Тепловое загрязнение окружающей среды (парниковый эффект). Сравнение возможных экологических последствий эксплуатации ТЭС, АЭС, ГЭС

Кроме проблемы ограниченности природных ресурсов имеется и ряд других негативных последствий использова­ния органического топлива на окружающую среду. Так, извлечение нефти и природного газа ведет к оседанию поч­вы. Нефть и газ, скопившиеся в пористых породах под по­верхностью Земли, служат своеобразной «подушкой», под­держивающей лежащую сверху породу. Когда эта «подушка» извлекается, земная поверхность в районе залегания неф­ти и газа опускается на глубину до 10 метров. Кроме того, извлечение из земных недр полезных ископаемых ведет к перераспределениям гравитационного напряжения в земной коре, которые иногда заканчиваются землетрясениями. В настоящее время электростанции Беларуси работают на мазуте и природном газе, при сжигании которых в атмосферу поступают газообразные токсичные выбросы окислов серы SO₂ и азота NO_x, а также мел­кие твердые частицы золы (порошкообразного негорючего остатка, об­разующегося при полном окислении горючих элементов, термического разложения и обжига минеральных примесей). Оксиды серы и азота, соединяясь с атмосферной влагой, образуют слабые растворы кислот и выпадают в виде «кислотных дождей», под воздействием которых происходит закисление почв и увеличение кис­лотности вод поверхностных водоемов, что наносит ущерб сельскому, рыбному, лесному хозяйствам. Кислотные дожди усиливают коррозию и разрушение строительных материалов и т.д. Проблему кислотных дождей нельзя решить на национальном уровне, необходимы согласо­ванные действия всех стран [15].

Сжигание топлива – не только основной источник энер­гии, но и важнейший поставщик в окружающую среду загрязняющих веществ. Тепловые электростанции вместе с транспортом поставляют в атмосферу основную долю тех­ногенного углерода (в основном в виде СО), около 50% диоксида серы, 35% оксидов азота и около 35% пыли. В выбросах ТЭС содержится значительное количество металлов и их соединений. Летальный эффект этих загряз­нителей не проявляется только потому, что они попадают в живые организмы в незначительных количествах, что, однако, не исключает их отрицательного влияния через воду, почву и другие звенья экологических систем. Тепловая энергетика оказывает отрицательное влияние практически на все элементы окружающей среды, в том числе на человека, другие живые организмы и их сообщества. Влияние энергетики на окружающую среду сильно зависит от вида используемого топлива. Наиболее «чистым» топливом является природный газ, дающий при его сжигании наименьшее количество загрязняющих атмосферу веществ. При сжигании угля образуется значительное количество золы и шлака. Боль­шую часть золы можно уловить, но не всю. Все отходящие газы потенциально вредны, даже пары воды и диоксид угле­рода СО₂. Эти газы поглощают инфракрасное излучение зем­ной поверхности и часть его вновь отражают на Землю, соз­давая так называемый «парниковый эффект». Если уровень концентрации СО₂ в атмосфере Земли будет увеличиваться, могут произойти глобальные климатические изменения. При сжигании топлива образуется теплота, часть кото­рой выбрасывается в атмосферу, приводя к тепловому за­грязнению атмосферы. Это, в конечном итоге, влечет по­вышение температуры водного и воздушного бассейнов, таянию ледников и тому подобным явлениям. Весь этот про­цесс накопления теплоты может привести к ощутимому повышению температуры на Земле, если использование энергии будет продолжать расти такими же темпами, как сейчас. В свою очередь повышение температуры может вы­звать глубокие изменения климата на всей Земле. Таким же катастрофическим может быть эффект от по­ступления в атмосферу большого количества твердых час­тиц [18].

Одно из важ­нейших воздействий гидроэнергетики связано с отчужде­нием значительных площадей плодородных (пойменных) земель под водохранилища, на месте которых уничтожа­ются естественные экологические системы. Значительные площади земель вблизи водохранилищ испытывают подто­пление в результате повышения уровня грунтовых вод. Эти земли, как правило, переходят в категорию заболоченных. Со строительством водохранилищ связано резкое нару­шение гидрологического режима рек, свойственных им экосистем и видового состава населяющих их живых орга­низмов. Кроме того, в водохранилищах по разным причинам происходит ухудшение качества воды. В них резко увеличи­вается количество органических веществ как за счет ушед­ших под воду экосистем (древесина, другие растительные осадки, гумус почв и т.п.), так и в следствие их накопле­ния в результате замедленного водообмена. Это своего рода отстойники и аккумуляторы веществ, поступающих с во­досбросов. В водохранилищах резко усиливается прогревание вод, что интенсифицирует потерю ими кислорода и другие про­цессы, обусловливаемые тепловым загрязнением. Последнее, совместно с накоплением биогенных веществ, создает ус­ловия для зарастания водоемов и интенсивного развития водорослей, в том числе и ядовитых сене-зеленых. По этим причинам, а также вследствие медленной обновляемости вод резко снижается их способность к са­моочищению. Ухудшение качества воды ведет к гибели многих ее обитателей. Возрастает заболеваемость рыбного стада, особенно поражение гельминтами. Снижаются вку­совые качества обитателей водной среды. Нарушаются пути миграции рыб, идет разрушение кор­мовых угодий, нерестилищ и т.п. Водохранилища оказывают заметное влияние на атмо­сферные процессы [3].

