної і безпечної експлуатації золовідвалів – складних і відповідальних ґрунтових гідроспоруд. І тут треба ставити завдання про безпечне функціонування ПТС «ТЭС – навколишнє середовище».



3. Який вплив надає на характер шкідливих викидів в атмосферу вид палива, використовуваний на теплових електростанціях



Як паливо 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 і їх з'єднань (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 із спалюванням палива. До складу димових газів, що відходять, входять діоксид вуглецю, діоксид і триоксид сірі і ряд інших компонентів, надходження яких в повітряне середовище завдає великого збитку, як всім основним компонентам біосфери, так і підприємствам, об'єктам міського господарства, транспорту і населенню міст.




4. Вплив водосховищ і гідроелектростанцій на природне середовище



Загострення екологічної ситуації, як в світі, так і в наший країні, на початок 90х років послужило приводом для відновлення дискусій по проблемах екології в гідроенергетиці, великою агресивністю, що відрізняється. У наший країні принципи пріоритету охорони навколишнього середовища були визнані на Всесоюзній науково-технічній нараді «Майбутнє гідроенергетики. Основні напрями створення гідроелектростанцій нового покоління» 1991 р. Найрізкіше прозвучали питання створення високонапірних ГЭС з крупними водосховищами, затоплення земель, якості води. Збереження флори і фауни.

Із-за великої площі дзеркал водосховищ найбільш великих ГЭС Росії (Саяно-шушенськая, Красноярська, Усть-ілімська) збиток, що наноситься природі дуже значний. Найбільш значущим чинником дії крупних гідроелектростанцій на екосистему водоскиду є створення водосховищ і затоплення земель. Це викликає зміну видового складу, чисельності біомаси рослин, тварин, формування нових биоценозов.

Ефективним способом зменшення затоплення територій є збільшення кількості ГЭС в каскаді із зменшенням на кожному ступені натиску і, отже, дзеркала водосховищ. Не дивлячись 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. Місце, що має, забруднення води викликане не технологічними процесами виробництва електроенергії на ГЭС (об'єми забруднень, що поступають із стічними водами ГЭС, складають нікчемно малу 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 нім з'являється багато рослинності, що розклалася, а «новий» грунт може різко понизити рівень кисню у воді. Гниття органічних речовин може привести 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 велика частина всієї органіки.

Очищення затоплюваної зони від рослинності пом'якшило б проблему, але оскільки вона важка і дорога, очищення проводять лише частково.

Найвідоміший приклад масштабного затоплення лісу – дамба Брокопондо в Сурінаме (Ю. Америка), що затопила 1500 кв. км. тропічного лісу – 1 % територій країни. Розкладання органічної речовини в цьому мілководому басейні позбавило його воду кисню і викликало могутнє виділення сірководня, смердючого газу, сприяючого корозії. Працівники греблі ще 2 року опісля після заповнення водосховища в 1964 році носили маски. А вартість нанесеного збитку склала більше 7 відсотків загальної вартості проекту.

В той же час досвід експлуатації водосховищ показав, що унаслідок збільшення часу перебування води у водоймищі загальний ефект самоочищення в них в більшості випадків вище, ніж в 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 об'єми води і високий ефект самоочищення у водосховищах спонукають до будівництва підприємств без належного очищення стоків, що перетворює водосховища на величезні відстійники стічних вод.

Окрім забруднення об'єктивним показником якості є стан живих організмів, що мешкають у воді. Найтісніше пов'язані з водними масами планктонні організми. При транзиті через зарегульований потік з каскадами водосховищ, планктонні співтовариства зазнають складні зміни, обумовлені почерговим попаданням планктонних організмів то в озерні умови (верхній б'єф), то в річкових (нижній б'єф). В умовах верхнього б'єфу формується планктобиоценоз озерного типу, а в умовах нижнего – річкового. Ці плактоценози відрізняються об'ємами продукованої органічної речовини, щільністю і біомасою організмів, видовим складом і іншими показниками. Як правило, організми співтовариств озерного типу не пристосовані до життя в річці. У річкових умовах перебіг навіть середньої сили надає згубний вплив на озерні види організмів. На структуру і динаміку планктону впливають і самі гідротехнічні споруди, оскільки при подоланні гідроагрегатів планктон піддається руйнуванню.

