Экологические проблемы энергетики

Экологические проблемы энергетики

Институт Транспорта и Связи

[pic]

Гражданская оборона

Тема: Экологические проблемы энергетики

Тип: Реферат

Выполнил: Ситников Максим

группа 3301 BN

Дата сдачи на проверку: ______ ___

Дата возврата на доработку:______ ___

Зачет/не зачет

Преподаватель: Л.Н. Загребина

Рига-2004

Введение

Существует образное выражение, что мы живем в эпоху трех «Э»:

экономика, энергетика, экология. При этом экология как наука и образ

мышления привлекает все более и более пристальное внимание человечества.

Экологию рассматривают как науку и учебную дисциплину, которая призвана

изучать взаимоотношения организмов и среды во всем их разнообразии. При

этом под средой понимается не только мир неживой природы, а и воздействие

одних организмов или их сообществ на другие организмы и сообщества.

Экологию иногда связывают только с учением о среде обитания или окружающей

среде. Последнее в основе правильно с той, однако, существенной поправкой,

что среду нельзя рассматривать в отрыве от организмов, как и организмы вне

их среды обитания. Это составные части единого функционального целого, что

и подчеркивается приведенным выше определением экологии как науки о

взаимоотношениях организмов и среды.

Такую двустороннюю связь важно подчеркнуть в связи с тем, что это

основополагающее положение часто недоучитывается: экологию сводят только к

влиянию среды на организмы. Ошибочность таких положений очевидна, поскольку

именно организмы сформировали современную среду. Им же принадлежит

первостепенная роль в нейтрализации тех воздействий на среду, которые

происходили и происходят по различным причинам.

Концептуальные основы дисциплины. С момента появления «Экология»

развивалась в рамках биологии практически на протяжении целого века - до 60-

70-х годов прошлого столетия. Человек в этих системах, как правило, не

рассматривался - полагалось, что его взаимоотношения со средой подчиняются

не биологическим, а социальным закономерностям и являются объектом

общественно-философских наук.

В настоящее время термин «экология» существенно трансформировался. Она

стала больше ориентированной на человека в связи с его исключительно

масштабным и специфическим влиянием на среду.

Сказанное позволяет дополнить определение «экологии» и назвать задачи,

которые она призвана решать в настоящее время. Современную экологию можно

рассматривать как науку, занимающуюся изучением взаимоотношений организмов,

в том числе и человека, со средой, определением масштабов и допустимых

пределов воздействия человеческого общества на среду, возможностей

уменьшения этих воздействий или их полной нейтрализации. В стратегическом

плане - это наука о выживании человечества и выходе из экологического

кризиса, который приобрел (или приобретает) глобальные масштабы - в

пределах всей планеты Земля.

Становится все более ясным, что человек очень мало знает о среде, в

которой он живет, особенно о механизмах, которые формируют и сохраняют

среду. Раскрытие этих механизмов (закономерностей) - одна из важнейших

задач современной экологии.

Содержание термина «экология», таким образом, приобрело социально-

политический, философский аспект. Она стала проникать практически во все

отрасли знаний, с ней связывается гуманизация естественных и технических

наук, она активно внедряется в гуманитарные области знаний. Экология при

этом рассматривается не только как самостоятельная дисциплина, а как

мировоззрение, призванное пронизывать все науки, технологические процессы и

сферы деятельности людей.

Признано поэтому, что экологическая подготовка должна идти, по крайней

мере, по двум направлениям через изучение специальных интегральных курсов и

через экологизацию всей научной, производственной и педагогической

деятельности.

Наряду с экологическим образованием существенное внимание уделяется

экологическому воспитанию, с которым связывается бережное отношение к

природе, культурному наследию, социальным благам. Без серьезного

общеэкологического образования решение этой задачи также весьма

проблематично.

Между тем, став в своем роде модной, экология не избежала вульгаризации

понимания и содержания. В ряде случаев экология становится разменной

монетой в достижении определенных политических целей, положения в обществе.

