Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1329 вузов, 5502 предметов.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Башкирский Государственный Аграрный Университет
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:

Социальная экология. Взаимодействие общества и природы. Учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
08.09.2026
Размер:
2 Мб
Скачать
☆
Часть 3
Часть 3
Социосфера
Глава IX
ТЕХНОСФЕРА
§ 24. Топливно-энергетический комплекс
В топливно-энергетический комплекс входят предприятия по добыче, производству, транспортированию и преобразова­нию энергетических ресурсов (уголь, нефть, газ и т. д.). Шах­ты, разрезы, обогатительные фабрики, нефтяные и газовые промыслы относят обычно к объектам топливной промышлен­ности. Тепловые электростанции (ТЭС), гидроэлектростанции (ГЭС), атомные электростанции (АЭС) также относятся к объ­ектам энергетики.
По масштабности и силе воздействия на окружающую среду топливно-энергетический комплекс занимает одно из ведущих мест. В районах, где сосредоточены предприятия
данного комплекса, наблюдается значительное загрязнение воздуха и воды пылью, сажей, оксидами азота, углерода и се ры. При сжигании многих видов топлива в атмосферу попада ют также аэрозоли токсичных тяжелых металлов, таких как ртуть, кадмий, свинец, радионуклиды. Существенный вклад в загрязнение атмосферы вносят горящие терриконы шахт, су шильные установки обогатительных фабрик.
При бурении нефтегазовых скважин образуются токсич ные отходы в виде бурового шлака и шламов, получаемых при очистке бурового раствора от пустой породы.
Добыча и вовлечение в переработку сернистых нефтей со провождается загрязнением окружающей среды сероводоро дом и другими соединениями серы. Так, в Башкирии около 45 месторождений нефти имеют в составе добываемой продук
-
-
-
-
-
-
-
294 ГЛАВА IX. ТЕХНОСФЕРА
ции сероводород. Выделение этого газа происходитивтом случае, если нефтеносные пласты заражаются сульфатовосста навливающими бактериями. Источником сероводорода явля ются также пластовые воды и попутный газ. Отсутствие техни ческих средств защиты окружающей среды от загрязнения се роводородом иногда вынуждает отказываться от разработки некоторых месторождений нефти.
Для утилизации сероводорода разработана технология пря мого окисления сероводородсодержащих газов (причем в лю бой концентрации) кислородом воздуха в кипящем слое алюмо оксидного катализатора с получением элементарной серы
1
.
Относительно чистой можно считать газовую промыш ленность. Здесь, в частности, объем загрязненных сточных
вод, сбрасываемых в водоемы, является наименьшим в про­мышленности. В значительной степени это объясняется тем, что уровень экономии свежей воды за счет систем оборотного водоснабжения в газовой отрасли один из самых высоких сре­ди всех прочих отраслей промышленности и достигает 96 % (по данным Госкомстата России).
При разработке угольных месторождений извлекаемая горная масса содержит в среднем 40 % угля. Остальное — это попутные породы, образующие на поверхности отвалы. В со­став отвалов часто входят соле- и серосодержащие породы, опасные для растений. Помимо этого на поверхность земли из шахт и разрезов откачиваются большие массы загрязненных подземных вод, поскольку на пути горных выработок встре чаются водоносные горизонты. В большинстве случаев эти во ды без надлежащей очистки сбрасываются в открытые водо токи. Объемы шахтно-рудничных вод, например, по Кузбассу, составляют от 200 до 300 млн м
3
â ãîä.
В угольной промышленности России сегодня эксплуати руется около 400 очистных сооружений, но только 38 % из них обеспечивают нормативную очистку загрязненных сточных вод.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Исмагилов Ф. Р., Латыпова Ф. М., Туктарова И. О. Разработка но вых ресурсосберегающих технологий при добыче и переработке сернистых нефтей // Ресурсосберегающие технологии. Экспресс-информация. — М.,
1998. — ¹ 18. — Ñ. 2–9.