Та все ж, розглядаючи дію ГЭС на навколишнє середовище, слід зазначити життєзберігаючу функцію ГЭС. Так вироблення кожного млрд. кВтч електроенергії на ГЭС замість ТЭС приводить до зменшення смертності населення на 100–226 люд./рік.



5. Атомні електростанції і екологічні проблеми, що виникають при їх експлуатації



З кінця 1960х років починається бум ядерної енергетики. В цей час виникли, принаймні, дві ілюзії, пов'язаних з ядерною енергетикою. Вважалося, що енергетичні ядерні реактори достатньо безпечні, а системи стеження і контролю, захисні екрани і навчений персонал гарантують їх безаварійну роботу, а також вважалося, що ядерна енергетика є «екологічно чистою», оскільки 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 у декілька разів перевищують втрати при аварії на енергетичній установці такої ж потужності, що використовує викопне паливо. У епіцентрі аварії рівень забруднення був настільки високий, що населення ряду районів довелося евакуювати, а ґрунти, поверхневі води, рослинний покрив виявилися радіоактивно зараженими на багато десятиліть. При цьому відносно чорнобильського викиду багато що залишається невідомим, і ризик здоров'ю населення від аварійних викидів цієї АЕС істотно занижений, оскільки в більшості країн СНД відсутня хороша медична статистика. Поряд 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 йоду131 з чорнобильської хмари, що накрила США.

За чотири літні місяці зросла кількість смертей від пневмонії, різних видів інфекційних захворювань, СНІД в порівнянні з середнім числом смертей за цей період в 1983–1985 роках. Все це з високою статистично достовірною вірогідністю пов'язано з поразкою імунної системи чорнобильськими викидами.

Такої ж точної статистики немає і для більшості інших країн, виключаючи Німеччину. На півдні Німеччини, де чорнобильські випадання були особливо інтенсивними, дитяча смертність зросла на 35 %.

Проте небезпека ядерної енергетики лежить не тільки у 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 і 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 суспільної охорони здоров'я штату Массачусетс з 1990 року встановив, що у людей, АЕС, що живуть і працюючих в двадцятимильній зоні, «Пілігрим», біля міста Плімут, в 4 рази вище захворюваність лейкемією, чим очікувалося. Статистично помітне збільшення випадків захворювань лейкемією і раком виявлене в околицях АЭС «Троян» в місті Портленд, штат Орегон. Захворюваність лейкемією дітей в селищі біля британського ядерного центру в Селлафілде в 10 разів вище, ніж в середньому по країні, і, поза сумнівом, пов'язана з його роботою. Це стало відомо в 1990 році, а недавно 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 ураження, радіоізотопи інертних газів, в 70-і 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 в 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 інертних газів, що викидаються, є криптон85 бета-випромінювач. Вже зараз ясна його роль в зміні електропровідності атмосфери. Кількість криптону85 в атмосфері (в основному за рахунок роботи АЕС) збільшується на 5 % у рік. Вже зараз кількість криптону-85 в атмосфері в мільйони разів (!) вище, ніж до початку атомної ери. Цей газ в атмосфері поводиться як тепличний газ, вносячи тим самим внесок до антропогенної зміни клімату Землі.

Не можна не згадати і проблему іншого бета-ізлучателя, що утворюється при всякій нормальній роботі АЕС, тритію, або радіоактивного водню. Доведено, що він легко зв'язується з протоплазмою живих клітин і тисячократно накопичується в харчових ланцюжках. Крім того, треба додати забруднення тритієм ґрунтових вод практично навколо всіх АЕС. Нічого хорошого від заміщення частини молекул води в живих організмах тритієм чекати не доводитися. Коли тритій розпадається (період напіврозпаду 12,3 року), він перетворюється на гелій і випускає сильне бета-випромінювання. Ця трансмутація особливо небезпечна для живих організмів, оскільки може вражати генетичний апарат кліток.

