Энергетика и экология

    Коэффициент полезного действия энергетических установок пока невелик и составляет 30-40%, большая часть топлива сжигается  впустую. Полученная энергия тем  или иным способом используется и  превращается, в конечном счете, в  тепловую, т.е. помимо химического в  биосферу поступает тепловое загрязнение.

Все выбросы  ТЭЦ являются токсическими веществами, негативно воздействующими на организм человека. Полициклические ароматические  углеводороды обладают мощным канцерогенным  действием. Содержащиеся в выбросах тяжелые металлы и микроэлементы  могут накапливаться в различных  органах человека или, сосредотачиваясь в почвах, сельскохозяйственных растениях, попадать с продуктами питания в  организм человека.

Массовые  выбросы (оксиды азота, серы, углерода и твердые вещества) воздействуют прежде всего на органы дыхания. Повышение уровня шума влияет на сердечно-сосудистую и нервную систему, вызывая стрессовые состояния. Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 “Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов”, ТЭЦ и районные котельные тепловой мощностью 200 Гкал и выше, работающие на угольном и мазутном топливе, относятся ко второму классу опасности с СЗЗ не менее 500 м, работающие на газовом и газомазутном топливе (последний – как резервный), относятся к предприятиям третьего класса с СЗЗ не менее 300 м.

1.2.Влияние водохранилищ и гидроэлектростанций на природную среду.

Обострение экологической  ситуации, как в мире, так и  в нашей стране, к началу 90-х  годов послужило поводом для  возобновления дискуссий  по проблемам  экологии в гидроэнергетике, отличающейся большой агрессивностью. В нашей  стране принципы приоритета охраны окружающей среды были признаны на Всесоюзном научно-техническом совещании «Будущее гидроэнергетики. Основные направления  создания гидроэлектростанций нового поколения» (1991 г.).

Наиболее резко  прозвучали вопросы создания высоконапорных ГЭС с крупными водохранилищами, затопления земель, качества воды. Сохранения флоры и фауны.

Из-за большой  площади зеркал водохранилищ наиболее крупных ГЭС России (Саяно-Шушенская, Красноярская, Усть-Илимская) ущерб  наносимый природе значителен. Наиболее значимым фактором воздействия крупных гидроэлектростанций на экосистему водосброса является создание водохранилищ и затопление земель. Это вызывает изменение видового состава, численности биомассы растений, животных, формирование новых биоценозов.

Эффективным способом уменьшения затопления территорий является увеличение количества ГЭС в каскаде  с уменьшением на каждой ступени  напора и, следовательно, зеркала водохранилищ. Несмотря на снижение энергетических показателей и уменьшение регулирующих возможностей возрастания стоимости, низко напорные гидроузлы, обеспечивающие минимальные затопления земель, лежат  в основе всех современных разработок.

Еще одна экологическая  проблема гидроэнергетики связана  с оценкой качества водной среды. Имеющее место загрязнение воды вызвано не технологическими процессами производства электроэнергии на ГЭС (объемы загрязнений, поступающие со сточными водами ГЭС, составляют ничтожно малую долю в общей массе загрязнений хозяйственного комплекса), а низкое качество санитарно-технических работ при создании водохранилищ и сброс неочищенных стоков в водные объекты.

    В водохранилищах задерживается большая  часть питательных веществ, приносимых реками. В теплую погоду водоросли  способны массами размножаться в  поверхностных слоях обогащенного питательными веществами, или эвтрофного, водохранилища. В ходе фотосинтеза  водоросли потребляют питательные  вещества из водохранилища и производят большое количество кислорода. Отмершие водоросли придают воде неприятный запах и вкус, покрывают толстым  слоем дно и препятствуют отдыху людей на берегах водохранилищ. Массовое размножение, "цветение" водорослей в неглубоких заболоченных водохранилищах стран СНГ делает их воду непригодной  ни для промышленного использования, ни для хозяйственных нужд.

    В первые годы после заполнения водохранилища  в нем появляется много разложившейся  растительности, а "новый" грунт  может резко снизить уровень  кислорода в воде. Гниение органических веществ может привести к выделению  огромного количества парниковых газов - метана и двуокиси углерода.

    Водохранилища часто "созревают" десятилетиями  или дольше, а в тропиках этот процесс длится столетиями - пока разложится большая часть всей органики.

