Энергетика и окружающая среда

Энергетика и окружающая среда

Министерство Образования РФ

Реферат

по дисциплине экология:

«Энергетика и окружающая среда».

Выполнила: группа

Проверила:

Содержание:

Введение________________________________________________________3

Проблемы энергетики__________________________________________4

1.1. Экологические проблемы тепловой энергетики_________________4

1.2. Экологические проблемы гидроэнергетики_____________________8

1.3. Экологические проблемы ядерной энергетики__________________11

1. Некоторые пути решения проблем современной энергетики__________13

Заключение______________________________________________________15

Список использованной литературы_________________________________16

Введение.

Производство энергии, являющееся необходимым средством для существования и

развития человечества, оказывает воздействие на природу и окружающую

человека среду. Содной стороны в быт и производственную деятельность

человека настолько твердо вошла тепло- и электроэнергия, что человек даже и

не мыслит своего существования без нее и потребляет само собой разумеющиеся

неисчерпаемые ресурсы. С другой стороны, человек все больше и больше свое

внимание заостряет на экономическом аспекте энергетики и требует

экологически чистых энергетических производств. Это говорит о необходимости

решения комплекса вопросов, среди которых перераспределение средств на

покрытие нужд человечества, практическое использование в народном хозяйстве

достижений, поиск и разработка новых альтернативных технологий для

выработки тепло- и электроэнергии и т.д.

1. Проблемы энергетики.

Современный период развития человечества иногда характеризуют через три

«Э»: энергетика, экономика, экология. Энергетика в этом ряду занимает

особое место. Она является определяющей и для экономики, и для экологии. От

нее в решающей мере зависит экономический потенциал государств и

благосостояние людей. Она же оказывает наиболее сильное воздействие на

окружающую среду, экосистемы и биосферу в целом. Самые острые экологические

проблемы (изменение климата, кислотные осадки, всеобщее загрязнение среды и

другие) прямо или косвенно связаны с производством, либо с использованием

энергии. Энергетике принадлежит первенство не только в химическом, но и в

других видах загрязнения: тепловом, аэрозольном, электромагнитном,

радиоактивном. Поэтому не будет преувеличением сказать, что от решения

энергетических проблем зависит возможность решения основных экологических

проблем. Энергетика - это та отрасль производства, которая развивается

невиданно быстрыми темпами. Если численность населения в условиях

современного демографического взрыва удваивается за 40-50 лет, то в

производстве и потреблении энергии это происходит через каждые 12-15 лет.

При таком соотношении темпов роста населения и энергетики,

энерговооруженность лавинообразно увеличивается не только в суммарном

выражении, но и в расчете на душу населения.

Нет основания ожидать, что темпы производства и потребления энергии в

ближайшей перспективе существенно изменятся (некоторое замедление их в

промышленно развитых странах компенсируется ростом энерговооруженности

стран третьего мира), поэтому важно получить ответы на следующие вопросы:

- какое влияние на биосферу и отдельные ее элементы оказывают основные виды

современной (тепловой, водной, атомной) энергетики и как будет изменяться

соотношение этих видов в энергетическом балансе в ближайшей и отдаленной

перспективе;

- можно ли уменьшить отрицательное воздействие на среду современных

(традиционных) методов получения и использования энергии;

- каковы возможности производства энергии за счет альтернативных

(нетрадиционных) ресурсов, таких как энергия солнца, ветра, термальных вод

и других источников, которые относятся к неисчерпаемым и экологически

чистым.

В настоящее время энергетические потребности обеспечиваются в основном за

счет трех видов энергоресурсов: органического топлива, воды и атомного

ядра. Энергия воды и атомная энергия используются человеком после

превращения ее в электрическую

энергию. В то же время значительное количество энергии, заключенной в

органическом топливе, используется в виде тепловой и только часть ее

превращается в электрическую. Однако и в том и в другом случае

высвобождение энергии из органического топлива связано с его сжиганием, а,

следовательно, и с поступлением продуктов горения в окружающую среду.

