Влияние ТЭС на окружающую среду

Окружающая среда - основа жизни человека, а ископаемые ресурсы и вырабатываемая из них  энергия являются основой современной  цивилизации. Без энергетики у человечества нет будущего это очевидный факт. Однако современная энергетика наносит  ощутимый вред окружающей среде, ухудшая  условия жизни людей. Основа современной  энергетики - различные типы электростанций. На заре развития отечественной индустрии, 70 лет назад, основная ставка была сделана  на крупные ТЭС. В то время о  влиянии ТЭС на окружающую среду  задумывались мало, так как первоочередной задачей было получение электроэнергии и тепла. Технология производства электрической  энергии на ТЭС связана с большим  количеством отходов, выбрасываемых  в окружающую среду. Сегодня проблема влияния энергетики на природу становится особенно острой, так как загрязнение  окружающей среды, атмосферы и гидросферы с каждым годом всё увеличивается. Если учесть, что масштабы энергопотребления  постоянно увеличиваются, то и соответственно увеличивается отрицательное воздействие  энергетики на природу. Если в период становления энергетики в нашей  стране в первую очередь руководствовались  целесообразностью с точки зрения экономических затрат, то сегодня  всё чаще при возведении и эксплуатации объектов энергетики на первый план выдвигаются  вопросы их влияния на экологию.

Тепловые электростанции работают на относительно дешевом органическом топливе - угле и мазуте, это невосполнимые  природные ресурсы. Сегодня основными  энергетическими ресурсами в  мире являются уголь(40%), нефть (27%) и  газ (21%). По некоторым оценкам этих запасов хватит на 270, 50 и 70 лет соответственно и то при условии сохранения нынешних темпов потребления.

При сжигании топлива  на ТЭС образуются продукты сгорания, в которых содержатся: летучая  зола, частички несгоревшего пылевидного  топлива, серный и сернистый ангидрид, оксид азота, газообразные продукты неполного сгорания. При зажигании  мазута образуются соединения ванадия, кокс, соли натрия, частицы сажи. В  золе некоторых видов топлива  присутствует мышьяк, свободный диоксид  кальция, свободный диоксид кремния.

При переходе с  твёрдого на газовое топливо себестоимость  вырабатываемой электроэнергии значительно  возрастает, однако здесь есть и  свои плюсы, при использовании сжиженного газа не образуется золы, но такой переход  не решает главную проблему - загрязнение  атмосферы. Дело в том, что при  сжигании газа, как и при сжигании мазута, в атмосферу попадает окись  серы, а по количеству выбросов оксидов  азота при сжигании газ почти  не уступает мазуту.

Качественного топлива для ТЭС не хватает, и  большинство станций вынуждено  работать на топливе низкого качества, при сгорании такого топлива в  атмосферу вместе с дымом попадает большое количество вредных веществ, кроме того, вредные вещества попадают в почву с золой. Продукты сгорания, попадая в атмосферу, вызывают выпадение  кислотных дождей и усиливают  парниковый эффект, что крайне неблагоприятно сказывается на общей экологической  обстановке.

Ещё одна злободневная проблема, связанная с угольными  ТЭС - золоотвалы, мало того что для их обустройства требуются значительные территории, они ещё и являются очагами скопления тяжёлых металлов и обладают повышенной радиоактивностью. Тяжёлые металлы и радиация попадают в окружающую среду, либо воздушным путём, либо с грунтовой водой. Кроме того, ТЭС загрязняют водоёмы, сбрасывая в них тёплую воду, в результате чего происходит цепная реакция, водоём зарастает водорослями, в нём нарушается кислородный баланс, что в свою очередь несёт угрозу жизни всем его обитателям. Тепловые электростанции с охлаждающей водой сбрасывают 4 -7 кДж теплоты, на 1 кВт/ч. вырабатываемой электроэнергии. Между тем, в соответствии с санитарными нормами сбросы тёплой воды с ТЭС не должны повышать температуру водоёма выше, чем на 3о в летнее время и на 5о зимой.

Земли вблизи водохранилищ, непосредственно примыкающих к  тепловым электростанциям, подвергаются постоянному потоплению из-за повышения  уровня грунтовых вод, в результате происходит заболачивание значительных территорий. Под действием воды при  формировании береговой линии разрушаются  значительные участки почвы, происходит абразия. Абразионные циклы длятся десятилетиями, при этом происходит переработка большой массы почвогрунтов, заиливание дна водохранилища и загрязнение воды.

Загрязняют окружающую среду и сточные производственные воды ТЭС, содержащие нефтепродукты. Эти  воды станция сбрасывает после химических промывок оборудования, поверхностей нагрева паровых котлов и систем гидрозолоудаления.