В разряд экологических нередко возводятся вопросы, относящиеся к

отраслям производства, видам и результатам деятельности человека, просто

если к ним добавляют модное слово «экология». Так появляются несуразные

выражения, в том числе и в печати, типа «хорошая и плохая экология»,

«чистая и грязная экология», «испорченная экология» и др. Это равнозначно

присвоению таких же эпитетов математике, физике, истории, педагогике и т.

п.

Несмотря на отмеченные неясности и издержки в понимании объема,

содержания и использования термина «экология», несомненным остается факт ее

крайней актуальности в настоящее время.

В обобщенном виде экология изучает наиболее общие закономерности

взаимоотношений организмов и их сообществ со средой в естественных

условиях.

Социальная экология рассматривает взаимоотношения в системе «общество -

природа», специфическую роль человека в системах различного ранга, отличие

этой роли от других живых существ, пути оптимизации взаимоотношений

человека со средой, теоретические основы рационального природопользования.

Проблемы энергетики

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, следовательно, и с поступлением продуктов горения в окружающую

среду.

Экологические проблемы тепловой энергетики

За счет сжигания топлива (включая уголь, 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, атомная энергетика, дает 17-18% электроэнергии. Причем 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 СО2),

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.

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.

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 тони. 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. тонн

мелкодисперсных аэрозолей. Последние способны заметно изменить 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.

Выбросы ТЭС являются существенным источником такого сильного

канцерогенного вещества, как бензопирен. 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.

Серьезную проблему вблизи ТЭС представляет складирование золы и ишаков.

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.).

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. Значительные

площади земель вблизи водохранилищ испытывают подтопление 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.

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 синезеленых (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.

В конечном счете, перекрытые водохранилищами речные системы из

транзитных превращаются в транзитноаккумулятивные. Кроме биогенных веществ,

здесь аккумулируются тяжелые металлы, радиоактивные элементы и многие

ядохимикаты с длительным периодом жизни. Продукты аккумуляции делают

проблематичным возможность использования территорий, занимаемых

водохранилищами, после их ликвидации. Имеются данные, что в результате

заиления равнинные водохранилища теряют свою ценность как энергетические

объекты через 50-100 лет после их строительства. Например, подсчитано, что

большая Асуанская плотина, построенная на Ниле в 60-е годы, будет

наполовину заилена уже к 2025 году. Несмотря на относительную дешевизну

энергии, получаемой за счет гидроресурсов, доля их в энергетическом балансе

постепенно уменьшается. Это связано как с исчерпанием наиболее дешевых

ресурсов, так и с большой территориальной емкостью равнинных водохранилищ.

Считается, что в перспективе мировое производство энергии на ГЭС не будет

превышать 5% от общей.

Водохранилища оказывают заметное влияние на атмосферные процессы.

Например, в засушливых (аридных) районах, испарение с поверхности

водохранилищ превышает испарение с равновеликой поверхности суши в десятки

раз. С повышенным испарением связано понижение температуры воздуха,

увеличение туманных явлений. Различие тепловых балансов водохранилищ и

прилегающей суши обусловливает формирование местных ветров типа бризов.

Эти, а также другие явления имеют следствием смену экосистем (не всегда

положительную), изменение погоды. В ряде случаев в зоне водохранилищ

приходится менять направление сельского хозяйства. Например, в южных частях

мира некоторые теплолюбивые культуры (бахчевые) не успевают вызревать,

повышается заболеваемость растений, ухудшается качество продукции.

Издержки гидростроительства для среды заметно меньше в горных районах,

где водохранилища обычно невелики по площади. Однако в сейсмоопасных горных

районах водохранилища могут провоцировать землетрясения. Увеличивается

вероятность оползневых явлений и вероятность катастроф в результате

возможного разрушения плотин. Так, в 1960 г. в Индии (штат Гунжарат) в

результате прорыва плотины вода унесла 15 тысяч жизней людей.