Познакомимся с основными экологическими последствиями современных способов

получения и использования энергии.

1.1. Экологические проблемы тепловой энергетики

За счет сжигания топлива (включая дрова и другие биоресурсы) в настоящее

время производится около 90% энергии. Доля тепловых источников уменьшается

до 80-85% в производстве электроэнергии. При этом в промышленно развитых

странах нефть и нефтепродукты используются в основном для обеспечения нужд

транспорта. Например, в США (данные на 1995 г.) нефть в общем энергобалансе

страны составляла 44%, а в получении электроэнергии -только 3%. Для угля

характерна противоположная закономерность: при 22% в общем энергобалансе он

является основным в получении электроэнергии (52%). В Китае доля угля в

получении электроэнергии близка к 75%, в то же время в России преобладающим

источником получения электроэнергии является природный газ (около 40%), а

на долю угля приходится только 18% получаемой энергии, доля нефти не

превышает 10%.

В мировом масштабе гидроресурсы обеспечивают получение около 5-6%

электроэнергии (в России 20,5%), атомная энергетика дает 17-18%

электроэнергии. В России ее доля близка к 12%, а в ряде стран она является

преобладающей в энергетическом балансе (Франция - 74%, Бельгия -61%, Швеция

- 45%).

Сжигание топлива - не только основной источник энергии, но и важнейший

поставщик в среду загрязняющих веществ. Тепловые электростанции в

наибольшей степени «ответственны» за усиливающийся парниковый эффект и

выпадение кислотных осадков. Они, вместе с транспортом, поставляют в

атмосферу основную долю техногенного углерода (в основном в виде СО), около

50% двуокиси серы, 35% - окислов азота и около 35% пыли. Имеются данные,

что тепловые электростанции в 2-4 раза сильнее загрязняют среду

радиоактивными веществами, чем АЭС такой же мощности.

В выбросах ТЭС содержится значительное количество металлов и их

соединений. При пересчете на смертельные дозы в годовых выбросах ТЭС

мощностью 1 млн. кВт содержится алюминия и его соединений свыше 100 млн.

доз, железа-400 млн. доз, магния -1,5 млн. доз. Летальный эффект этих

загрязнителей не проявляется только потому, что они попадают в организмы в

незначительных количествах. Это, однако, не исключает их отрицательного

влияния через воду, почвы и другие звенья экосистем.

Можно считать, что тепловая энергетика оказывает отрицательное влияние

практически на все элементы среды, а также на человека, другие организмы и

их сообщества. В обобщенном виде эти воздействия представлены в таблице 1.

Вместе с тем влияние энергетики на среду и ее обитателей в большей мере

зависит от вида используемых энергоносителей (топлива). Наиболее чистым

топливом является природный газ, далее следует нефть (мазут), каменные

угли, бурые угли, сланцы, торф.

Хотя в настоящее время значительная доля электроэнергии производится за

счет относительно чистых видов топлива (газ, нефть), однако закономерной

является тенденция уменьшения их доли. По имеющимся прогнозам, эти

энергоносители потеряют свое ведущее значение уже в первой четверти XXI

столетия. Здесь уместно вспомнить высказывание Д. И. Менделеева о

недопустимости использования нефти как топлива: «нефть не топливо - топить

можно и ассигнациями». Не исключена вероятность существенного увеличения в

мировом энергобалансе использования угля. По имеющимся расчетам, запасы

углей таковы, что они могут обеспечивать мировые потребности в энергии в

течение 200-300 лет Возможная добыча углей, с учетом разведанных и

прогнозных запасов, оценивается более чем в 7 триллионов тонн. При этом

более 1/3 мировых запасов углей находится на территории России. Поэтому

закономерно ожидать увеличения доли углей или продуктов их переработки

(например, газа) в получении энергии, а следовательно, и в загрязнении

среды. Угли содержат от 0,2 до десятков процентов серы в основном в виде

пирита, сульфата закисного железа и гипса. Имеющиеся способы улавливания

серы при сжигании топлива далеко не всегда используются из-за сложности и

дороговизны. Поэтому значительное количество ее поступает и, по-видимому,

будет поступать в ближайшей перспективе в окружающую среду. Серьезные

экологические проблемы связаны с твердыми отходами ТЭС - золой и шлаками.

