Энергетика – источник жизни и загрязнения биосферы

—   загрязнение подземных и поверхностных водных объектов сбрасываемыми в них производственными и хозяйственно-бытовыми сточными водами предприя­тий и населенных пунктов;

—   загрязнение воздушного бассейна твердыми и га­зообразными вредными веществами при применении существующих технологических процессов добычи, переработки и сжигания твердого топлива;

—   загрязнение земной поверхности отходами добы­чи и обогащения угля и сланца;

—   деятельность предприятий отрасли способствует ухудшению качества атмосферного воздуха (многочис­ленные котельные, дымящиеся терриконы и т. д.).

Негативные воздействия горных работ на природную среду особенно значительны при открытом способе до­бычи угля. Более 60% угольных шахт России взрывоопасны (газ и угольная пыль), почти в 50% возможно самовозгорание угля.

По мере эксплуатации любого угледобывающего предприятия горные работы все более передвигаются в глубь земных недр, что сопровождается удлинени­ем производственных коммуникаций и падением их «производительности». Эти неблагоприятные измене­ния особенно заметны в отдельных звеньях техноло­гической цепочки шахты (вентиляция, транспорт до­бытого угля и породы), которые становятся «узкими местами» в работе предприятия. В итоге производи­тельность шахты постепенно снижается, а ее эконо­мические показатели ухудшаются [19].

Проектами строительства шахт предусматривают­ся вскрытие и подготовка к выемке запасов только одного верхнего горизонта. Но по истечении 10-12 лет шахта полностью отрабатывает данную часть уголь­ных запасов, и на ней должны быть завершены вскры­тие и подготовка к эксплуатации следующего, распо­ложенного ниже, горизонта. Во многих случаях это означает осуществление комплекса работ по реконст­рукции, что требует крупных инвестиций. Таким об­разом, периодическая реконструкция угольного пред­приятия является не только (как в других отраслях) средством экономически выгодного обновления, но и условием его физического существования.

Конечный срок службы угледобывающего предпри­ятия жестко ограничен величиной запасов угольного поля. Средний срок службы шахты составляет около 40 лет, то есть в отрасли ежегодно выбывает 5-7 шахт. При сохранении стабильной общей потребности стра­ны в угле для компенсации этой потери необходимо регулярно и заблаговременно, с запасом 8-10 лет, стро­ить такое же количество новых шахт, под которые вновь отчуждается определенное количество земель.

Основной проблемой охраны водных ресурсов является реконструкция и повышение эффек­тивности действующих очистных сооружений сточ­ных вод, т. к. 90% загрязненных сточных вод прохо­дят очистные сооружения, но сбрасываются недоста­точно очищенными. Ежегодно в связи с ужесточени­ем требований контролирующих органов, расширени­ем перечня ингредиентов-загрязнителей сброс сточ­ных вод увеличивается, несмотря на строительство и ввод очистных сооружений.

Выбросы вредных веществ в атмосферу шахтерс­ких городов и поселков тоже являются немаловажным фактором. Под экологически чистыми технологиями добычи и переработки угля следует понимать такие технологии, использование которых должно обеспечивать миними­зацию отрицательных экологических последствий уже на стадии основного производства и тем самым сокра­тить объёмы собственно природоохранных работ.

В настоящее время добыча 1 т угля сопровождается образованием от 0,3 т (шахтная добыча) до 4 т (откры­тая разработка) вскрышных пород, 0,3 т отходов обога­щения и выбросом 5-25 м3 метана. Ежегодное накоп­ление вскрышных пород составляет около 400 млн. т и более 14 млн. т отходов углеобогащения. К настоящему времени на внешних отвалах накоплено порядка 20 млрд. т вскрышных и вмещающих пород. Процесс на­копления сопровождается пылением отвалов, горени­ем терриконов, и под влиянием ветровой эрозии локаль­ное загрязнение становится региональным. Выход на поверхность огромной массы горных пород, сопровож­дающийся образованием подземных полостей, приво­дит к оседанию (обрушению) земной поверхности, а так­же к изъятию плодородных земель под горные отвалы.

На долю ТЭК приходится около половины всех выб­росов загрязняющих веществ в атмосферу от стацио­нарных источников, более 15% сбросов загрязненных сточных вод. Доля в сбросе сточных вод угольной про­мышленности в России составляет 8,6%. По статисти­ческим данным, в начале 80-х годов XX века на плане­те добывалось около 100 млрд. т различных руд, горю­чих ископаемых. При этом в результате хозяйственной деятельности человека в биосферу поступило более 200 млн. т С02, около 146 млн. т. S02, 53 млн. т оксидов азота и других химических соединений. Побочными про­дуктами деятельности этих предприятий явились так­же 32 млрд м3 неочищенных вод и 250 млн т пыли.

