Р ис. 4. Изменение концентрации диоксида серы

по мере удаления от источника

Сверхнормативное загрязнение воздуха диоксидом серы приводит к увеличению симптомов затрудненного дыхания и болезням легких. Особенно сильно такое загрязнение сказывается на больных хроническими легочными заболеваниями и астмой.

Известно, что между концентрацией SO₂ в воздухе и частотой заболевания хроническим бронхитом имеется приближенная линейная зависимость у = 16х - 0,8 (0 у 100)

где у – процент населения, болеющего бронхитом,

х – концентрация SO₂ в мг/м³

Так, при х = 0,05 (среднесуточная ПДК) у=0 – заболеваний нет ; при х = 0,1 (2 ПДК _ср) у = 0,8, т.е. в текущий момент времени 0,8 % населения больны.

Численность населения изменяется в зависимости от района. Для расчетов примите, что число горожан, проживающих в зоне между 3 и 4 км, считая от ТЭС, – 20 000 чел., между 4 и 5 км – 40 000 чел., между 5 и 6 км, а также в последующих зонах – по 60 000 чел.

Комментарий. В приведенном выше задании требуется оценить ущерб лишь от одного вида заболевания, связанного с одним из загрязняющих компонентов. В действительности ущерб, обусловленный ухудшением здоровья людей, будет больше, чем получится в этом задании. Понятна некоторая условность денежного выражения ущерба, поскольку здоровье и жизнь человека бесценны. В то же время следует обратить внимание на то, что люди склонны жертвовать своим здоровьем ради достижения или поддержания определенного уровня качества жизни, благополучия, социального статуса.

Очевидно также, что современные цивилизованные требования к качеству жизни невозможно удовлетворить без наращивания количества потребляемой электроэнергии. Потому горожане ,навряд ли откажутся от строительства ТЭС.

В этих условиях проектантам надо подумать о более подходящем расположении ТЭС, либо о существенном улучшении очистки дымовых выбросов, что потребует дополнительных расходов, как при строительстве, так и при эксплуатации. В последнем случае уместно сопоставление денежного выражения ущерба здоровью с дополнительными затратами на очистку выбросов.

Справка. До 1970 года в США наблюдался неуклонный рост выбросов SO₂ В 1970 году в США был принят Акт о чистом воздухе, реализация положений которого позволила добиться снижения загрязненности. В период с 1975 по 1985 год компании США, производящие электроэнергию, затратили около 2 млрд. $ на мероприятия по уменьшению сернистых выбросов.

Задание 2.

Определить ущерб, наносимый выбросами SO₂ аграрной зоне (см. рис.3), расположенной близ ТЭС, если известно, что на полях выращивается картофель, а снижение его урожайности при действии умеренных концентраций SO₂ в течение всего периода роста приближенно описывается зависимостью

Z = 50 х, (х 1),

где Z – процент снижения урожайности,

х – концентрация SO₂ в воздухе в мг\м³.

Поля с картофелем располагаются в пределах от 4 до 8 км, считая от ТЭС. Урожайность картофеля в нормальных условиях примите равной 150 ц/га. Площади, занятые под посев, в пределах радиальных расстояний от ТЭС от 4 до 5 км и в последующих километровых интервалах равны 100 га.

При расчете денежного выражения ущерба примите текущие рыночные цены на картофель.

Комментарий. Диоксид серы отрицательно влияет и на многие другие виды сельскохозяйственных культур. Это же можно сказать и о диоксиде азота.

Помимо SO₂ и NO_х в воздух при работе рассматриваемой ТЭС с дымом попадает около 40000 т золы, которая осаждается на прилегающую территорию. Зола, представляющая в основном несгоревший углерод, содержит также Zn, Mn, Mg, Fe, Cu, Pb, Sr, Ti, Ba и другие элементы, которые накапливаются в почве и при больших концентрациях пагубно влияют на рост растений.

Однако на этом беды аграрной зоны не кончаются. Оксиды серы и азота после ряда химических реакций в атмосфере при взаимодействии с парами воды образуют серную и азотную кислоты, что приводит к такому явлению как кислотные дожди, которые, выпадая на почву, изменяют ее кислотность. Насколько сильно изменится кислотность, зависит от буферной способности почвы. В северных районах, где почвенный слой тонок, кислотность почвы может заметно измениться, в южных районах с глубоким почвенным слоем выпадение кислотных дождей может и не оказывать существенного влияния на рН почвы. Однако вредное воздействие кислотных дождей все равно может проявиться через их взаимодействие с листвой.

• Каковы, на Ваш взгляд, перспективы развития аграрной зоны в рассматриваемом районе?

• За счет каких процессов регулируется кислотность почвы?

Задание 3.

Ознакомится с нижеследующей справкой и ответьте на поставленные вопросы.