Хотя зола в основной массе улавливается различными фильтрами, все же в

атмосферу в виде выбросов ТЭС ежегодно поступает около 250 млн. т.

мелкодисперсных аэрозолей. Последние способны заметно изменять баланс

солнечной радиации у земной поверхности. Они же являются ядрами конденсации

для паров воды и формирования осадков, а попадая в органы дыхания человека

и других организмов, вызывают различные респираторные заболевания.

Таблица 1

Влияние теплоэлекторостанций на окружающую среду и биоту

|Техноло|Влияние на элементы среды и биоту |Примеры |

|- | |цепных |

|гически| |Реакций |

|й | | |

|процесс| | |

| |воздух |почвы и |воды |экосистемы и | |

| | |грунты | |человека | |

|1 |2 |3 |4 |5 |6 |

|Добыча |Углеводо|Повреждени|Загрязнение|Разрушение и |Загрязнение |

|топлива|-родное |е или |нефтью в |пов-реждение |почв |

|: |заг-рязн|уничто-жен|резу-льтате|экосис-тем в |Загрязнение |

|-жидкое|ение при|ие почв |утечек, |местах |вод нефтью и|

|(нефть)|испаре-н|при |особенно |до-бычи и при|хим-реагента|

| |ии и |разведке и|при авариях|обуст-ройстве|ми |

|и в |утеч-ках|добыче |и до-бычах |месторож-дени|гибель |

|виде | |топлива, |со дна |й (дороги, |планктона и |

|газа | |пе-редвиже|водоёмов, |ли-нии |других групп|

| | |ниях |заг-рязнени|электропере-д|организмов |

| | |транспорта|е |ач, |снижение |

| | |и т.п.; |тех-нологич|водопроводы и|рыбо-продукт|

| | |загрязнени|ескими |т.п.), |ивности |

| | |е нефтью, |химреагента|загрязне-ние |Потеря |

| | |технически|ми и |при утечках и|потреби-тель|

| | |-ми |другими |авариях, |ских или |

| | |химиката-м|от-ходами; |потеря |вкусовых |

| | |и, |разру-шение|продуктивност|свой-ств |

| | |металлом и|водоно-сных|и, ухудшение |воды и |

| | |другими |структур в |качест-ва |про-дуктов |

| | |отходами |грунтах, |продукции. |промысла |

| | | |от-качка |Воздействие | |

| |Пыль при| |подзем-ных |на человека в| |

|-твёрдо|взрывных| |вод их |основ-ном | |

|е: |и других| |сб-рос в |через | |

|(угли, |ра-ботах|Разрушение|водоёмы |биопро-дукцию| |

|сланцы,|, |почв и | |(особенно | |

|торф и |про-дукт|грун-тов | |гидробионтов)| |

|т.п.) |ы |при |Сильное | | |

| |горе-ния|добы-че |нару-шение | | |

| |терри-ко|открыты-ми|водо-носных|Разрушение | |

| |нов и |методами |струк-тур, |эко-систем | |

| |т.п. |(карьеры),|откачка и |или их | |

| | |просадки |сброс в |эле-ментов, | |

| | |рельефа, |водоё-мы |особенно при | |

| | |раз-рушени|шахтных, |открытых | |

| | |е грунтов |часто |спо-собах | |

| | |при |высоко-мине|добычи, | |

| | |шахтных |рализиро-ва|снижение | |

| | |ме-тодах |нных, |продук-тивнос| |

| | |добычи |желе-зистых|ти, | |

| | | |и дру-гих |воздей-ствие | |

|Транспо| | |вод |на биоту и | |

|р-тиров| | | |человека | |

|ка |Загрязне| | |через | |

|топлива|-ние при| | |загрезненные | |

| |ис-парен|Загрязнени| |воз-дух, воду| |

| |ии |е при | |и пищу. | |

| |жидкого |утечках, | |Высокая | |

| |топлива,|авриях, | |степень | |

| |потере |особенно |Загрязнение|заболеваемост| |

| |газа, |нефтью |нефтью в |и, | |

