1. КУРС ЛЕКЦИЙ

1.1. Введение. Роль энергетики в вопросах экологии. Выбросы ТЭС и АЭС и их влияние на окружающую среду

1.1.1. Основные положения

Современный уровень развития общественного производства характеризуется особой актуальностью целого ряда взаимосвязанных проблем, относящихся к природопользованию – основной форме взаимодействия общества и природной среды. Термин «Экология» имеет биологическое происхождение и означает учение о взаимоотношениях организмов растительного и животного мира и среды. В технической литературе этот термин давно используется для отражения взаимосвязи различных форм и проявлений современной жизни с окружающей средой. Экологические аспекты хозяйственного развития страны, включая энергетику, подчеркивают необходимость учета экологических и социальных последствий.

Научно-техническая революция во всех сферах общественного производства, а в энергетике особенно, в значительной степени усложнила характер связей в системе «человек – природа общество» и привнесла в нее целый ряд негативных сторон. Экологические проблемы развития производительных сил приобрели глобальные масштабы. Антропогенное загрязнение атмосферы приводит к существенному изменению ее состава, который в свою очередь вызывает изменение теплового состояния планеты, геохимические аномалии и т. п. Некоторые зарубежные ученые рассматривают вопрос о невозможности дальнейшего развития производительных сил с сохранением среды, пригодной для обитания человека, но при этом недооценивают возможности положительных изменений в связи с развитием научно-технического прогресса в области «экологически чистых» производств.

Деградация природной среды может быть предотвращена путем вмешательства государства в хозяйственную деятельность предприятий с оптимизацией их взаимоотношений с природной средой. Экологическая ситуация в стране вызывает необходимость применения системного подхода для учета всей совокупности процессов взаимодействия общества с природной средой и рассмотрения их как единой эколого-экономической системы.

В процессе хозяйственной деятельности общества выделяются следующие виды воздействия на окружающую среду, включая большие системы энергетики (рис. 1.1, 1.2):

●занятие пространства;

●изъятие ресурсов для хозяйственного пользования;

●механические нарушения;

●биологическое воздействие на ландшафт и его компоненты;

●тепловое воздействие;

6

●радиоактивное воздействие;

●шум;

●химическое загрязнение;

●физическое загрязнение (радиоволны, вибрация, электрическое поле). По характеру воздействия на окружающую среду энергетика относится к

сильно воздействующим отраслям, что нашло свое отражение в санитарноэкологической классификации производств, градации размеров санитарнозащитных зон.

В настоящем пособии рассматриваются вопросы, относящиеся преимущественно к химическому загрязнению атмосферного воздуха при сжигании органических топлив в котлах на тепловых электрических станциях и котельных энергосистемы. Система взаимодействия ТЭС и окружающей среды приведена на рис. 1.3.

В энергетике РБ в последнее время ежегодно сжигается порядка 12 млн. т у. т. В структуре топливного баланса природный газ превышает 90 %, остальное –мазут, попутный газ и др. Суммарные ежегодные выбросы токсичных веществ составляют порядка 100 тыс. т, в том числе окислов серы – 60 тыс .т, оксидов азота – 30 32 тыс .т, оксиды углерода – 5 тыс. т. В масштабах страны во всех отраслях народного хозяйства, а в энергетике в особенности, на природоохранную деятельность выделяются значительные средства, что позволяет целенаправленно решать экологические проблемы по многим направлениям. Энергетика является частью (подсистемой) в сложной эколого-экономической системе взаимоотношений человека, общественного производства с окружающей средой. В рамках этой системы природопользование осуществляется по следующим направлениям.

Классификация основных направлений

ивидов природопользования

1.Ресурсопотребление:

а) добыча ресурсов (в том числе выявление, изучение, подготовка, непосредственное извлечение);

б) ресурсопользование (без непосредственного извлечения из природной среды);

в) использование элементов среды как «вместилища» отходов производства и потребления.

2. Конструктивное преобразование:

а) комплексные программы преобразования природной среды; б) улучшение отдельных свойств ресурсов среды (мелиорация,

обогащение); в) защита от стихийных явлений;

г) ликвидация последствий хозяйственной деятельности.

3. Воспроизводство природных ресурсов:

7

а) непосредственное воспроизводство возобновляемых ресурсов (создание искусственных биогеоценозов, лесоразделение, опреснение морских вод);

б) создание условий для воспроизводства возобновляемых ресурсов (например, защита водоохранных лесов);

в) восстановление (рекультивация ландшафтов, очистка рек).

4. Охрана среды обитания и природных ресурсов:

а) предотвращение негативных воздействий производства и потребления; б) собственно охрана (консервация) ландшафтов; в) сохранение генетического разнообразия биосферы.