Справка. Кислотные дожди особенно негативное воздействие оказывают на водоемы. Вода в кислотных дождях может иметь уровень кислотности существенно меньший, чем нейтральный – рН = 7. Помимо кислотных дождей могут образовываться кислотные туманы. Так, рекордно низкий показатель рН = 1,68 был зарегистрирован в тумане над городом Ньюпорт (Калифорния, США). Как правило, показатель рН в типичных кислотных облаках и осадках выше, и редко опускаются ниже рН = 4,5.

Изменение кислотного режима водоемов вследствие выпадения осадков ведет сначала к смене и перестройке биоценозов, а затем при низких рН к их полной деградации.

При рН  6,0 гибнут ракообразные, улитки, снижается активность фитопланктона одни его виды сменяют другие

При рН 5,8 гибнут лосось, форель, плотва, многие виды фитопланктона.

При рН  5,5 гибнут сиг и хариус, заметно снижается численность популяций придонных организмов (бентоса).

При рН  5 активизируются водоросли – обростатели и сине-зеленые водоросли (цианобактерии)

При рН  4,5 прекращаются все «нормальные» формы жизни.

• Какие изменения начнут происходить в озере, рядом с которым располагается ТЭС, если спустя год после запуска ТЭС в эксплуатацию кислотность воды в нем от исходного уровня 6,5 понизится до рН = 6, спустя 2 года – до рН = 5,8, спустя 4 года – до рН = 5,0 ?

• Каким образом лесные почвы и сами леса по берегам озера могут влиять на кислотность воды в нем?

• Можно ли поддерживать необходимую кислотность в озере искусственным способом?

Задание 4.

Ознакомьтесь со следующей справкой и ответьте на поставленные вопросы.

Справка. Диоксид серы негативно воздействует также на лесные угодья. Многие лесные растения очень чутко реагируют на присутствие SO₂ в воздухе. Приведенные ранее значения санитарно-гигиенических ПДК для SO₂ определены с целью контроля опасных воздействий на человека. Для некоторых северных растений также определены ПДК по SO₂ (ПДК многолетние, т.е. при условии действия загрязнителя в течении нескольких лет), которые имеют следующие значения:

для эпифитных кустистых лишайников  0,003мг/м3,

для эпифитных листовых лишайников

и мхов рода Sphagnum 0,003 - 0,007 мг/м3,

для накипных листовых лишайников

на деревьях и камнях, мхов, а также

хвойных деревьев (ель, сосна) 0,007 - 0,009мг/м3,

для лиственницы, можжевельника 0,009мг/м3,

для ивы, осины, ольхи, ягодных

кустарников (брусника, черника,

голубика) 0,07 - 0,1мг/м3

Примечание. Эти значения установлены на стадии научных исследований [8].

• Сопоставьте ПДК для растений и санитарно-гигиенические ПДК. Гарантирует ли выполнение нормативов по санитарно-гигиеническим ПДК высокое качество природной среды?

• Допустим, что ТЭС предполагается разместить в одном из северных районов. Как будет изменяться лесная экосистема после ввода в эксплуатацию ТЭС? Какие виды растений пострадают в первую очередь?

• Чем объяснить высокую чувствительность к воздействиям и ранимость северных экосистем?

Задание 5.

Гуляя по паркам и скверам города, в загородных лесах, обратите внимание на обилие или отсутствие лишайников на стволах деревьев. Оцените частоту их встречаемости. Где лишайников встречается больше? О чем свидетельствует обычное отсутствие лишайников в городской среде?

Примечание. Ознакомьтесь также с предыдущей справкой.

Комментарий. Многие лишайники очень чувствительны к загрязнению воздуха. Для различных видов лишайников существуют свои пороги чувствительности. Поэтому, наблюдая за частотой встречаемости тех или иных лишайников, можно ориентировочно судить о степени загрязнения окружающей среды. Таким образом, лишайники являются хорошим биоиндикатором загрязнений, вследствие чего наблюдение за ними широко используется в системе биологического мониторинга. Биологи с помощью такого подхода без использования сложных дорогостоящих инструментальных средств могут определить в общих чертах характер загрязнения окружающей среды и отобразить эту информацию картографически.

Задание 6.

Дайте ориентировочный прогноз изменения экосистемы озера в связи с его тепловым загрязнением, которое будет происходить из-за работы ТЭС. Примите, что температура воды в озере в летний период вблизи ТЭС поднимается на 7С, а в зимний – на 10⁰ С. В озере до строительства ТЭС преобладали диатомовые водоросли, водились плотва, лещ, налим и сиг, на дне обитали моллюски. Средняя температура воды летом до строительства ТЭС – 20⁰ С.

Справка. Тепловое загрязнение вод влечет ряд последствий, которые в целом негативно сказываются на состоянии водных экосистем.