Экологические проблемы ядерной энергетики

Ядерная энергетика до недавнего времени рассматривалась как наиболее

перспективная. Это связано как с относительно большими запасами ядерного

топлива, так и со щадящим воздействием на среду. К преимуществам относится

также возможность строительства АЭС, не привязываясь к месторождениям

ресурсов, поскольку их транспортировка не требует существенных затрат в

связи с малыми объемами. Достаточно отметить, что 0,5 кг ядерного топлива

позволяет получать столько же энергии, сколько сжигание 1000 тонн каменного

угля.

До середины 80-х годов человечество в ядерной энергетике видело один из

выходов из энергетического тупика. Только за 20 лет (с середины 60-х до

середины 80-х годов) мировая доля энергетики, получаемой на АЭС, возросла

практически с нулевых значений до 15-17%, а в ряде стран она стала

превалирующей. Ни один другой вид энергетики не имел таких темпов роста. До

недавнего времени основные экологические проблемы АЭС связывались с

захоронением отработанного топлива, а также с ликвидацией самих АЭС после

окончания допустимых сроков эксплуатации. Имеются данные, что стоимость

таких ликвидационных работ составляет от 1/6 до 1/3 от стоимости самих АЭС.

Некоторые параметры воздействия АЭС и ТЭС на среду представлены в

таблице:

Сравнение АЭС и ТЭС по расходу топлива и воздействию на среду. Мощность

электростанций по 1000 мВт, работа в течение года; (Б. Небел, 1993)

|Факторы воздействия на среду |ТЭС |АЭС |

|Топливо |3,5 млн.т угля |1 ,5 т урана |

| | |или 1000 тонны |

| | |урановой руды |

|Отходы: | | |

|углекислый газ |10 млн.т |- |

|сернистый ангидрид |400 тыс.т |- |

|и другие соединения | | |

|зола |100 тыс.т |- |

|радиоактивные |- |2 т |

При нормальной работе АЭС выбросы радиоактивных элементов в среду

крайне незначительны. В среднем они в 2-4 раза меньше, чем от ТЭС

одинаковой мощности.

К маю 1986г. 400 энергоблоков, работавших в мире и дававших более 17%

электроэнергии, увеличили природный фон радиоактивности не более чем на

0,02%. До Чернобыльской катастрофы не в только в мире, но и в России

никакая отрасль производства не имела меньшего уровня производственного

травматизма, чем АЭС. За 30 лет до трагедии при авариях, и то по

нерадиационным причинам, погибло 17 человек. После 1986 г. главную

экологическую опасность АЭС стали связывать с возможностью аварий. Хотя

вероятность их на современных АЭС и невелика, но и она не исключается. К

наиболее крупным авариям такого плана относится случившаяся на четвертом

блоке Чернобыльской АЭС.

По различным данным, суммарный выброс продуктов деления от содержащихся

в реакторе составил от 3,5% (63 кг) до 28% (50 т). Для сравнения отметим,

что бомба, сброшенная на Хиросиму, дала только 740 г радиоактивного

вещества.

В результате аварии на Чернобыльской АЭС радиоактивному загрязнению

подверглась территория в радиусе более 2 тыс. км, охватившая более 20

государств. В пределах бывшего СССР пострадало 11 областей, где проживает

17 млн. человек. Общая площадь загрязненных территорий превышает 8 млн. га,

или 80000 км2. В результате аварии погиб 31 человек и более 200 человек

получили дозу радиации, приведшую к лучевой болезни. 115 тыс. человек было

эвакуировано из наиболее опасной (30-километровой) зоны сразу после аварии.

Число жертв и количество эвакуированных жителей увеличивается, расширяется

зона загрязнения в результате перемещения радиоактивных веществ ветром, при

Страницы: 1, 2