Ще один радіоактивний газ, що не уловлюється ніякими фільтрами і у великих кількостях вироблюваний всякою АЕС, вуглець-14. Є підстави припускати, що накопичення вуглецю-14 в атмосфері веде до різкого уповільнення зростання дерев. Таке нез'ясовне уповільнення зростання дерев, по висновку ряду лісоводів, спостерігається, мало не повсюдно на Землі. Зараз у складі атмосфери кількість вуглецю-14 збільшена на 25 % в порівнянні з до атомною ерою.

Але головна небезпека від працюючих АЕС – забруднення біосфери плутонієм. На Землі було не більше 50 кг цього надтоксичного елементу до початку його виробництва людиною в 1941 році. Зараз глобальне забруднення плутонієм приймає катастрофічні розміри: атомні реактори миру провели вже багато сотень тонн плутонію – кількість більш ніж достатня для смертельного отруєння всіх людей, що живуть на планеті. Плутоній украй летуч: варто пронести зразок через кімнату, як допустимий вміст плутонію в повітрі буде перевищений. У нього низька температура плавлення – всього 640 градусів за Цельсієм. Він здібний до самозагорання за наявності кисню.

Зазвичай, коли говорять про радіаційне забруднення, мають на увазі гамма-випромінювання, що легко уловлюється лічильниками Гейгера і дозиметрами на їх основі. В той же час є немало 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 гамма-радіації.

Нарешті, найважливішою причиною екологічної небезпеки ядерної енергетики і ядерної промисловості в цілому є проблема радіоактивних відходів, яка так і залишається невирішеною. На 424 цивільних ядерних енергетичних реакторах, що працюють у всьому світі, щорічно утворюється велика кількість низко-, середньо- і високорадіоактивних відходів. До цієї проблеми відходів прямо примикає проблема виводу що виробили свій ресурс реакторів.

Радіоактивне забруднення супроводжує всі ланки складного господарства ядерної енергетики: здобич 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 виявлятимуться нові дані про небезпеки, витікаючі від АЕС.



6. Основні заходи щодо захисту навколишнього середовища



Захист навколишнього середовища – це комплексна проблема, що вимагає зусиль учених багатьох спеціальностей. Найбільш активною формою захисту навколишнього середовища від шкідливої дії викидів промислових підприємств є повний перехід до безвідходних і маловідхідних технологій і виробництв. Це зажадає рішення цілого комплексу складних технологічних, конструкторських і організаційних завдань, заснованих на використанні новітніх науково, – технічних досягнень. Важливими напрямами екологізації промислового виробництва слід вважати: вдосконалення технологічних процесів і 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 нетоксичних, заміну неутилізованих відходів на утилізованих, широке застосування додаткових методів і засобів захисту навколишнього середовища.

Як додаткові засоби 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 ЭМП. Ці засоби захисту постійно удосконалюються і широко упроваджуються в технологічні і експлуатаційні цикли у всіх галузях народного господарства.

Додаткові засоби захисту навколишнього середовища застосовують на транспорті і пересувних енергоустановках. Це – глушники, сажеуловлювачі, нетралізатори відпрацьованих газів ДВС, 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 1999 г.

2. «Екологія і охорона біосфери при хімічному забрудненні» Лозановська И.Н.; Орлів Д.С.; Садовнікова Л.К. Москва 1998 г.

3. «Екологічні проблеми. Що відбувається, хто винен і що робити?» під редакцією Данилова-Данильяна В.И. Москва 1997 г.

4. Стаття «Ядерна міфологія кінця 20 століть» А.В. Яблоков «Новий світ» 1995 г.

5. Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://study.online.ks.ua/

2