Теплая вода, сбрасываемая электростанцией, сосредотачивается в приповерхностной зоне водоема (т.н. тепловая стратификация вод), и поэтому тепловое загрязнение способно охватить большую площадь. В этой же зоне, как известно, развивается основная масса фитопланктона, составляющего основу кормовой базы водоема. С повышением температуры одни виды фитопланктона начинают сменяться другими. Так, диатомовые водоросли холодолюбивы и размножаются при температуре < 16⁰ С. С повышением температуры биомасса диатомовых быстро падает и на смену им приходят зеленые водоросли. При повышении температуры > 25⁰С начинают активно развиваться сине-зеленые водоросли (цианобактерии).

Сине-зеленые водоросли – признак экологического неблагополучия. Многие виды этих водорослей способны развиваться в экстремальных условиях, выделяют при отмирании токсические вещества. Ими практически не питаются никакие водные организмы, и поэтому их развитие не ограничено влиянием последующих трофических уровней и носит характер вспышки, часто называемой «цветением» воды. В Финском заливе, например, сине-зеленые водоросли формируют огромные пласты толщиной 30-35 см, плавающие в воде и выбрасываемые на берег.

Увеличение температуры воды ведет к уменьшению содержания в ней кислорода. Кроме того, увеличивается и потребление кислорода холоднокровными организмами, например рыбами. Так, повышение температуры на 10⁰С увеличивает у них интенсивность обмена веществ в 2,2 раза. Более существенным обстоятельством, ведущим к уменьшению содержания кислорода, является загрязнение воды органическими веществами. Повышение температуры в этом случае заметно усиливает негативный эффект, так как интенсифицируются процессы брожения, что требует все большего количества кислорода.

Повышение температуры воды ведет к уменьшению содержания в ней ионов Са²⁺, которые входят в состав скелета рыб и служат для построения раковин моллюсков.

Разные виды неодинаково приспособлены к изменению температуры. Например, средняя продолжительность жизни представителей зоопланктона – рачков Daphnia при температуре воды 30⁰ С в три раза меньше, чем при 15⁰ С.

Моллюски также чувствительны к тепловому загрязнению. Так, повышение температуры воды в реке св. Лаврентия на 10⁰С вблизи АЭС привело к полному уничтожению фауны моллюсков на акватории более 40 га.

Рыбы более приспособлены к изменениям температуры и способны покинуть неблагоприятные в температурном отношении места. Влияние температурного фактора на рыб может быть разным. Так плотва погибает при температуре > 34⁰С, а лососевые – при 24⁰С.

Однако температурный фактор очень сильно влияет на развитие икры. Так, для икры налима интервал допустимых температур составляет 0,5-1⁰С, для сигов – 0-3⁰С, в то же время для плотвы – 5-20⁰С, для леща – 8-23⁰С.

Таким образом, тепловое загрязнение может привести к существенной перестройке биоценозов, сопровождающейся уменьшением биоразнообразия. Отмечено, что в местах теплового загрязнения показатель видового разнообразия может падать в 1,5-2 раза. В ряде случаев тепловое загрязнение может привести к полной деградации зоны, подверженной его влиянию.

0. Какие меры можно предпринять для уменьшения теплового загрязнения вод?

1. Влияют ли гидроэлектростанции на тепловой режим вод?

Задание 7.

Это небольшое задание посвящено проблеме твердых отходов, образующихся при работе ТЭС. Накопление, прежде всего, громадного количества золы и шлаков влечет за собой серьезные экологические последствия, и по этому в разделе ОВОС должны содержаться необходимые прогнозы и оценки, касающиеся влияния золоотвалов на природу.

Ознакомьтесь со следующей справкой и дайте свои прогнозные оценки изменений в окружающей среде в связи с влиянием золоотвалов. Определите, какое количество золошлаковых отходов будет давать проектируемая ТЭС.

Справка. Золошлаковые отходы, образующиеся после сгорания угля, содержат различные химические элементы, избыток которых в почве или воде может существенно повлиять на состояние экосистемы. Относительное содержание этих элементов зависит от качества используемого угля, его месторождения.

К примеру, содержание некоторых элементов в пробах золошлаков Шатурской ТЭС составляет (мг/кг): Mn – 36, Cu – 38, Sr – 0,7, Mg – 164, Zn – 169, Pb – 33, Fe – 911.

Золоотвалы занимают значительные территории и искажают ландшафт, загрязняют атмосферу за счет пылеобразования, подземные и поверхностные воды за счет промывания отвалов дождевыми и талыми водами. Золошлаковые отходы до сих пор имеют ограниченное применение, например при изготовлении строительных материалов, в качестве наполнителя, или при строительстве автомобильных дорог.

Энергетика СССР в 1990 г давала 100 млн. т золошлаковых отходов, из которых лишь 10% использовалось для дальнейшего применения.

0. Какое количество золошлаковых отходов будет накапливаться ежегодно при работе рассматриваемой ТЭС, если на 1 кВтч вырабатываемой энергии приходится 30 г твердых отходов?

1. Насколько удачно проектировщики выбрали месторасположение золоотвала?

2. Определите какое количество свинца будет содержаться в золоотвале через четыре года? Допустим, что незначительная часть этого свинца попала в водоем, где его содержание повысилось до 0,02 мг/л, что меньше санитарно-токсологической ПДК, равной 0,03 мг/л.

Свидетельствует ли это об экологической безопасности загрязнения воды свинцом? Как будет изменяться концентрация свинца при переходе от одного трофического уровня к другому?

0. Какие мероприятия можно предложить для уменьшения негативного влияния золоотвала на качество подземных и поверхностных вод?

Задание 8.

Загрязнение воздуха, прежде всего диоксидом серы, негативно сказывается на состоянии строительных материалов, приводит к ускоренной эрозии красок, коррозии металлических конструкций.

Оцените годовой ущерб, связанный с необходимостью обновления крашеных поверхностей зданий в городе, исходя из того, что 8-летний эксплуатационный срок краски сокращается вдвое, средняя площадь поверхности одного здания – 1000 м², количество зданий – 1000, а стоимость покраски 1 м² эквивалентна 1$.

Справка. Пагубные последствия загрязнения атмосферы для зданий и других сооружений можно наблюдать в любом крупном городе. Так, атмосферная серная кислота реагирует с мрамором (СаСО₃ ), другими известняками и образует СаSО₄, что приводит к шелушению камня.

Например, нарушенный покров здания парламента в Лондоне подвержен проникновению сульфатов на значительную глубину внутрь камня. При этом масса загрязненного поверхностного слоя, который можно соскрести руками, оценивается в 35 т.

Огромный каменный обелиск «Игла Клеопатры», привезенный в Лондон из Александрии за 80 лет пребывания в Лондоне подвергся более сильным разрушениям, чем за 3000 лет в Египте.

Американские специалисты, рассматривая вопрос об эрозии красок в условиях атмосферных загрязнений, дали такую оценку. Если все окрашенные поверхности регулярно перекрашивать с тем, чтобы они всегда имели вид, соответствующий чистой атмосфере, то ежегодные расходы, связанные с загрязнением строительных красок, составили бы в США 35 млрд. $.

Задание 9.

Вы рассмотрели лишь часть из тех вопросов, которые следует включить в ОВОС, рассматривая перспективу строительства ТЭС. Реальная разработка ОВОС предполагает детальное исследование исходного состояния природной среды и достаточно полное моделирование развития экологической ситуации при введении станции в эксплуатацию.

ОВОС завершается сопоставлением альтернативных вариантов и выбором одного из них. При очевидных недостатках проекта ОВОС, вместе с ТЭО возвращается экспертизой на доработку. Всегда существует, по крайне мере, две альтернативы: строить объект или отказаться от его создания. При этом разумное сочетание экономических и экологических интересов при выборе альтернатив играет основополагающую роль.

Очевидно, что в предложенном варианте размещения ТЭС есть немало недостатков. Назовите основные из них. Предложите свои варианты расположения ТЭС, являющиеся на Ваш взгляд предпочтительными.

Ответьте на следующие вопросы.

• В рамках ОВОС обязательно разрабатывается перечень природоохранных мероприятий и оценивается их эффективность. Какие природоохранные мероприятия внесете в этот перечень Вы?

• Рассматриваемая ТЭС имеет громадную мощность – 2 млн.кВт. Такие станции существуют, в том числе и в России. Проектируются станции на 6 млн.кВт. Насколько уместна такая гигантомания с экологической точки зрения? Почему строительство объектов большой мощности является в экологическом отношении менее предпочтительным, чем рассосредоточение этой мощности на большой территории?

• Процедура ОВОС, помимо прохождения Государственной экологической экспертизы, предполагает общественное обсуждение планируемой деятельности и ее последствий. Какие формы такого обсуждения Вы можете предложить?

• Альтернативные варианты удобно сопоставлять, используя метод «издержки-выгоды». При наличии стоимостного выражения ущерба окружающей среде такой подход вполне состоятелен и позволяет выбрать наиболее удачный вариант.

Предположим, что имеется несколько вариантов строительства ТЭС. Что следует отнести в перечень «издержек», а что – в перечень «выгод» применительно к экологическим и природоохранным аспектам рассматриваемого проекта?

Примечание. Например, к «издержкам», очевидно относится оснащение ТЭС более мощными фильтрами дымовых газов, к «выгодам» – уменьшение ущерба здоровью населения.

Продолжите этот перечень далее.