| |нефтью, | |ре-зультате|травматизма и| |

| |пылью от| |по-терь и |смертности | |

| |твёрдого| |при |при шахтных | |

| |топлива | |ава-риях |способах | |

| | | | |добычи | |

| | | | | | |

| | | | |В основном | |

| | | | |через | |

| | | | |загрязнение | |

| | | | |вод и | |

|Работа | | | |гидробионтов | |

|электро| | | | |1. |

|-станци|Основные| | | |Загрязнение |

|й на |поставщи| | | |воздуха |

|твёрдом|-ки |Разрушение| | |продук-тами |

|топливе|углекис-|и сильное | | |горения |

| |лого |заг-рязнен| | |кислые |

| |газа, |ие почв |Тепловое | |осадки |

| |сернисто|вблизи |заг-рязнени| |гибель лесов|

| |го |предприяти|е в | |и экосистем |

| |ангидрид|й |результате | |озер |

| |а, |(техногенн|сбросов | |нарушение |

| |оксилов |ые |подог-ретых| |кру-говорото|

| |азота, |пустыни), |вод, | |в ве-ществ |

| |про-дукт|загрязнени|хи-мическое| |антро-погенн|

| |ов для |е тяжелыми|заг-рязнени| |ые |

| |кислых |металлами,|е через | |сукцессии |

| |осадков,|радиоактив|кислые |Основной |2. Тепловое |

| |аэрозоле|-ными |осадки и |агент |заг-рязнение|

| |й, сажи,|вещест-вам|сухое |разрушения и |вод |

| |заг-рязн|и, |осаж-дение |ги-бели |дефицит |

| |ение |кислы-ми |из |экосистем, |кисло-рода |

| |радио-ак|осадками; |атмо-сферы,|особенно озер|эвтрофи-каци|

| |тивными |отчуждение|загряз-нени|и хвойных |я и цветение|

|Работа |вещества|земель под|е |лесов |вод |

|электро|-ми, |землеотвал|продук-тами|(обеднение |усиление |

|-станци|тяже-лым|ы, другие |вымыва-ния |видо-вого |дефицита |

|й на |и |отходы |биогентов и|состава, |кисло-рода |

|жидком |мета-лла| |ядовитых |сни-жение |превра-щение|

|топливе|ми | |ве-ществ |продуктив-нос|водных |

| | | |(алюми-ний)|ти, |экосистем в |

| | | |из почв и |разрушение | |

| | |То же, но |грунтов |хлорофилла, |болотные |

| |То же, |в | |вы-мывание | |

| |но в |значительн| |биоге-нов, | |

| |значител|о меньших | |повреждение | |

| |ь-но |масштабах | |корней и | |

| |мень-ших| | |т.п.). | |

| |мас-штаб| |Тепловое |Эвтрофикация | |

| |ах | |заг-рязнени|вод и их | |

| | | |е, как для |цветение. На | |

| | | |твёрдого |человека | |

| | | |топлива, |через | |

| | | |остальные в|загрязнение | |

| | | |значительно|возду-ха, | |

| | | |меньших |воды, | |

| | | |масштабах |продук-тов | |

| | | | |питания, | |

| | | | |раз-рушение | |

| | | | |природы, | |

| | | | |строений, | |

| | | | |памят-ников и| |

| | | | |т.п. | |

| | | | | | |

| | | | |То же, но в | |

| | | | |значи-тельно | |

| | | | |меньших | |

| | | | |масштабах | |

Выбросы ТЭС являются существенным источником такого сильного канцерогенного

вещества, как бензо(а)пирен. С его действием связано увеличение

онкологических заболеваний. В выбросах угольных ТЭС содержатся также окислы

кремния и алюминия. Эти абразивные материалы способны разрушать легочную

ткань и вызывать такое заболевание, как силикоз, которым раньше болели

шахтеры. Сейчас случаи заболевания силикозом регистрируются у детей,

проживающих вблизи угольных ТЭС.