Загрязнителями среды, проступающими от предпри­ятий угольной промышленности, являются: отходы, угольная пыль, шахтная вода, что ведет к угнетению и смерти живых организмов.

Процесс добычи угля сопровождается пылевыми и газовыми выбросами. При производстве взрывных ра­бот появляется вероятность взрыва газопылевоздушной смеси. При выбросе горных выработок, газопыль­ных породных отвалов, открытых карьеров происхо­дят выбросы в атмосферу пыли, метана, диоксида уг­лерода, токсичных веществ, попадание минеральных солей в водоемы. В пыли содержится много различ­ных минералов (гипс, асбест и др.), около 20% окиси железа, 5% сажи и других веществ. Пыль создает эк­ран для солнечной радиации, из-за загрязнений круп­ные города получают на 15% меньше солнечного све­та. Пыль в атмосфере ведет к появлению и обострению респираторных и легочных заболеваний.

При окислении и самовозгорании угля при его хра­нении происходит выделение дыма и токсичных ве­ществ, ухудшение качества топлива, что ведет к загряз­нению атмосферы. При подземной разработке угля основными источни­ками загрязнения атмосферного воздуха являются га­зопылевые выбросы из горных выработок и газопы­левые выделения из породных отвалов. С газопыле­выми выбросами и образуемыми при взрывах газами в окружающую среду выделяются вещества, облада­ющие токсичным воздействием. Добыча 2 млрд. т угля сопровождается выделением 27 млрд. м3 метана (СН4) и 16,8 млрд. м3 диоксида углерода.

Существенным фактором загрязнения атмосферного воздуха является также выделение значительного ко­личества пыли, газообразных, в том числе ядовитых, продуктов дыма с поверхности отвалов пород (террико­нов), что обусловлено эрозией, окислением и горением в терриконах породы, содержащей значительное коли­чество угля (от 5 до 20%), пирита (до 10%), серы (от 5% и более). В результате при горении отвалов выделя­ется до 180 м3/г углерода и серы на 1 м2 поверхности террикона. Открытая разработка угля сопровождается . еще более интенсивным загрязнением окружающей среды; бурение скважин ведет к значительному выбро­су пыли; при технологическом взрыве в воздух выбра­сывается на значительную высоту до 100-200 т пыли. А в России преобладает добыча открытым способом. Все перечисленные факторы приводят к загряз­нению среды такими токсичными веществами, как С02, S02, N02 и NO, углеводородами, а также минеральной пылью, в результате чего значительное количество ми­неральных солей попадает в воздух.

Для предотвращения указанных явлений в карьерах и на автомобильных дорогах применяют специальные методы борьбы с пылью: подавление пыли путем оро­шения; применение водовоздушных смесей, растворов солей хлоридов натрия, кальция, магния. Эффектив­ным средством решения проблемы взрывобезопасности углей является комплексная переработка твердых видов топлива: коксование каменных углей, гидроге­низация твердого топлива и т. д.

Промышленные предприятия сбрасывают в реки, озера, моря сточные воды, содержащие десятки тысяч тонн растворенных в них химических соединений. Эти водоемы становятся непригодными при использовании их для хозяйственно-пищевых, промышленных, сель­скохозяйственных нужд, в качестве мест отдыха насе­ления, других разумных видов эксплуатации.

Промышленные сточные воды могут содержать кис­лоты, щелочи, масло и другие органические и неорга­нические соединения. Некоторые из них содержат яды, синтетические детергенты и радиоактивные ве­щества.

Сточные воды угольной промышленности состоят из стоков шахт и обогатительных фабрик. Зачастую шахтные воды относятся к высокоминерализованным. Высокая минерализация обусловливается повышен­ным содержанием в них хлоридов, сульфатов, солей кальция, магния, калия. Поступая в водоем, такие стоки увеличивают жесткость воды; показатели содер­жания магния, железа, сульфатов возрастают в 1,5-2 раза. Эти изменения качества водоемов вызывают постепенное изменение растительного и животного мира, иногда приводят к гибели рыб.

Большой вред водоемам наносят кислые шахтные воды. С ними в водоем сбрасывается большое количе­ство железа, окисные и закисные соединения которо­го придают водам металлический привкус. В воде про­исходит окисление закисных соединений железа в окисные, в результате чего за счет образования белых хлопьев, находящихся во взвешенном состоянии, снижается ее прозрачность. Окисные соединения, оседая на дно, заиливают его. В процессе окисления умень­шается содержание растворенного в воде кислорода. Окисление закисного железа не зависит от температу­ры, поэтому зимой, когда ледяной покров препятству­ет поступлению кислорода в воду, его содержание значительно снижается. Снижение растворенного кислорода в водоемах приводит к нарушению про­цессов биологического очищения воды, а также к гибели рыб. Полное отсутствие в воде растворенного кислорода способствует распаду органических ве­ществ и повышению содержания сероводорода, ме­тана и других газов. Некоторые из водоемов могут превратиться в сточные канавы.