-
§ 24. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС 295
Воздействие на окружающую среду процессов угледобы чи зависит от способа добычи. При шахтной добыче угля ос новной фактор воздействия — газопылевые выбросы. Газовая составляющая — это прежде всего метан и углекислый газ. Добыча 2 млрд т угля сопровождается выделением 27 млрд м метана и 16,8 млрд м3диоксида углерода. Пыли в атмосферу Земли попадает около 0,2 млн т в год.
В самой шахте всегда есть опасность воспламенения пы легазовой смеси (смесь угольной пыли с метаном). Шахтный воздух загрязнен в результате производства работ и окисления угля.
Вскрышные породы обычно складируются в терриконах, которые также являются источниками загрязнения воздуха в результате их окисления и горения. В терриконах содержит­ся 5–20 % угля, 10 — пирита (соединение серы с железом, или серный колчедан),5%иболее — серы.
Более интенсивным воздействием на окружающую среду обладает открытая добыча угля. Уже при бурении взрывных
скважин в атмосферу выбрасывается до 2,2 г/с пыли. Взрыв поднимает в воздух 100–200 т пыли. Погрузка сухой горной массы сопровождается выделением пыли со скоростью до 8 г/с. Однако самый крупный источник пыли — автомобиль­ные дороги, по которым идет транспортировка угля: это 70–90 % всех выбросов пыли. Угольные карьеры, кроме того, загрязняют атмосферу углекислым газом (CO ры (SO
), оксидами азота (NOх), а также углеводородами. От
2
), двуокисью се
2
крытая добыча угля ведет к значительным потерям земельных угодий, нарушениям ландшафта.
Основная часть нарушенных угольными разработками зе мель в России приходится на Кузнецкий угольный бассейн, месторождения Восточной Сибири и Дальнего Востока, где добыча осуществляется преимущественно открытым спосо бом.
Процессы добычи угля и его сжигания на ТЭС по преиму ществу воздействуют на состояние атмосферы. В структуре экономического ущерба от комплексного воздействия на при родную среду угольного разреза и крупной ТЭС ущерб от за
-
-
3
-
-
-
-
-
-
-
-
296 ГЛАВА IX. ТЕХНОСФЕРА
грязнения атмосферы составляет около 80 %, от загрязнения воды и почвы — 10 %.
Основными загрязнителями атмосферы при работе ТЭС являются оксиды серы, азота и углерода, твердые частицы (зола, пыль), другие соединения. Представление о загрязнении атмосферы при сжигании различных видов топлива дает сле дующая таблица.
Загрязнение атмосферы при сжигании
различных видов топлива, г/кВт × ÷
-
Выброс
SO
2
NO
x
Твердые частицы 1,4 2,7 0,7 —
Фтористые соединения 0,05 1,11 0,004 —
Каменный
уголь
6,0 7,7 7,4 0,002
21,0 3,4 2,4 1,9
Бурый
уголь
Мазут
Природный
ãàç
Остатки сгоревшего топлива в виде золы и шлака идут в золоотвалы, которые существенно загрязняют территорию.
Между тем, в золах и шлаках, как показывают исследова- ния, концентрируется множество ценных элементов. По со­держанию алюминия, галлия, титана, меди, ванадия, циркония, молибдена, скандия, иттрия, лантана и лантаноидов, лития, це зия и рубидия золы приближаются к рудам, имеющим про мышленное значение. На ТЭС, работающих на жидком топли ве, отмечается промышленное количество ванадия (до 4,6 %).
Тепловые электростанции, работающие на угле и нефте продуктах, являются наименее экологичным видом энергопро изводства. Достаточно сказать, что длительное воздействие диоксида серы приводит к возникновению бронхитов и других респираторных заболеваний, оказывает отрицательное влия ние на процессы углеводного и белкового обмена, снижает им мунитет. В условиях смога проявляется еще и раздражающее действие этого химического соединения на слизистые оболоч ки верхних дыхательных путей и глаз. Кроме того, диоксид азота способствует росту заболеваемости респираторными ин
-
-
-
-
-
-
-
-
-
§ 24. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС 297
фекциями, ухудшает показатели дыхательной функции и крови.