Серьезную проблему вблизи ТЭС представляет складирование золы и шлаков.

Для этого требуются значительные территории, которые долгое время не

используются, а также являются очагами накопления тяжелых металлов и

повышенной радиоактивности.

Имеются данные, что если бы вся сегодняшняя энергетика базировалась на

угле, то выбросы СО, составляли бы 20 млрд. тонн в год (сейчас они близки к

6 млрд. т/год). Это тот предел, за которым прогнозируются такие изменения

климата, которые обусловят катастрофические последствия для биосферы.

ТЭС - существенный источник подогретых вод, которые используются здесь

как охлаждающий агент. Эти воды нередко попадают в реки и другие водоемы,

обусловливая их тепловое загрязнение и сопутствующие ему цепные природные

реакции (размножение водорослей, потерю кислорода, гибель гидробионтов,

превращение типично водных экосистем в болотные и т. п.).

1.2. Экологические проблемы гидроэнергетики

Одно из важнейших воздействий гидроэнергетики связано с отчуждением

значительных площадей плодородных (пойменных) земель под водохранилища. В

России, где за счет использования гидроресурсов производится не более 20%

электрической энергии, при строительстве ГЭС затоплено не менее 6 млн. га

земель. На их месте уничтожены естественные экосистемы. Основные

воздействия ГЭС на среду, различные звенья экосистем и человека приведены в

таблице 2.

Значительные площади земель вблизи водохранилищ испытывают подгопление в

результате повышения уровня грунтовых вод. Эти земли, как правило,

переходят в категорию заболоченных. В равнинных условиях подтопленные земли

могут составлять 10% и более от затопленных. Уничтожение земель и

свойственных им экосистем происходит также в результате их разрушения водой

(абразии) при формировании береговой линии. Абразионные процессы обычно

продолжаются десятилетиями, имеют следствием переработку больших масс

почвогрунтов, загрязнение вод, заиление водохранилищ.

Таким образом, со строительством водохранилищ связано резкое нарушение

гидрологического режима рек, свойственных им экосистем и видового состава

гидробионтов. Так, Волга практически на всем протяжении (от истоков до

Волгограда) превращена в непрерывную систему водохранилищ.

Ухудшение качества воды в водохранилищах происходит по различным

причинам. В них резко увеличивается количество органических веществ как за

счет ушедших под воду экосистем (древесина, другие растительные остатки,

гумус почв и т. п.), так и вследствие их накопления в результате

замедленного водообмена. Это своего рода отстойники и аккумуляторы веществ,

поступающих с водосборов.

В водохранилищах резко усиливается прогревание вод, что интенсифицирует

потерю ими кислорода и другие процессы, обусловливаемые тепловым

загрязнением. Последнее, совместно с накоплением биогенных веществ, создает

условия для зарастания водоемов и интенсивного развития водорослей, в том

числе и ядовитых сине-зеленых (цианей). По этим причинам, а также

вследствие медленной обновляемости вод резко снижается их способность к

самоочищению. Ухудшение качества воды ведет к гибели многих ее обитателей.

Возрастает заболеваемость рыбного стада, особенно поражение гельминтами.

Снижаются вкусовые качества обитателей водной среды.

Нарушаются пути миграции рыб, идет разрушение кормовых угодий, нерестилищ

и т. п. Волга во многом потеряла свое значение как нерестилище для

осетровых Каспия после строительства на ней каскада ГЭС.

В конечном счете перекрытые водохранилищами речные системы из транзитных

превращаются в транзитно-аккумулятивные.

Страницы: 1, 2