Очистка затопляемой  зоны от растительности смягчила бы проблему, но поскольку она трудна и дорога, очистку проводят лишь частично.

Самый известный  пример масштабного затопления леса - плотина Брокопондо в Суринаме (Ю. Америка), затопившая 1500 кв. км тропического леса - 1% территории страны. Разложение органического вещества в этом мелководном  бассейне лишило его воду кислорода  и вызвало мощное выделение сероводорода, зловонного газа, способствующего коррозии. Работники дамбы еще 2 года спустя после заполнения водохранилища  в 1964 году носили маски. А стоимость  ущерба, нанесенного турбин закисленной  водой, составила более 7 процентов  общей стоимости проекта.

В то же время  эксплуатации водохранилищ показал, что  вследствие увеличения времени пребывания воды в водоеме общий эффект самоочищения в них в большинстве случаев  выше, чем в реках. Водохранилища  существенно сглаживают амплитуду  колебания показателей качества воды. Резко снижают их пиковые  значения.

Если вопрос о положительном или отрицательном  влиянии водохранилищ на качество воды до сих пор остается спорным, то негативное влияние неочищенных стоков, бесспорно. Большие объемы воды и высокий  эффект самоочищения в водохранилищах побуждают к строительству предприятий  без должной очистки стоков, что  превращает водохранилища в огромные отстойники сточных вод.

Кроме загрязнения  объективным показателем качества является состояние обитающих в  воде живых организмов. Наиболее тесно  связаны с водными массами  планктонные организмы. При транзите через зарегулированный поток с  каскадами водохранилищ планктонные  сообщества (ценозы) претерпевают сложные  изменения, обусловленные поочередным  попаданием планктонных организмов то в озерные условия (верхний  бьеф), то в речные (нижний бьеф). В  условиях верхнего бьефа формируется  планктобиоценоз озерного типа, а  в условиях нижнего – речного. Эти плактоценозы отличаются объемами продуцируемого органического вещества, плотностью и биомассой организмов, видовым составом и другими показателями. Как правило, организмы сообществ  озерного типа не приспособлены к  жизни в реке. В речных условиях течение даже средней силы оказывает  губительное влияние на озерные  виды организмов. На структуру и  динамику планктона влияют и сами гидротехнические сооружения, т.к. при  преодолении гидроагрегатов планктон подвергается разрушению.

И все же, рассматривая воздействие ГЭС на окружающую среду, следует отметить жизнесберегающую функцию ГЭС. Так выработка каждого  млрд.кВт*ч электроэнергии на ГЭС  вместо ТЭС приводит к уменьшению смертности населения на 100-226 чел/год. 

1.3.Атомные электростанции и экологические проблемы, возникающие при их эксплуатации. 

С конца 1960-х  годов начинается бум ядерной  энергетики. В это время возникло, по крайней мере, две иллюзии, связанных  с ядерной энергетикой. Считалось, что энергетические ядерные реакторы достаточно безопасны, а системы  слежения и контроля, защитные экраны и обученный персонал гарантируют  их безаварийную работу, а также  считалось, что ядерная энергетика является «экологически чистой»,  т.к. обеспечивает снижение выброса парниковых газов при замещении энергетических установок, работающих на ископаемом топливе.

Иллюзия о безопасности ядерной энергетики была разрушена  после нескольких больших аварий в Великобритании, США и СССР, апофеозом которых стала  катастрофа на чернобыльской АЭС. Катастрофа в  Чернобыле показала, что потери при  аварии на ядерном энергетическом реакторе на несколько порядков превышают  потери при аварии на энергетической установке такой же мощности, использующей ископаемое топливо. В эпицентре  аварии уровень загрязнения был  настолько высок, что население  ряда районов пришлось эвакуировать, а почвы, поверхностные воды, растительный покров оказались радиоактивно зараженными  на многие десятилетия. При этом в  отношении чернобыльского выброса  многое остается неизвестным, и риск здоровью населения от аварийных  выбросов этой АЭС существенно занижен, т.к. в большинстве стран СНГ  отсутствует хорошая медицинская  статистика. Рядом исследователей США  было установлено, что с мая по август 1986 года, наблюдался значительный рост общего числа смертей среди  населения, высокая младенческая смертность, а также пониженная рождаемость, связанные не исключено с высокой  концентрацией радиоактивного йода-131 из чернобыльского облака, накрывшего США.