В аэрозольной компоненте выбросов, помимо ртути, кад мия, свинца, радионуклидов, образуется даже мышьяк — изве стный канцероген, способный вызывать рак легких, различные кожные болезни (включая изъязвление), заболевания крови, в том числе анемию (малокровие). Следует упомянуть еще об аэрозолях ванадия. Этот металл вызывает раздражение дыха тельных путей, способствует развитию астмы, нервных рас стройств, приводит к изменению состава крови.
А между тем именно на ТЭС вырабатывается основная часть электроэнергии. Например, в России доля электроэнер гии, производимой на ТЭС, составляет не менее 80 %. Специа листы предсказывают, что в обозримой перспективе использо­вание твердых энергоносителей будет оставаться доминирую­щим. Это тем более вероятно, что по сравнению с другими ви­дами ископаемого топлива, уголь — самый распространенный энергоресурс: по экспертным оценкам, его запасов хватит при­мерно на 3000 лет при нынешнем уровне потребления. Для сравнения отметим, что газа России хватит, по-видимому, не более, чем на 200 лет. Что касается нефти, то уже с первых де­сятилетий XXI века объемы ее добычи стабилизируются и за­тем начнут постепенно сокращаться. С работой ТЭС часто свя­зывают возникновение и развитие парникового эффекта, по­скольку сжигание топлива, в частности, угля, сопровождается поступлением в атмосферу парниковых газов, в первую оче редь CO
. Однако, как показывают расчеты, прямой вклад
2
в развитие парникового эффекта от угольных ТЭС составляет, как это ни покажется странным, только 8 %.
Впрочем, хотя этот вклад и невелик, следует иметь в виду, что в настоящее время не существует технологии, позволяю щей предотвратить выбросы CO
при сжигании ископаемого
2
органического топлива. К тому же ТЭС является основным по ставщиком в атмосферу сернистого газа, который, как извест но, приводит к подкислению атмосферных осадков, включаясь в сложные цепочки фотохимических превращений.
Перевод части энергопроизводства на природный газ мог ло бы в значительной мере снять остроту ситуации, связанную
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
298 ГЛАВА IX. ТЕХНОСФЕРА
с выбросами двуокиси серы. В первую очередь это касается развитых стран. Для больших городов этот путь, по крайней мере в ближайшей перспективе, представляется безальтерна тивным. Что касается CO
, то, по данным некоторых авторов,
2
переход на природный газ снижает выбросы углекислоты по сравнению с каменным углем на 50 %, по сравнению с нефте продуктами — на 30 %.
Замечено, что при наличии в топливе ТЭС соединений ка льция и других подобных элементов образующаяся в процессе сгорания сера (сернистый газ) в значительной степени перехо дит в зольную часть отходов. Этот факт наблюдался в процес се сгорания в топках ТЭС горючих сланцев, а также канско­ачинских углей.
Известно далее, что процесс сгорания топлива в условиях
высоких температур порождает выбросы окислов азота, об­разующихся путем окисления атмосферного азота. Наличие в
атмосфере серы может подавлять этот процесс, так как сера более реакционно способна, чем атмосферный азот, и связыва­ет атомарный кислород, необходимый для образования NO Сера подавляет образование NO Есть предположение, что SO закись (N
O) в ходе реакций. При этом закись азота разлагает-
2
также из топливного азота.
x
переводит окись азота (NO) в его
2
ся с образованием молекулярного азота.
Зависимость образования окислов азота (NO сферного азота (N
) от температуры T описывается простой
2
)изатмо-
2
формулой:
-
-
-
-
-
.
x
[NO
ãäå [NO
], [O2], [N2] — концентрации соответствующих ком
2
понентов, г/м
]=k
2
3
; R — газовая постоянная; k — коэффициент, ле
[][]ON
×
22
жащий в пределах 0,023–0,069
exp (–21500/RT ),
1
.
В последнее время во многих промышленно развитых странах ведутся работы по усовершенствованию технологии
1
Отс А. А., Егоров Д. М., Саар К. Ю. Факторы, влияющие на концент рацию токсичных окислов азота, выбрасываемых с продуктами сгорания топлива в атмосферу // Экологические аспекты городских систем. — Минск, 1984. — С. 121.