В результате антропогенной деятельности человечества за последние 30-40 лет планетарная температура подня­лась на 0,6–0,7°С и является наиболее высокой за послед­ние 600 лет. Поднялся средний уровень моря по сравнению с прошлым столетием на 10–15 см. За это же время отсту­пили все зарегистрированные горные ледники. Современные технологии способны оказывать негатив­ное воздействие не только на климат, но и на здоровье людей. Придавая важность необходимости изучения среды оби­тания человека, в июне 1992 г. в Рио-де-Жанейро состоя­лась конференция с участием первых лиц 156 государств, которые подписали так называемую Рамочную конвенцию об изменении климата. Развитием ее является известный Киотский протокол 1997 г. Это первый в истории человече­ства случай, когда практически все мировое сообщество подключилось к решению такой сложной научной задачи, как охрана климата. Основным содержанием Киотского протокола является обязательство более чем 140 стран мира по сокращению эмиссии парниковых газов, в первую оче­редь СО₂, к концу 2012 г. от 92 до 100%, по сравнению с базовым 1990 г. Согласно протоколу промышленно разви­тые страны должны снизить такие выбросы на 5,2%. Существует проблема и авиационной экологии. Самолет воздействует на атмосферу не только механически, направляя поток импульса воздуха вниз на Землю, но и энергетически, физически, химически и оптически. При сжигании топлива в атмосферу выделяется тепловая энергия, а вместе с ней образуется большое количество оксидов и кислот (азота, серы, углерода, хлора), происходит конденсация водяного пара в струйно-вихревом следе, легко наблюдаемым с Земли в виде белых шлейфов. Помимо перечисленных существует и проблема звукового удара [15].

Парниковый эффект – это свойство атмосферы пропускать солнечную радиацию, но задерживать земное излучение и тем самым способствовать аккумуляции тепла Землей, средняя температура которой в настоящее время составляет около 15°С. При данной температуре поверхность планеты и ат­мосфера находятся в тепловом равновесии. До вмешательства человека в глобальные процессы Земли изменения, происходящие на ее поверхности и в атмосфере, были связаны с содержани­ем в природе газов, которые и были названы «парниковыми». К таким газам относятся: диоксид углерода, метан, оксид азота и водяной пар. В настоящее время к ним добавились антропогенные хлорфторуглероды (ХФУ). В результате техногенной деятельности человека некоторые парниковые газы увеличивают долю своего участия в общем балансе атмосферы. Это касается прежде всего углекислого газа, содержание которого из десятилетия в десятилетие неуклонно растет. Углекислый газ создает 50% парникового эффекта, на долю ХФУ приходится 15-20% и на долю метана – 18%. В приложении к климатической Конвенции ООН названы технологиче­ские процессы, приводящие к эмиссии парниковых газов: в энергетике – сжигание топлива, энергетическая, обрабаты­вающая и строительная промышленности; при добыче и транспортировке топлива – твердое топливо, нефть и природный газ; промышленные технологии – горнодобывающая, химиче­ская, металлургическая, производство и использование углеродных соединений; в сельском хозяйстве – интенсивная ферментация, хранение и использование навоза, производство риса, сжигание сельскохозяйственных отходов; отходы – хранение и сжигание отходов, обработка сточных вод.

Прекращение ввода в эксплуатацию АЭС в большинстве стран мира в связи с аварией на Чернобыльской АЭС резко увеличило нарастание эмис­сии парниковых газов. А между тем, страны, производящие 19% электро­энергии на АЭС, предотвращают эмиссию 540 млн. т СО₂ в год. Поэтому на конференции в Киото подчеркивалось, что только страны, имеющие ядерно-энергетические программы и поддерживающие их, располагают большими возможностями сокращения выброса парниковых газов. И в некоторых странах Европы пересматривают свое отношение к ядерной энергетике. Среди стран мира самым крупным загрязнителем окружающей среды яв­ляются США, эмиссия диоксида серы у которых составляет около 7,7 млн. т, т. е. более 20% от суммарной общемировой эмиссии СО₂. В Китае выбросы в атмосферу этого вредного соединения составляют 7,6 млн. т, а в России – 6,2 млн. т. Киотским протоколом закреплены количественные обязательст­ва как развитых стран, так и стран с переходной экономикой по ограниче­нию и снижению поступления парниковых газов (прежде всего СО₂) в атмо­сферу. Но этот протокол начнет действовать только после его ратификации в тех странах, которые дают 55% всех выбросов СО₂. Основным источником загрязнения окружающей среды является автотранспорт. Он использует 96% всех производимых нефтепродуктов и выбрасывает затем в атмосферу тысячи тонн оксида углеводорода, оксида азота и других вредных веществ. Кроме того, эти вещества вместе с выбра­сываемыми в атмосферу вредными веществами промышленных предпри­ятий и при горении древесины содержат частицы размером менее 25,5 мик­рон, которые проникают в легкие и другие ткани, вызывая воспаление и формирование тромбов, которые оказывают крайне неблагоприятное воз­действие на работу сердца, провоцируя развитие сердечных приступов: ин­фаркта и повышения давления. Основным нейтрализатором этих вредных выбросов в атмосферу явля­ются леса, занимающие 35% территории Республики Беларусь, и болота, которые в 7 раз эффективнее, чем лес, поглощают углекислый газ. В горо­дах основным очистителем воздуха являются тополиные насаждения.