5. Управление и мониторинг:

а) инвентаризация, учет и контроль; б) регулирование состояний ресурсов и природной среды;

в) управление процессами природопользования.

Природоохранные мероприятия, реализуемые в энергетике в разной степени, относятся к приведенным выше основным направлениям природопользования. В рамках настоящего пособия более подробно будет рассмотрено два направления (п. 4 и 5 согласно классификации 1.1).

В основу природоохранной деятельности в энергетике, как и других отраслях народного хозяйства страны, положена концепция охраны окружающей среды как комплекс мероприятий по предотвращению ее загрязнения сверх научно обоснованного допустимого уровня. Работы по воспроизводству природных ресурсов в энергетике включают мероприятия по очистке продуктов сгорания топлив и сточных вод, рекультивации земель и направлены на ликвидацию источников загрязнения воздушного и водного бассейнов. Эти работы взаимосвязаны с последующей природоохранной деятельностью по ликвидации экологического воздействия энергетических объектов на окружающую среду.

Существуют активные и пассивные, прямые и косвенные методы охраны природы. К активным относят методы, связанные с непосредственным изменением экологических показателей источников выбросов загрязняющих веществ, к пассивным – нейтрализацию или ограничение влияния негативного воздействия различных объектов на среду обитания и ресурсы (создание санитарно-защитных зон, заповедники и т. п.). Прямые методы позволяют ограничить отрицательное воздействие непосредственно на объект, косвенные основаны на изменениях в элементах природной среды.

Непосредственное воздействие ТЭС на окружающую среду (рис. 1.3) характеризуется тем, что привносится в окружающую среду в результате реализации проекта и что из нее изымается:

химическое загрязнение биосферы (выбросы и сбросы загрязняющих веществ в газообразном, жидком и твердом состоянии);

тепловое загрязнение воздушного бассейна и водных объектов;

8

физическое воздействие (акустическое, электромагнитное, радиоактив-

ное);

изъятие природных ресурсов (вода, воздух на технологические нужды; земельное пространство для размещения основной площадки ТЭС, золошлакоотвалов, трасс; вырубка лесов).

Кроме того, для ТЭС характерно механическое воздействие на биосферу, не связанное с привнесением и изъятием из природной среды отдельных компонентов (например, травмирование микроорганизмов и рыбы в системах охлаждения ТЭС).

Показатели воздействия ТЭС на окружающую среду следующие: характер воздействия прямое, косвенное, кумулятивное, синергическое

и т .д. (определяет временной интервал между воздействием и его последствием, а также наличие промежуточных передатчиков воздействия);

интенсивность воздействия (поступление загрязнителя, энергии в единицу времени);

продолжительность воздействия (суммарное за определенный период время воздействия на окружающую среды, либо время однократного непрерывного воздействия);

динамика воздействия (изменение воздействия во времени непрерывное, периодическое, дискретное, кратковременное, разовое);

масштаб воздействия (его распространение по площади, численность и значимость объектов воздействия, его глубина).

В качестве источников воздействия ТЭС на окружающую среду рассматриваются те элементы технологического процесса энергопроизводства (в расчетном и нерасчетном режимах эксплуатации), функционирование которых является причиной изменения в окружающей среде. Источниками

9

воздействия могут рассматриваться также выведенные из эксплуатации золошлакоотвалы, если они не рекультивированы и оказывают существенное влияние на окружающую среду («след деятельности»).

При классификации источников воздействия выделяются: организованные и неорганизованные; стационарные и нестационарные; расчетные, аварийные; локализованные и рассредоточенные.

Характеристика источников воздействия (качественная и количественная) включает следующие показатели:

параметры источников выделений загрязнителей; параметры источников выбросов и сбросов в окружающую природную

среду; состав и количество загрязнителей, поступающих в природную среду;

положение на промплощадке ТЭС; токсичность выделяемых химических загрязнителей.

При рассмотрении источников воздействия выделяются наиболее существенные, оказывающие значимое влияние на состояние окружающей среды, учитывается суммация, действия загрязняющих веществ, отдельных источников.

Конечными объектами и субъектами воздействия ТЭС являются: персонал предприятия; население (условия жизни и здоровья); природная среда;

исторические и культурные памятники.

Воздействие на эти объекты ТЭС может оказывать непосредственное либо через изменение качества биосферы (атмосферный воздух, водные объекты, почва, растительный и животный мир со сложившимися экосистемами, микроклиматы, ландшафт).