За четыре летних месяца возросло количество смертей  от пневмонии, разных видов инфекционных заболеваний, СПИДа  по сравнению  со средним числом смертей за этот период  в 1983-85 годах. Все это с  высокой статистически достоверной  вероятностью связано с поражением иммунной системы чернобыльскими выбросами.

Такой же точной статистики нет и для большинства  других стран, исключая Германию. На юге  Германии, где чернобыльские выпадения  были особенно интенсивными, младенческая смертность возросла на 35%.

Однако опасность  ядерной энергетики лежит не только в сфере аварий и катастроф. Даже без них около 250 радиоактивных  изотопов попадают в окружающую среду  в результате работы ядерных реакторов. Эти радиоактивные частицы вместе с водой, пылью, пищей и воздухом попадают в организмы людей, животных, вызывая раковые заболевания, дефекты  при рождении, снижение уровня иммунной системы и увеличивают общую  заболеваемость населения, проживающего вокруг ядерных установок.

Департамент общественного  здравоохранения штата Массачусетс  с 1990 года установил, что у людей, живущих и работающих в двадцатимильной  зоне АЭС «Пилигрим», около города Плимут, в 4 раза выше заболеваемость лейкемией, чем ожидалось. Статистически заметное увеличение случаев заболеваний  лейкемией и раком обнаружено в окрестностях АЭС «Троян» в  городе Портленд, штат Орегон. Заболеваемость лейкемией детей в поселке  около британского ядерного центра в Селлафилде в 10 раз выше, чем  в среднем по стране, и, несомненно, связана с его работой. Это  стало известно в 1990 году, а недавно  официально подтверждено Британским комитетом  по радиологии.

Даже когда  АЭС работает нормально, она обязательно  выбрасывает изрядное количество радиоактивных  изотопов инертных газов. Также как  радиоактивный йод концентрируется  в щитовидной железе, вызывая ее поражение, радиоизотопы инертных газов, в 70-е годы считавшиеся абсолютно  безвредными для всего живого, накапливаются в некоторых клеточных  структурах растений хлоропластах, митохондриях и клеточных мембранах. После  установления этого факта, остается слово «инертные» всегда употреблять  в кавычках, поскольку, конечно же, они оказывают серьезное влияние  на процессы жизнедеятельности растений.

Радиоизотопы  «инертных» газов вызывают и такой  феномен как столбы ионизированного  воздуха (свечки) над АЭС. Эти образования  могут наблюдаться с помощью  обыкновенных радиолокаторов на расстоянии в сотни километров от любой АЭС.

Одним из основных выбрасываемых инертных газов является криптон-85 бета-излучатель. Уже сейчас ясна его роль в изменении электропроводности атмосферы. Количество криптона-85 в  атмосфере (в основном за счет работы АЭС) увеличивается на 5 % в год. Уже  сейчас количество криптона-85 в атмосфере  в миллионы раз (!) выше, чем до начала атомной эры. Этот газ в атмосфере  ведет себя как тепличный газ, внося тем самым вклад в  антропогенное изменение климата  Земли.

Нельзя не упомянуть  и проблему другого бета-излучателя, образующегося при всякой нормальной работе АЭС, трития, или радиоактивного водорода. Доказано, что он легко  связывается с протоплазмой живых  клеток и тысячекратно накапливается  в пищевых цепочках. Кроме того, надо добавить загрязнение тритием  грунтовых вод практически вокруг всех АЭС. Ничего хорошего от замещения  части молекул воды в живых  организмах тритием ждать не приходиться. Когда тритий распадается (период полураспада 12,3 года), он превращается в гелий и испускает сильное бета-излучение. Эта трансмутация особенно опасна для живых организмов, так как может поражать генетический аппарат клеток.

Еще один радиоактивный  газ, не улавливаемый никакими фильтрами  и в больших количествах производимый всякой АЭС, углерод-14. Есть основания  предполагать, что накопление углерода-14 в атмосфере ведет к резкому  замедлению роста деревьев. Такое  необъяснимое замедление роста деревьев, по заключению ряда лесоводов, наблюдается, чуть ли не повсеместно на Земле. Сейчас в составе атмосферы количество углерода-14 увеличено на 25% по сравнению  с до атомной эрой.