Объёмы производственных сточных вод с содержанием  нефтепродуктов не зависят от мощности ТЭС и типа установленного оборудования, однако на станциях, где используется жидкое топливо, объёмы сбросов производственных вод несколько выше. Их количество также зависит от качества монтажа  оборудования электростанции и условий  его эксплуатации.

Усовершенствование  конструкции оборудования тепловых электростанций, неукоснительное соблюдение норм его эксплуатации позволяют  снизить до минимума количество нефтепродуктов, поступающих в сточные воды, а  применение ловушек и отстойников  практически исключает их попадание  во внешнюю среду, но только при условии  полной технической исправности  этих очистных сооружений.

Примеси, содержащиеся в выбросах тепловых электростанций, попадая в биосферу в районе расположения станции, вступив во взаимодействие с окружающей средой, претерпевают различные изменения. Вымываемые атмосферными осадками, они попадают в почву  и водоёмы. Помимо основных компонентов, образующихся при сжигании органического  топлива, в выбросах ТЭС содержатся пылевые частицы, имеющие различный  состав, оксиды азота и серы, оксиды металлов, фтористые соединения и  газообразные продукты неполного сгорания топлива. Попадая в атмосферу, они  наносят большой вред не только основным компонентам биосферы, но и предприятиям, другим городским объектам, транспорту и местному населению. Наличие оксида серы в частицах пыли обусловлено  присутствием в топливе минеральных  примесей, оксид азота образуется из-за частичного окисления азота  в высокотемпературном пламени.

Наиболее высокую  биологическую активность имеет  диоксид азота, он оказывает сильное  раздражающее действие на слизистую  оболочку глаз и дыхательные пути. Огромное негативное влияние на здоровье человека оказывают тяжёлые металлы. В больших количествах, проникая в организм, в течение короткого  периода времени они способны вызвать острые отравления. При долговременном воздействии в малых дозах  такие вещества, как мышьяк, хром и никель могут проявлять свои канцерогенные качества. Если перевести  количество вредных выбросов в год  на ТЭС мощностью 1 млн. кВт на смертельные  дозы, то получается такая картина: железо - 400 млн. доз, алюминий и его  соединения - более 100 млн. доз, магний -1,5 млн. доз. В выбросах ТЭС, работающих на угольном топливе, присутствуют окислы алюминия и кремния. Эти абразивные вещества способны разрушать ткань лёгких, в результате чего развивается такая болезнь, как силикоз, раньше этим заболеванием страдали в основном шахтёры. Сейчас силикоз довольно часто определяют у детей, проживающих в непосредственной близости от угольных теплоэлектростанций. В районах расположения ТЭС, наряду с возрастанием доли углекислого газа, уменьшается доля кислорода в атмосфере, так как большое количество кислорода расходуется при сжигании топлива.

Окись серы, попадающая с выбросами в атмосферу, наносит  большой ущерб животному и  растительному миру, она разрушает  хлорофилл, имеющийся в растениях, повреждает листья и хвою. Окись  углерода, попадая в организм человека и животных, соединяется с гемоглобином крови, в результате чего в организме  возникает недостаток кислорода, и, как следствие, происходят различные  нарушения нервной системы.

Оксид азота  снижает прозрачность атмосферы  и способствует образованию смога. Имеющийся в составе золы пентаксид ванадия отличается высокой токсичностью, при попадании в дыхательные пути человека и животных, он вызывает сильное раздражение, нарушает деятельность нервной системы, кровообращение и обмен веществ. Своеобразный канцероген бензапирен может вызывать онкологические болезни.

Учитывая всю  опасность продуктов сгорания, выбрасываемых  теплоэлектростанциями, их проектирование и строительство ведётся с  максимальным соблюдением экологических  требований, целью которых является недопущение выбросов вредных веществ, превышающих предельно допустимые концентрации. Предельно допустимыми  концентрациями принято считать  концентрации вредных веществ, не оказывающих  на организм человека прямого или  косвенного негативного воздействия, не снижающих его трудоспособность, не влияющих на самочувствие и настроение. Косвенное воздействие определяется по влиянию загрязняющих веществ  на зелёные насаждения и микроклимат.

Распространение вредных выбросов ТЭС зависит  от нескольких факторов: рельефа местности, температуры окружающей среды, скорости ветра, облачности, интенсивности осадков. Ускоряет распространение и увеличивает  площадь загрязнения вредными веществами такое явление, как туман. Вредные  вещества при взаимодействии с туманом  образуют устойчивое сильнозагрязнённое мелкодисперсное облако - смог, имеющий  наибольшую плотность у поверхности  земли.