По выявленным экологически значимым позициям прогнозируются возможные изменения в окружающей среде под влиянием ТЭС по крайней мере по следующим аспектам:

изменение количественных соотношений веществ и воздуха рабочей зоны населенного пункта, природных зон в поверхностных и подземных водах, на почве;

изменение растительного покрова, в том числе: видового состава;

состояния растительных сообществ, характера возобновления; площадь распространения растительных сообществ в зоне влияния ТЭС; изменение животного мира, в том числе:

видового состава; численности популяции;

мест обитания популяционных сообществ; изменение местного климата, включая: температурный режим;

12

влажность; особенности воздушной циркуляции;

изменение недр, в том числе: динамической напряженности пород; термического режима горных пород;

изменение гидрологического режима подземных вод; изменение визуального, культурно-исторического качества природной

среды, в том числе: визуальные доминанты;

материальные, культурно-исторические памятники.

Технологическая и технико-экономическая характеристика ТЭС включает следующие сведения:

основные технические решения; состав оборудования;

соответствие передовому отечественному и зарубежному уровню; вид топлива и его потребление.

На стадии проектирования ТЭС определяются механизм, характер и уровень ее воздействия на окружающую среду:

источники воздействия, их виды и характеристики; объекты воздействия.

Осуществляется прогнозная оценка изменения окружающей среды под воздействием ТЭС:

на основании данных о санитарно-гигиеническом состоянии воздушного и водного бассейнов рассматривается увеличение загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почвы. Выделяются загрязнители, по которым складывается концентрация, превышающая ПДК;

по выявленным экологически значимым позициям прогнозируется новое состояние окружающей среды, оцениваются возможные последствия совокупности вероятных изменений в окружающей среде на здоровье и условия жизни населения при сооружении ТЭС и при нулевом варианте (без реализации проекта);

оценка последствий ожидаемого воздействия создаваемой ТЭС на окружающую среду проводится с учетом фонового загрязнения, исходного состояния природных объектов, уязвимости местных экосистем, наличия особо охраняемых природных объектов, а также с использованием информации об экологических последствиях сооружения аналогичных энергопредприятий.

При оценке вероятности и последствий аварийных ситуаций: рассматриваются все возможные их виды (разрушение плотины, дамбы,

пожары, разрывы газовых сетей и др.), причины их возникновения (технические ошибки персонала, дефекты оборудования, стихийные бедствия), вероятность аварийных ситуаций;

на качественном уровне анализируются последствия отдельных видов аварийных ситуаций для окружающей среды и населения;

оценивается возможность оперативной эвакуации персонала, населения;

13

способы устранения и предотвращения аварийных ситуаций, предусмотренные проектом.

Рассматриваются ранее выполненные природоохранные мероприятия при разработке проекта реконструкции, технического перевооружения ТЭС по охране атмосферного воздуха, водоемов, почвы и недр.

Оценка исходного состояния окружающей среды включает: характеристику воздушной и водной среды; земель, отводимых в

постоянное и временное пользование; описание климатических, геологических и других природных условий;

характеристику флоры, фауны, рекреационных и особо охраняемых территорий;

демографические показатели; заболеваемость населения; динамика этих показателей; заболеваемость работающих с временной утратой трудоспособности; профессиональная заболеваемость.

Рассматриваются средства по ограничению воздействия создаваемой ТЭС на окружающую среду (специальные технические средства по очистке дымовых газов, сточных вод, водообороту, переработке отходов, безопасному складированию золошлаков) и соответствующих изменений в окружающей среде:

врасчетном режиме эксплуатации;

вслучае малоэффективной работы систем улавливания и очистки дымовых газов и сточных вод, некачественного выполнения золошлакоотвалов

ит.д.;

вусловиях аварийной ситуации.

Выполняется оценка полноты и достоверности мероприятий по предотвращению либо ограничению до допустимого уровня отрицательных экологических и связанных с ними социальных и экономических последствий реализации проектных решений, в том числе мероприятий:

обеспечивающих соблюдение отраслевых природоохранных норма-тивов; по снижению ненормируемого воздействия; по предупреждению и ликвидации экологических, социальных и

экономических последствий возможных аварийных ситуаций; по восстановлению ранее нарушенной окружающей среды в результате

эксплуатации ТЭС (для проекта реконструкции, расширения и технического перевооружения энергопредприятия);

по контролю загрязняющих выбросов и сбросов, методам оповещения, сигнализации, защиты.

Осуществляется эколого-экономическая оценка проектных решений: расчет полных общественных затрат на осуществление проекта с учетом

всех выявленных последствий (в том числе здоровья населения), включающих хозрасчетные выгоды, компенсационные выплаты, затраты на ликвидацию или ограничение отдельных отрицательных последствий;

эколого-экономический анализ с учетом общественных и экономи-ческих интересов с использованием также показателей, не имеющих стоимостного выражения;

14