Угольную промышленность можно также отнести к источникам порчи и уничтожения земельных ресурсов. В результате разработки месторождений природных ископаемых обычно образуются отвалы, терриконы, остающиеся после подземной добычи угля. Химичес­кий состав отвалов может быть самым разнообразным. Нередко в них содержатся вредные для окружающей среды и здоровья человека вещества. В результате их реакции друг с другом могут выделяться вредные газы, загрязняющие атмосферу. Подобное происходит и при возгорании отвалов. Отвалы обычно подвержены эро­зии и потому способствуют и могут быть причиной пыльных бурь и загрязнения близлежащих террито­рий, во много раз превосходящих по площади сами от­валы.

При подземной разработке угольных месторождений поверхность Земли нарушается провалами, проседани­ями в результате выемки угля. Земли захламляются породой, заливаются шахтными водами, загрязняют­ся пылью. Необратимый вред почве наносят промыш­ленные отходы. В результате взаимодействия, горения, действия атмосферных осадков из отходов выделяют­ся и поступают в почву самые разнообразные вредные вещества, при их взаимодействии образуются еще бо­лее сильные яды, отравляющие почву, атмосферу и под­земные воды. Существенный ущерб почве наносят, кро­ме провалов и проседаний, еще и затопления земной поверхности.             

Промышленные выбросы влияют также на состоя­ние растений, распространенных в окрестностях пред­приятий. Данные свидетельствуют, что промышлен­ные выбросы угольных предприятий (пыль, сернис­тый ангидрид, различные органические соединения) вызывают глубокие биохимические изменения у ра­стений: нарушают функционирование многих фер­ментативных систем, что в свою очередь приводит к различным изменениям в накоплении ими питатель­ных веществ, нарушают аминокислотный баланс, уменьшают количество витаминов и т. д. В районах, загрязненных выбросами угольной промышленнос­ти, в воздухе много окислов серы и аз'ота, аммиака, промышленной пыли, окисей углерода. Растения в зоне промышленного загрязнения, как правило, бо­лее ослаблены и чувствительны к грибковым заболе­ваниям, что значительно снижает качество растени­еводческой продукции.

В настоящее время применяются различные спосо­бы защиты окружающей среды от отрицательных воз­действий на нее предприятий угольной промышлен­ности в России. Отходы угольной промышленности используются в целях народного хозяйства. К мате­риалам и изделиям из отходов углеобогащения, на­пример, относятся: кирпич, цемент, аглоперит, газо­бетон, керамзит, материал для отсыпки дамб. В Ми­нистерстве промышленности России разрабатывают­ся рациональные способы использования породных от­валов в качестве сырья для народного хозяйства. Эф­фективным направлением является использование породных отвалов для производства минеральных удобрений, так как сланцевые породы, содержащие­ся в отвалах, обладают высоким естественным плодо­родием.

Для борьбы с пылью должен применяться комплекс противопылевых мероприятий, включающий увлаж­нение горного массива, орошение водой со смачиваю­щими добавками отбитого угля и породы, бурение шпу­ров и скважин с промывкой, пылеулавливанием.             

Деятельность предприятий угольной промышлен­ности сопровождается нарушением земель. Угольное производство требует изъятия земель из сельхозоборота, приводит к загрязнению почв. Предлагается про­водить инженерно-технические мероприятия по ре­культивации эксплуатируемых земельных площадей одновременно с ведением горных работ, благодаря чему еще и достигается значительная экономия средств.

Глубокий анализ влияния хозяйственной деятель­ности предприятий на изменение состояния водных ресурсов и ущерба от загрязнения окружающей сре­ды должен быть положен в основу разработки комп­лекса мероприятий, обеспечивающих экономическую заинтересованность предприятий в соблюдении пла­нов и норм рационального природопользования.

Компенсационные платежи являются одной из мер улучшения экологической обстановки. Сформирован­ные за счет этих мер средства могут быть использова­ны для строительства новых очистных сооружений и реконструкции устаревших, внедрения мероприятий по совершенствованию технологических процессов.

Экологическая характеристика гидроэнергетики.

Важное место в энергетике занимают гидроэлектростанции (ГЭС).Выработка электроэнергии на ГЭС обходится относительно дешево; ГЭС незаменимы для моментального покрытия пиковых нагрузок в энергосистемах.