-
-
-
§ 24. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС 299
сжигании угля в ТЭС с тем, чтобы снизить концентрацию ок сидов азота NO
в отходящих дымовых газах. Все большее
x
распространение получает схема трехступенчатого сжигания с использованием газа для создания восстановительной зоны. Опыт показывает, что таким способом можно снизить концен трацию NO
более чем на 60 %.
x
Подобные схемы сжигания угля с использованием природ ного газа для создания восстановительной зоны применялись и в России
1
.
Одним из широко распространенных методов получения энергии без загрязнения атмосферы является гидроэнергетика. Строительство гидроэлектростанций (ГЭС) стало возможным в XIX веке, когда были изобретены гидротурбина и электриче ская машина.
Использование энергии текущей воды давало определен­ные экономические преимущества. Известно, что трудовые за­траты на единицу мощности на ГЭС почти в 10 раз меньше, чем на ТЭС (с учетом добычи топлива и его транспортировки).
Одна из важных особенностей гидроэнергетики — возоб­новимость гидроэнергетических ресурсов благодаря кругово­роту воды в природе. В некоторых случаях оказывается воз­можным использовать энергию приливов. Приливные электро­станции (ПЭС) появились сравнительно недавно. Первая в ми­ре ПЭС построена во Франции в 1966 году. Ее мощность — 240 МВт. В СССР первая ПЭС (и единственная) появилась в 1968 году под Мурманском.
Наиболее мощные ГЭС создаются на крупных реках, обла дающих большим расходом воды. В этом случае мощность ГЭС может доходить до нескольких тысяч мегаватт. Напри мер, Братская ГЭС имеет мощность 4600 МВт, Красноярская ГЭС — 6000 МВт.
Воздействие на окружающую среду ГЭС обусловлено прежде всего необходимостью затопления обширных терри торий, особенно если ГЭС строится на равнинных реках. Ïðè
-
-
-
-
-
-
-
1
Котлер В. Р., Енякин Ю. П. Реализация эффективности технологиче
ских методов подавления оксидов азота на ТЭС // Теплоэнергетика. —
1994.—¹6.— Ñ.2–9.
-
300 ГЛАВА IX. ТЕХНОСФЕРА
этом изменяется гидробиологический и гидрохимический ре жим водотоков. В водохранилищах происходит накопление вредных веществ, в частности, сульфатов и нитратов при смы ве почв с сельхозугодий. Гибнут нерестилища. Водохранили ще является аккумулятором всех видов загрязнений, которые попадают в реку в верхнем бьефе водохранилища.
Скопление огромных масс воды в водохранилищах приво дит к значительным нагрузкам на земную кору и может спо собствовать развитию сейсмической активности, активизации тектонических процессов.
В ряде случаев имеется возможность избежать строитель ства плотин. В первую очередь это относится к небольшим горным рекам, где более целесообразно вместо плотин строить отводные лотки. Гидроэлектростанции, построенные на отвод­ных лотках, называются деривационными. Строительство та­ких ГЭС позволяет избежать характерных для плотинных про­цессов заиливания водохранилищ.
Существует и другой тип бесплотинных миниГЭС, имену­емый гирляндными ГЭС. Эти гидроэлектростанции составля­ются из автономных модулей-преобразователей, которые ук­репляются в потоке воды на понтонах с помощью канатов-рас­тяжек. Подобные энергоустановки мощностью от 15 до 50 кВт способны обеспечивать электроэнергией небольшой поселок. Они окупаются за 5–7 лет работы
1
.
Атомные электростанции (АЭС) фактически являются тепловыми электрическими станциями, на которых вместо уг ля или нефтепродуктов «сжигается» ядерное топливо. Генера тором энергии на АЭС является атомный реактор, в котором протекает управляемая цепная реакция деления тяжелых атом ных ядер, по преимуществу обогащенного урана-235 ( плутония-239 (
239
Pu). Эти вещества сосредоточены в сердеч
235
U) è
никах тепловыделяющих элементов. В качестве теплоносителя используют обычную воду (иногда газ), которую прокачивают через активную зону реактора в парогенератор. Внутренняя
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Василенко В. А. Экологическое обоснование хозяйственных реше
ний. — Новосибирск, 2001. — С. 88.
-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности