Как влияет энергетика на окружающую среду? Отрицательное воздействие на окружающую среду при производстве электрической энергии Влияние энергетики на экологию

Энергетика – не только основа современной народнохозяйственной системы Российской Федерации, но и главный сектор экономики, способствующий загрязнению и деградации окружающей среды. Между тем проблема экологических последствий развития топливно-энергетического комплекса остается малоизученной – как для тех форм, которые господствовали в течение последних четырех десятилетий его бурного роста, так и в отношении альтернативных способов удовлетворения потребности народного хозяйства в топливно-энергетических ресурсах.

Добыча, транспортировка, использование в нынешних масштабах нефти, природного газа, угля неизбежно связаны с колоссальным негативным воздействием на окружающую среду – по объему, глубине (как в прямом, так и переносном смысле) и масштабу последствий. Не утихают споры относительно принципиальной приемлемости экологического риска, связанного с атомной энергетикой. Проекты гидроэнергетического строительства практически неизбежно встречают те или иные возражения, основанные на экологической аргументации. Даже отстаиваемые большинством защитников окружающей среды направления развития энергетики на базе возобновляемых источников критикуются другими «зелеными» как связанные с теми или иными негативными воздействиями на окружающую среду (ветровые энергоустановки вредят птицам, «загрязняют горизонт» и т.п., производство солнечных батарей и их утилизация по завершении периода эксплуатации экологически заведомо небезобидны, нарастают сомнения в экологичности биотоплива, особенно производимого из продукции растениеводства и лесного хозяйства, и пр.).

Таблица 7.1. Динамика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу стационарными источниками, тыс. т*1

PОССИЙСКАЯ ФЕДЕPАЦИЯ
Промышленность
Нефтедобывающая
Газовая промышленность
Угольная
Электроэнергетика
Нефтеперерабатывающая
Химическая и нефтехимическая
Черная металлургия
Цветная металлургия
Деpевообpабатывающая и целлюлозно-бумажная*
Сельское хозяйство
Транспорт

в т. ч. трубопроводный транспорт общего пользования

* Нет официальных данных

*1 Государственный доклад о состоянии окружающей среды Российской Федерации в 2000 году. М.: Государственный центр экологических программ, 2001. 562 с.; Государственный доклад о состоянии окружающей среды Российской Федерации в 2003 году. М.: Государственный центр экологических программ, 2004. 446 с.; Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2004 году. М.: АНО «Центр международных проектов», 2005. 493 с.; Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2006 году. М.: АНО «Центр международных проектов», 2007. 500 с.

7.1. Воздействие ТЭК на окружающую среду: выбросы в атмосферу

По показателям производимого негативного эффекта в процессе текущего функционирования предприятий среди всех отраслей энергетики безусловным «лидером» является топливная промышленность, и прежде всего – нефтедобыча. Более того, эта отрасль в 2004 г. вышла на первое место по объему выбросов загрязняющих веществ в атмосферу среди 12 отраслей промышленности, выделенных по стандартной классификации Росстата, и остается на этом месте до настоящего времени – явление беспрецедентное для стран с диверсифицированной экономикой. В таблице 7.1 приведены показатели загрязнения атмосферы стационарными источниками в России за 1996–2007 гг., из нее видно, сколь существен вклад отраслей энергетики в этот вид загрязнений. В 2004 г. на долю топливной промышленности, электроэнергетики и нефтепереработки пришлось более 54% промышленных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу против 48% в 1996 и в 2000 гг.

В 1990-е гг. в России выбросы загрязняющих веществ в атмосферу народным хозяйством в целом и промышленностью уменьшались, при этом ни в одном году периода ни одна из отраслей как экономики, так и промышленности не демонстрировала существенного увеличения выбросов; но с 2000 г. ситуация изменилась, и начался ежегодный рост их объемов до 2006 г. включительно. Из таблицы 7.1 следует, что этот рост практически полностью определялся топливной промышленностью, в особенности нефтедобычей, остальные отрасли либо демонстрируют заметное снижение выбросов, либо не обнаруживают их значимой динамики. Прирост добычи нефти за период 2000–2004 гг. (в физическом выражении – на 31,7%) сам по себе не может быть причиной беспрецедентного скачка выбросов загрязняющих веществ в атмосферу этой отраслью (более чем в три раза). Первоначально (в 2000–2001 гг.) предпринимались попытки объяснить его улучшением системы учета и т.п., выглядевшие странно на фоне фактического разрушения системы экологического контроля в стране в эти годы и практически полного прекращения экологического мониторинга источников загрязнений (ранее выполнявшегося территориальными органами Госкомэкологии России). Однако уже в 2002 г. стало совершенно очевидно, что усиление негативного воздействия нефтедобычи на окружающую среду обусловлено прежде всего непрерывным ростом объемов сжигаемого попутного нефтяного газа, а это, в свою очередь, – следствие пренебрежения экологическими проблемами в большинстве нефтяных компаний.

Таблица 7.2. Изменение объема выбросов загрязняющих веществ с 1999 по 2007 г. в ведущих отраслях, тыс. т и %

Отрасли промышленности				Показатели прироста
Промышленность
Нефтедобыча
Угольная промышленность
Газовая промышленность
Электроэнергетика
Нефтепереработка
Цветная металлургия
Черная металлургия

* Нет официальных данных

К сожалению, данные, позволяющие продолжить динамические ряды таблицы 7.1 по всем отраслям за 2005 и последующие годы, в официальных источниках отсутствуют: начиная с 2005 г. в «Государственных докладах о состоянии и об охране окружающей среды в Российской Федерации» были изменены состав и форма представления информации о воздействии экономики на окружающую среду – от традиционного разбиения народного хозяйства как совокупности отраслей был произведен переход к видам экономической деятельности. Извлечения из этих докладов, сгруппированные с целью максимального приближения к структуре таблицы 7.1, собраны в ее последнем столбце. В

2006 г. выбросы нефтедобычи в сравнении с предыдущим годом сократились на 12% (результат введения мощностей по сбору и переработке попутного газа в нескольких компаниях), но уже в следующем году рост выбросов возобновился – с темпом, соответствующим росту добычи. Результирующие данные о приросте выбросов загрязняющих веществ в атмосферу по промышленности в целом и семи основным отраслям промышленности – источникам поллютантов за период 1996–2007 гг. приведены в таблице 7.2.

7.2. Воздействие ТЭК на окружающую среду: сброс загрязненных вод

Сброс загрязненных вод, а также образование твердых отходов на предприятиях отраслей нефтеи газодобычи невелики, однако в угольной промышленности такие воздействия на окружающую среду значительны (а для твердых отходов – весьма значительны). К сожалению, официальная статистика по этим показателям неполна и непоследовательна. Так, в «Государственном докладе о состоянии окружающей среды Российской Федерации в 2000 году» имеются сведения об образовании токсичных отходов в промышленности – не по источникам, а по классам опасности, но отсутствуют данные об образовании отходов производства и потребления (за пятилетний период 1996–2000 гг.), а в «Государственном докладе о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2004 году» – наоборот (причем только за трехлетний период 2002–2004 гг.).

Таблица 7.3. Динамика сброса загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты, млн м3

Отрасли промышленности
PОССИЙСКАЯ ФЕДЕPАЦИЯ
Промышленность
Газовая промышленность
Угольная промышленность
Электроэнергетика
Нефтеперерабатывающая промышленность
Химическая и нефтехимическая
Черная металлургия
Машиностроение и металлообработка
Цветная металлургия
Сельское хозяйство

Представление о воздействии топливного комплекса (по трем отраслям – нефтяной, газовой и угольной) в сопоставлении с некоторы- ми отраслями промышленности и секторами народного хозяйства (другими наиболее значительными источниками загрязненных вод и твердых отходов) дает таблица 7.3.

Дальнейшая динамика сброса загрязненных сточных вод (за 2005–2006 гг.) для отраслей топливного комплекса представлена в таблице 7.4, но уже в другой (по сравнению с таблицей 7.3) группировке, что, конечно, делает невозможным непосредственное сопоставление. Однако из этих данных следует, что при общей для народного хозяйства в целом тенденции медленного снижения (порядка 1-2% в год, за исключением 2005 г., когда оно составило около 4%) сброса сточных вод в топливном комплексе даже эта тенденция не обнаруживается: годы снижения сброса чередуются с годами его роста, причем сколько-нибудь убедительных объяснений таких колебаний неизвестно; это дает основания сомневаться в точности соответствующих данных, приводимых в Государственных докладах о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации.

7.3. Воздействие ТЭК на окружающую среду: образование твердых отходов

Данные об образовании твердых отходов за период 2002–2004 гг. приведены в таблице 7.5, а за 2006 – 2007 гг. – в таблице 7.6 (как уже отмечалось, в другой группировке).

Таблица 7.4. Объемы сброса загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты по видам экономической деятельности, млн м3

Всего по Российской Федерации
Добыча сырой нефти и природного газа; предоставление услуг в этих областях
Добыча каменного угля, бурого угля и торфа
Производство, передача и распределение электроэнергии, газа, пара и горячей воды
Сельское хозяйство, охота и предоставление услуг в этих областях

Наибольшее количество твердых отходов образуется в угольной промышленности, более того, в 2002–2004 гг. их объем продолжал расти на 16-18 % ежегодно. Столь значительный рост не оправдывается ни увеличением добы- чи (темп роста – не более 2%), ни ухудшением качества ресурсов, на долю которого от силы можно было бы списать 1-2%. Вклад добычи и транспортировки нефти и газа в этот вид негативных воздействий на окружающую среду незначителен.

Следует отметить, что многие показатели, имеющиеся в Государственных докладах о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации, особенно в последних семи из них, нуждаются в пояснениях, однако пояснения в докладах отсутствуют. В экологической экспертизе, оценке воздействия на окружающую среду и других экологических методиках принят принцип экологической опасности (своего рода антоним презумпции невиновности в уголовном праве). Представляется безусловным, что все сомнения в достоверности данных, приводимых в официальных источниках, следует трактовать в соответствии с этим принципом, принимая, что реальное положение заведомо не лучше, чем следует из таких источников.

Таблица 7.5. Динамика образования твердых отходов производства и потребления, млн т.

Отрасли промышленности
PОССИЙСКАЯ ФЕДЕPАЦИЯ
Промышленность
Нефтедобывающая промышленность
Газовая промышленность
Угольная промышленность
Электроэнергетика
Нефтеперерабатываю щая промышленность
Химическая и нефтехимическая
Черная металлургия
Цветная металлургия
Жилищно-коммунальное хозяйство
Сельское хозяйство
Прочие отрасли экономики

Таблица 7.6. Объемы образования отходов производства и потребления по видам экономической деятельности, млн. т.

Вид экономической деятельности
Всего по Российской Федерации
Добыча топливно-энергетических полезных ископаемых
Производство и распределение электроэнергии, газа и воды
Химическое производство; производство резиновых и пластмассовых изделий
Металлургическое производство и производство готовых металлических изделий
Строительство
Сельское хозяйство, охота и лесное хозяйство
Оптовая и розничная торговля; ремонт автотранспортных средств, мотоциклов, бытовых изделий
Операции с недвижимым имуществом, аренда и предоставление услуг

7.4. Воздействие ТЭК на окружающую среду: нарушения земель

Огромные площади земель, нарушаемых нефтедобывающей промышленностью (таблица 7.77), безусловно, при тех же объемах добычи могли и должны быть меньше, прежде всего за счет более эффективного размещения и использования скважин, оптимизации коллекторных сетей, повышения качества труб и, особенно, строительно-монтажных работ при сооружении

*4 Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2004 году. М.: АНО «Центр международных проектов», 2005. 493 с.

*5 Соответствующие данные (как и данные в отраслевой классификации) за 2005 г. в Государственных докладах не приводятся.

*6 Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2007 году. М.: АНО «Центр международных проектов», 2008. 504 с.

*7 Впервые в Государственном докладе данные о площадях нарушенных и рекультивированных земель появились в 2004 г. Переход от отраслевого представления экономики к группировке по видам деятельности применительно к данным о нарушении земель в Государственном докладе за 2005 г. произведен не был, это не дает возможности построить единую таблицу на период 2004–2007 гг., однако представляется достаточным привести данные только за начальный и конечный годы этого периода.

Таблица 7.7. Площади нарушенных и рекультивированных в 2004 г. и 2007 г. земель (га)8

Отрасли народного хозяйства, виды деятельности	Нарушено земель		Наличие нарушенных земель на конец		Рекультивировано в
Российская Федерация
Нефтедобывающая промышленность
Газовая промышленность
Угольная промышленность
Геологоразведка
Торфяная промышленность
Строительство нефтегазопроводов
Электроэнергетика
Черная металлургия
Цветная металлургия
Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность
Промышленность строительных материалов
Строительство железных дорог
Строительство автодорог
Сельское хозяйство
Лесное хозяйство
Водоохранное и мелиоративное строительство
Другие отрасли

магистральных трубопроводов и коллекторных систем. К середине 1990-х гг. только в Ханты-Мансийском национальном округе было пробурено около 100 тысяч скважин [О состоянии…, 1997], значительная часть не оправдала произведенных затрат из-за ошибок в эксплуатации либо потому, что место их размещения выбрано неверно. Данные таблицы 7.7 показывают, что из всех нарушенных в 2004 г. земель в Российской Федерации более 60% пришлось на топливную промышленность, строительство нефтегазопроводов и геологоразведку, на нефть и газ, а в 2007 г., соответственно, более 72%! Примечательно, что топливный комплекс, самый богатый в российской экономике, основной «добытчик» валюты, рекультивировал при этом менее 50% земель от общей площади земель, рекультивированных в том же году в стране в целом, соответственно, в 2007 г. – менее 60%. Площадь рекультивированных нефтяной промышленностью в 2004 г. земель составляла только 74% от площади нарушенных в том же году (газовой промышленностью – менее 57%), а в 2007 г. – всего лишь 45%. Это еще одно подтверждение отмеченного выше невнимания к экологическим проблемам в большинстве топливных компаний. Угольная промышленность и электроэнергетика в 2004 г. возвращали свои долги по рекультивации нарушенных земель, значительную роль здесь играют активность общественных экологических организаций, местных властей и населения, поскольку предприятия названных подотраслей (в отличие от большинства нефтеи газодобывающих) расположены в обжитых густонаселенных районах; однако нараставшее до последнего времени пренебрежение властей экологическими интересами государства привело к тому, что в 2007 г. и эти отрасли нарушили земель больше, чем рекультивировали (зато возврат «рекультивационного долга» зафиксирован для газовой промышленности).

*8 Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2004 году. М.: АНО «Центр международных проектов», 2005. 493 с.; Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2007 году. М.: АНО «Центр международных проектов», 2008. 504 с.

Таким образом, ТЭК в настоящее время лидирует среди всех народнохозяйственных комплексов по площадям нарушаемых земель.

7.5. Воздействие ТЭК на окружающую среду: разливы нефти

В российской системе учета негативных воздействий на окружающую среду нефтедобы- вающая промышленность оказалась в исключительно привилегированном положении: дело в том, что в нашей стране практически отсутствует официальная статистика разливов нефти вследствие порывов и иных аварий на магистральных нефтепроводах и в коллекторных сетях районов нефтедобычи.

О масштабах разливов нефти можно судить по отрывочным данным, появляющимся в прессе и относящихся к отдельным регионам или годам9, например [Основы использования..., 1989; Мазур, 1995; Проблемы географии…, 1996; Солнцева, 1998]. Журнал «Нефть России» сообщал, что только на объектах магистральных трубопроводов с 1992 по 2001 гг. произошло 545 аварий. Среднегодовой уровень аварийности – 50-60 аварий на магистральных трубопроводах не имеет устойчивой тенденции к снижению. За 2001 г. на внутрипромысловых трубопроводах произошло 42 тысячи аварийных разгеметизаций, при этом вылилось не менее 65 тысяч куб. м нефти и пластовой воды10. По сведениям Невско-Ладожского бассейнового водохозяйственного управления, с 1999 по 2003 гг. в Санкт-Петербурге и Ленинградской области из-за аварий судов в водах этого региона в среднем происходило не менее 35 разливов нефти ежегодно11 «По данным службы государственного контроля в сфере природопользования и экологической безопасности ГУПР по Иркутской области МПР РФ (письмо от 23.08.02 № 4-9-758), в период с 1993 по 2001 гг. на нефтепроводах Красноярск – Иркутск, Омск – Иркутск, принадлежащих ОАО «АК Транснефть», на территории Иркутской области произошло 6 аварий, сопровождавшихся разливом нефти (одна с возгоранием) общим объемом 42 290 т нефти»12.

Разливы нефти при разгерметизации трубопроводов практически не принимаются во внимание при учете нарушенных земель. Основная причина такого невнимания к этой проблеме состоит, видимо, в том, что большинство протечек происходит на «неосвоенных» территориях, не используемых или почти не используемых в народном хозяйстве. Кроме того, локальные последствия подобных событий нередко устраняются (хотя и не полностью) паводками в течение одного или нескольких лет без какого бы то ни было реагирования со стороны владельца трубы, служб МЧС и природоохранных органов. То обстоятельство, что почти каждый разлив нефти и нефтепродуктов влечет загрязнение водных объектов, не учитывается официальной статистикой негативных воздействий хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду, не подпадает ни под одну из рубрик этой статистики (выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, сброс загрязненных вод, образование отходов, нарушение земель, радиационное загрязнение, электромагнитное излучение, шум, вибрация). Гидроэкологическая подсистема мониторинга состояния окружающей среды констатирует нефтяное загрязнение водных объектов как четвертое по объемным показателям (три первых места занимают взвешенные вещества, общий фосфор и соединения железа; сброс нефтепродуктов со сточными водами за период 2003–2007 гг. в тыс. т составил: 2003 – 5,6; 2004 – 6,6; 2005 – 3,7; 2006 – 4,6; 2007 – 3,1), но для многих рек и озер, подверженных антропогенным воздействиям (тем более – водохранилищ), оно стало основным13. Однако конкретные источники (соответственно, виновники) этого загрязнения идентифицируются в редких случаях, и главная причина здесь – фактическое отсутствие в стране системы мониторинга источников загрязнения. Соответственно, нет информации о долях отраслей народного хозяйства в общем загрязнении водных объектов нефтепродуктами. Приведенные выше данные не оставляют сомнений в том, что доля нефтедобычи и нефтепроводов в этом загрязнении весьма значительна. Постоянный вклад в загрязнение вод вносят малые протечки дюкеров, что связано с высокой степенью износа большинства магистральных трубопроводов в России. Примером может служить дюкер через р. Сура, впадающую в Чебоксарское водохранилище, где наличие такой утечки было случайно зафиксировано в ходе экспедиционных исследований14. Однако велики доли и обрабатывающей промышленности, и транспорта (водного и автомобильного преимущественно).

*9 См., например, Основы использования и охраны почв Западной Сибири. М.: Наука, 1989. 225 с.; Мазур И.И. Катастрофу еще можно предотвратить // Нефть России, 1995, № 3. С. 4–9; Солнцева Н.П. Добыча нефти и геохимия природных ландшафтов. М.: Изд-во МГУ, 1998. 376 с.

*10 Нефть России, 2003, № 1. С. 104–107; Нефть России, 2003, № 2. С. 84-88.

*11 Баренбойм Г.М. Основные научные и практические результаты работ ГЦВМ и перспективы их развития. М.: 2006. 34 с.

*12 Цит. по: Зеленый мир, 2006, № 2 (471). С. 13.

Итак, официальные данные о разливах нефти и об ущербе, наносимом при этом окружающей среде – почве, наземным и экотонным экосистемам, водным объектам – отсутствуют или крайне недостаточны, но нет сомнений в том, что такой ущерб весьма значителен.

7.6. Воздействие ТЭК на окружающую среду: давление на экосистемы

Результаты воздействий экономики на экосистемы зависят как от объемов и характера воздействий (выбросов в атмосферу, сбросов загрязненных сточных вод, размещения твердых отходов, нарушений земель и пр.), так и от особенностей экосистем, на которые оказывается техногенное давление (при этом для состояния экосистем, подвергшихся негативному воздействию, существенны также объем и качество произведенных на них рекультивационных работ). На огромной территории Российской Федерации (более 17 млн кв. км) велико разнообразие географо-климатических зон и, тем более, экосистем, и добыча углеводородного сырья ведется практически во всех таких зонах, затрагивая очень многие виды экосистем суши, а также морские экосистемы при разработке шельфовых месторождений, однако тяготеет к северным районам, к тундре, лесотундре и тайге (бореальным лесам), в достаточно близкой перспективе следует ожидать существенного увеличения добычи нефти и природного газа на шельфе. Поллютанты, выброшенные предприятиями топливного комплекса в атмосферу, распространяются на огромные расстояния; так, достоверно установлено, что диоксид серы (SO2) и окислы азота (NOx), вызывающие кислотные дожди, переносятся не менее чем на 4000 км. Многие озера, включая Байкал, получают основную массу загрязнений не через стоки, а по воздуху.

Из-за чрезвычайной обширности ареала распространения воздушных загрязнений количественные оценки их воздействия на экосистемы представляют собой крайне сложную задачу. Другой причиной ее сложности служит наложение воздействий различных источников, в том числе предприятий других отраслей народного хозяйства, так что выделить доли в суммативном воздействии, приходящиеся на разные источники, удается лишь в относительно простых случаях. Удовлетворительные по качеству результаты возможны при моделировании распространения загрязнений из одного, иногда – двух источников, для трех источников состоятельные результаты пока практически недостижимы.

* 13 Например, в воде р. Охинки (о. Сахалин) в 2000 г. среднегодовое содержание нефтепродуктов составляло 368 ПДК, максимальная зарегистрированная концентрация – 640 ПДК (Государственный доклад о состоянии окружающей среды Российской Федерации в 2000 году. М.: Государственный центр экологических программ, 2001. 562 с.).

*14 Баренбойм Г.М. Цит. соч.

Тем не менее, дистанционные методы позволяют для каждого изолированного источника негативных воздействий на окружающую среду – а в большинстве случаев предприятия топливного комплекса именно таковы – идентифицировать зоны воздействия, характеризуемые угнетением экосистем. Основная часть этих предприятий расположены в слабоосвоенных районах, среди дикой природы, и это существенно облегчает задачу определения очагов сильного «близкого» воздействия. Это относится и к трубопроводному транспорту – источнику загрязнений водных объектов и территории из-за протечек и порывов. Спутниковая информация, снимки достаточно высокой степени разрешения доступны, проблема только в оплате соответствующих услуг. Для дешифрирования снимков необходима согласованная база наземных наблюдений, которые, особенно в труднодоступных местностях, также требуют значительных затрат. В настоящее время разработаны методики анализа данных дистанционного мониторинга, позволяющие с достаточной точностью выявлять зоны сильного близкого воздействия, а также отслеживать распространение нефтяных загрязнений («пятен») в водных объектах (морях, озерах, водохранилищах, реках, каналах). Препятствием для широкого внедрения этих методик в практику является недостаток мониторинговой информации и финансовых средств на ее приобретение и заказ, но, может быть, еще в большей степени, отсутствие органа власти, который был бы заинтересован в таком внедрении (нынешнее Министерство природных ресурсов и экологии РФ – прежде всего ресурсное ведомство, его результативность характеризуется объемом вовлеченных в экономику природных ресурсов, а вовсе не предотвращенным экологическим ущербом или каким-либо иным природоохранным показателем). Однако без мониторинга и оценки воздействия предприятий ТЭК и ТЭК в целом на экосистемы, без прогноза динамики этого воздействия, без оценки наносимого экономического ущерба этот важнейший народнохозяйственный комплекс может превратиться из поставщика валюты в разрушителя российской природы, а через разрушение природы – и в дестабилизатора экономики.

Чтобы поддерживать достигнутый в России уровень добычи нефти, придется расширять территории размещения нефтедобы- вающих предприятий, осваивать новые месторождения, прежде всего в Восточной Сибири и на шельфе. То же относится и к газовой промышленности. Угольная промышленность будет продвигаться на новые участки эксплуатируемых месторождений. Если при этом удельные показатели воздействия на окружающую среду (объем выбросов, сбросов и образования твердых отходов в расчете на единицу добываемого либо транспортируемого сырья) сохранятся на современном уровне, то следует ожидать весьма существенного расширения площадей угнетенных экосистем. Если сейчас Россия – мировой экологический донор, поскольку общее воздействие российской экономики на окружающую среду заметно меньше, чем полезная работа российских экосистем по обеспечению глобального экологического равновесия (прежде всего, депонирование углерода бореальными лесами и ветландами – зоной размещения большинства предприятий топливного комплекса), то при таком развитии событий она может утратить эту роль.

7.7. Воздействие ТЭК на окружающую среду: заключительные замечания

В предыдущих разделах рассмотрены основные направления воздействия отраслей энергетики на окружающую среду (топливной промышленности, в меньшей степени – электроэнергетики и энергетического строительства), однако ими дело не ограничивается. Здесь нет возможности останавливаться на разнообразных и весьма опасных нарушениях, имеющих место при добыче и обогащении урановых руд15, производстве ТВЭЛов для атомных станций, как и на экологических аспектах функционирования самих АЭС16. Приходится опустить и анализ экологических последствий добычи нефти и газа на морском шельфе, строительства и эксплуатации нефтеи газопроводов, проходящих по морскому дну17, рассмотрение экологических проблем энергетики на основе возобновляемых источников и т.д. Авария на Саяно-Шушенской ГЭС в августе 2009 г. поставила ряд новых вопросов и по гидроэнергетике: помимо традиционных экологических претензий к этой подотрасли (изъятие территорий под водохранилища, в случае равнинных ГЭС – огромных по площади, подтопление береговой зоны, образование мелководий с резким ухудшением качества воды на них, абразия, локальные климатические изменения и т.п.), добавились новые, обусловливаемые аварийностью, которая, как выяснилось, сильно недооценивалась. Комплекс всех этих вопросов, несомненно, требует капитального монографического исследования18.

Не только в настоящем, но и в предвидимом будущем экономика любой страны не может обойтись без значительного количества энергоресурсов, в том числе ископаемого топлива (или произведенных из них продуктов). Вопрос в том, каков должен быть этот объем с учетом экологического фактора, энергозамещения, возможностей импорта и, естественно, системы цен (не только на энергоресурсы, но и на все, что выпускается энергоемкими отраслями и используется в их производственных процессах). Научно-технический прогресс обеспечивает снижение экологоемкости всех технологий, но в различной степени и в неодинаковых пределах. Негативное воздействие добывающих предприятий на окружающую среду неизбежно и не может быть никакими ухищрениями уменьшено ниже некоторого объективного предела, который тем выше, чем хуже горно-геологические условия добычи (по этому фактору динамика в принципе негативная, действует закон убывающей эффективности, причем в России в силу ряда климатических, территориальных и иных причин падение эффективности с течением времени, т.е. по мере отработки лучших месторождений, и с ростом объемов добычи особенно значительно).

В обрабатывающих отраслях, имеющих дело с материалом, уже изъятым из природных систем, хотя бы теоретически можно предполагать возможность снижения воздействия на окружающую среду – в пределе до нулевого уровня. Правда, при этом необходимы две существенные оговорки: во-первых, в части вещественных компонентов сказанное относится лишь к самому производственному процессу, а не к судьбе произведенного продукта, во-вторых, заведомо не принимается во внимание тепловое загрязнение, которое, видимо, всегда имеет некий объективно обусловленный ненулевой нижний предел. За пределами действия этих двух оговорок научно-технический прогресс неуклонно будет снижать негативное влияние обрабаты- вающего сектора на окружающую среду.

Функция добывающего сектора (не только горного производства, но и лесной промышленности, сельского, рыбного и охотничьего хозяйств и пр.) – изъятие природного вещества из геобиоценозов, и масса этого вещества (при любой технологии изъятия, как бы она ни совершенствовалась) определяет некий непреодолимый предел негативного экологического воздействия, ниже которого невозможно спуститься, и никакой научно-технический прогресс не только не устранит, но даже не сможет существенно ослабить негативное воздействие самих производственных процессов в их вещественном (тем более – энергетическом) аспекте. Это одно из коренных отличий сырьевого сектора от обрабатывающих отраслей.

*15 См., например: OECD Environmental Activities in Uranium Mining Milling. A Joint Report by the OECD Nuclear Energy Agency and the International Atomic Energy Agency. 1999. 230 p.; Proceedings of International Conference Uranium Geochemistry 2003: Uranium Deposits – Natural Analogs – Environment. Wien, 2003. 380 p.

*16 Претензии экологов к атомной энергетике предъявлены, в частности, в книге: Яблоков А.В. Атомная мифология: заметки эколога об атомной индустрии. М.: Наука, 1997. 272 с.

*17 См. Патин С.А. Нефть и экология континентального шельфа. М.: ВНИРО, 2001. 247 с.; Айбулатов Н.А. Деятельность России в прибрежной зоне моря и проблемы экологии. М.: 2005. 364 с.

*18 Подобное исследование было выполнено в середине 1990-х годов только для одной подотрасли ТЭК –электроэнергетики: см. Лялик Г.Н., Костина С.Г., Шапиро Л.Н., Пустовойт Е.И. Электроэнергетика и природа: экологические проблемы развития электроэнергетики. М.: Энергоатомиздат, 1995. 352 с.

Более того, при наблюдаемом ускоренном росте экономической оценки экологического фактора (а это – весьма долговременная тенденция) общая оценка экологической «нагрузки» данного сектора благодаря указанному и другим, отмеченным ранее, обстоятельствам (в том числе и специфичным для России) будет расти опережающими темпами, обрекая добычу сырья – «в общем и целом» – на некое не только экологическое, но и экономическое отставание в сравнении с его переработкой (феномен, давно замеченный при анализе структурных тенденций в народном хозяйстве разных стран – пусть даже без указания его причин).

При всей неполноте приведенных в предыдущих разделах данных и беглости их анализа представляется, однако, вполне правомерным вывод о чрезвычайно сильном негативном воздействии предприятий по производству топлива, энергии и их преобразованиям на окружающую среду в России. Дело не только в объеме этого воздействия, но, бесспорно, и в том, что со стороны ТЭК в целом оно возрастает, хотя уменьшается в электроэнергетике и нефтепереработке, а по отдельным показателям, впрочем, относительно малозначимым, и у основных производителей топлива – в нефтяной, газовой и угольной отраслях. Поэтому не вызывает никаких сомнений то, что сокращение производства топлива и энергии будет иметь самые положительные экологические последствия. Вопрос в том, можно ли обеспечить такое сокращение без спада производства и приемлемыми в экономическом отношении способами. Для ответа на этот вопрос следует вкратце рассмотреть, как используется производимая ТЭК энергия в российской экономике.

7.8. О воздействии холодного климата на энергопотребление в российской экономике

После анализа воздействия российского ТЭК на окружающую среду было бы естественно поставить обратную проблему: о влиянии окружающей среды на производство и потребление энергии. Однако эта проблема выводит далеко за рамки настоящего доклада, и здесь уместно ограничиться только каким-либо одним частным вопросом – для примера, а не полного анализа проблемы. В качестве такого примера выберем влияние важнейшего энвайронментального фактора, а именно климата, на потребление энергии в жилищно-коммунальном хозяйстве.

Энергоемкость российского ЖКХ следует признать катастрофической, и дело здесь не в суровости климата, а в беспечном и безответственном отношении к делу. Н.И. Даниловым и Я.М. Щелоковым был предложен коэффициент «энергетической озабоченности»19 (может быть, правильнее было бы назвать его коэффициентом энергобережливости), представляющий несомненный интерес в связи с проблемой энергосбережения, причем не только в ЖКХ. Определение и способ расчета этого показателя, а также его значения для нескольких стран содержатся в таблице 7.8.

Таблица 7.8. Коэффициент «энергетической озабоченности», данные на начало 1990-х гг.

	Коэффициент суровости климата		Производство теплоизоляции		Коэффициент энергетической озабоченности: (5) относительно США
	абсолютный	относительно	м3 на 1 тыс. жителей в год	то же, с поправкой на коэффициент суровости климата: (4)/(3)
Финляндия

Энергетический ресурс (или энергоресурс) - это носитель энергии, энергия которого используется или может быть использована при осуществлении хозяйственной и иной деятельности, а также вид энергии (атомная, тепловая, электрическая, электромагнитная энергия или другой вид энергии).

Классификация энергоресурсов:

• 1. Первичные энергетические ресурсы - это энергия природного происхождения (природное топливо, энергия водных ресурсов, энергия солнца и ветра и др. виды)
• 2. Вторичные энергетические ресурсы - это энергия, образующаяся в результате переработки или преобразования различных видов топлива, а так же в результате производственных процессов (продукты нефтепереработки, отработанный пар, отходы тепла, сбереженная энергия и др. виды)
• 3. Топливные энергетические ресурсы - это энергия различных видов топлива (каменный и бурый уголь, нефть, горючие газы, горючие сланцы, торф, дрова и др. виды)
• 4. Нетопливный энергетический ресурс - это энергия энергия, образующаяся без участия топлива (электрическая энергия, электромагнитная энергия, энергия солнца и др. виды)
• 5. Возобновляемый энергетический ресурс - это ресурс, запас которого непрерывно возобновляется природой (энергия солнца, энергия вод, энергия приливов, геотермальная энергия, тепловая энергия земли, воздуха, воды, биомасса и др. виды)
• 6. Невозобновляемый энергетический ресурс - это ресурс, запас которого принципиально исчерпаем (минеральное топливо, уран и др. виды)

Влияние энергетики на окружающую среду

Воздействие энергетики на окружающую среду весьма разнообразно и определяется в основном типом энергоустановок.

Рассмотрим основные особенности воздействия на окружающую среду электростанций традиционного типа:

1. Воздействие ТЭС на окружающую среду зависит от используемого топлива. При сжигании твердого топлива в атмосферу поступает летучая зола с частицами не до горевшего топлива,сернистый и черный ангидрида,оксиды азота,фтористые соединения.

При снижении жидкого топлива с дымовыми газами в атмосферный воздух поступают сернистый и серный ангидрид, соединения ванадия, солей натрия и также вещества, удаляемые с поверхности котлов при очистке.

При сжигании природного газа основным загрязнителем атмосферы являются оксиды азота.

Выработка 1млн. кВт/ч электроэнергии на тепловых электростанциях спровождается выбросом 10т золы и 15т сернистого газа.

2. Для сооружения крупных ТЭС в среднем необходима площадь около 2,3 кмІ , не считая золоотвалов и водохранилищ охладителей, а с их учетом 3-4 кмІ . На этой территории изменяется рельеф местности, структура почвенного слоя и экологическое равновесия.

Крупные градирни существенно увлажняют микроклимат в районе станции, способствуют образованию низкой облачности, туманов, снижению солнечной освещенности, вызывают моросящие дожди, ав зимнее время иней и гололед. ТЭС сбрасывают в водоемы большое количество теплоты, повышают температуру воды и оказывают влияние на форму и среду водоемов.

• 3. Для ГЭС необходимо сооружать водохранилища, что приводит к затоплению огромных территорий. Структура теплового баланса прибрежных территорий водохранилищ и непосредственно водной поверхности, влияющая на температуру воздуха на побережье, различна по сезонам года и времени суток и зависит от площади поверхности, глубины водоема и характера воздушных течений в этой зоне. Поэтому вопросы экологического воздействия ГЭС на окружающую среду должна составлять важнейший аспект предпроектного анализа.
• 4. По вопросу воздействия АЭС на окружающую среду существуют различные мнения. Однако, не вызывает сомнения тот факт, что эксплуатация АЭС позволяет заметно снизить уровень загрязнений окружающей среды компонентами, характерными для работы тепловых станций (CO, SO2, NOx и т.п.).

Основными факторами загрязнения среды здесь выступают радиоационные показатели: активированные пылевидные частицы, попадающие через вентиляционные каналы за пределами станции. Радиация о охлаждающей воды, проникающая радиация через корпус реактора, тепловые воздействия на воду охлаждения и, конечно же, захоронение отходов.

На долю ТЭС в России приходится 16 % общего объёма загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от промышленных предприятий и транспорта.

Начиная с 1996 г. ЭК согласуют свою деятельность с "Экологической программой развития электроэнергетики до 2005 г." В основе этого основополагающего документа лежит задача постепенного сокращения выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в окружающую природную среду даже при условии восстановления к 2010 г. масштабов производства электрической и тепловой энергии до уровня 1990 г. В ходе разработки этой программы принимались во внимание также обязательства России, взятые ею на себя при подписании международных конвенций по уменьшению трансграничного переноса диоксида серы и стабилизации к 2010 г. эмиссии диоксида углерода на уровне 1990 г.

С экологической точки зрения ТЭС, играющие доминирующую роль в производстве электроэнергии (более 60 %), представляют собой объекты, длительно воздействующие на атмосферу выбросами продуктов сгорания топлива.

В 1997 г. сохранилась положительная тенденция уменьшения выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от ТЭС за счёт благоприятного с экологической точки зрения топливного баланса (доля природного газа в котором увеличилась с 61,5 до 62,9 % за счёт вытеснения твердого и жидкого топлива), а также проведения на ТЭС реконструктивных и технологических мероприятий, направленных на подавление образования оксидов азота и повышение эффективности золоулавливающих установок.

Как показывают приведенные ниже данные, за 1990–1997 гг. имело место существенное снижение эмиссии основных загрязнений атмосферы за счёт работы ТЭС:

Твердых частиц – на 49,1 %;

Оксидов азота – на 33,1 %;

Диоксида серы – на 43,2 %.

Заметим, однако, что за тот же период производство электроэнергии и теплоты на ТЭС снизилось на 34,2 %.

В перспективе намечается дальнейшее снижение вредных выбросов ТЭС в атмосферу, что должно обеспечить их снижение за 1990-2005 гг. до следующих уровней:

Твердых частиц – на 31,4 %;

Оксидов азота – на 12,8 %;

Диоксида серы – на 11 %.

Заметим, что наряду с мероприятиями по уменьшению вредных выбросов на ТЭС большие резервы имеются также в области энергосбережения, потенциал которого оценивается в 400 млн. т условного топлива.

ТЭС уничтожают невосполнимые запасы органического топлива, при сжигании которого образуются: шлак, пепел, сернистый ангидрид, углекислый газ, которые непосредственно загрязняют окружающую среду и влияют на потепление климата земли.

Как было ранее указано, ТЭС производится основная часть вырабатываемой электрической энергии, поэтому усовершенствованию технологических процессов сжигания топлива на ТЭС уделяется особое внимание с целью снижения отрицательного их воздействия на окружающую среду.

Воздействие ТЭС на ОС зависит и от используемого топлива. Виды топлива: твёрдое (угль, горючие сланцы), жидкое (мазут, дизельное и газотурбинное топливо) и газообразное (природный газ).

В ТЭС использующих уголь, а это топливо с высоким содержанием сернистых соединений, образующийся сернистый газ в конечном итоге превращается при взаимодействии с парами воды воздуха в стойкую серную кислоту, которая представляет угрозу здоровью человека, водоемам, и вызывает активную коррозию металлических сооружении в близлежащих районах.

Защита атмосферы от основного источника загрязнения ТЭС – сернистого ангидрида – осуществляется, прежде всего, путём его рассеивания в более высоких слоях воздушного бассейна. Для этого сооружаются дымовые трубы высотой 180, 250 и даже 320 м. Более радикальное средство сокращения выбросов сернистого ангидрида – выделение серы из топлива до его сжигания. В настоящее время существуют в основном два способа предварительной обработки топлива для снижения содержания серы, которые могут быть рекомендованы к промышленному использованию. Первый способ – химическая адсорбция, второй – каталитическое окисление. Оба способа позволяют улавливать до 90 % сернистого ангидрида.

При сжигании твердого топлива в атмосферу поступают летучая зола с частицами не догоревшего топлива, сернистый и серный ангидриды, окислы азота, некоторое количество фтористых соединений, а также газообразные продукты неполного сгорания топлива. Летучая зола в некоторых случаях содержит помимо нетоксичных составляющих и более вредные примеси. Так, в золе Донецкого угля в незначительных количествах содержится мышьяк, а в золе Экибастузского – свободная двуокись кремния, в золе сланцев и углей Канско-Ачинского бассейна – свободная окись кальция.

При сжигании жидкого топлива (мазута) с дымовыми газами в атмосферный воздух поступают: сернистый и серный ангидриды, окислы азота, газообразные и твердые продукты неполного сгорания топлива, соединения ванадия, солей натрия, а также вещества, удаляемые с поверхности котлов при чистке. С экологической позиции жидкое топливо является более «гигиеничным» по сравнению с твёрдым топливом. Отпадает проблема отвалов золы, которые занимают значительные территории, и не только исключают их из полезного использования, но и являются источником постоянных загрязнении атмосферы в районе станции из-за уносов части золы с ветрами. Кроме того, в продуктах сгорания жидких видов топлива отсутствует летучая зола. Однако доля использования жидкого топлива в энергетике за последние годы существенно снижается. Это связано с использованием жидкого топлива в других областях народного хозяйства: на транспорте, в химической промышленности, в том числе в производстве пластмасс, смазочных материалов, предметов бытовой химии и т.д.

При сжигании природного газа существенным загрязнителем атмосферы являются окислы азота. Однако при этом выброс окислов азота в среднем на 20 % ниже, чем при сжигании угля. Это объясняется не только свойствами самого топлива, но и особенностями процессов его сжигания. Таким образом, природный газ сегодня – наиболее экологически чистый вид энергетического топлива. Применение газообразного топлива на ТЭС, особенно в случае их работы в теплофикационном режиме в пределах крупных городов, в последнее время возрастает. Однако природный газ – ценное технологическое сырье для многих отраслей химической промышленности. На поставках природного газа полностью основывается, например, производство азотных удобрений в стране.

Однако снабжение газом энергетических установок связано с трудностью складирования газообразного топлива. Ведь надёжность топливоснабжения станции полностью зависит от расходных характеристик питающего станцию газопровода. Расходные характеристики газопровода имеют сезонные, месячные, недельные и часовые неравномерности потребления. Как и в энергосистемах, где имеются ярко выраженные «провалы» и «пики» электропотребления, колебания наблюдаются и в газоснабжающей системе. Причем «пики» и «провалы» в графике электро- и газоснабжающих систем совпадают во времени, что отрицательно сказывается на топливоснабжении, т.е. в то время, когда резко возрастает потребность в электроэнергии и необходимо пустить дополнительные пиковые, например газотурбинные энергоустановки (ГТУ), в газовой магистрали отсутствуют требуемые расходы газа. При отсутствии газа в магистрали можно используют дублирующий вид топлива – жидкое топливо. Использование твёрдого топлива, в качестве дублирующего, не целесообразно из-за иной конструкции котловых агрегатов и специальной системы топливоподготовки и т.д.

Создание запасов газа может быть осуществлено с помощью подземных хранилищ газа (ПХГ), для которых обычно используют объем шахтных выработок или иные естественные подземные ёмкости. Однако таким образом запасы газа для электростанций создать нельзя, поскольку необходимы соответствующие геологические условия в районе энергоустановки, что не всегда возможно. И, кроме того, есть значительные ограничения по величине и скорости подачи газа из хранилищ, что определяется техническими и экономическими обстоятельствами. Другой подход в создании ПХГ - это резервирование газообразного топлива с использованием технологии сжижения. Сущность резервирования газа с использованием сжижения заключается в следующем. Периодически в магистрали имеется избыток газа в момент "провала" графика нагрузки электропотребления. Природный газ забирается из магистрали через систему осушки и очистки и подается на холодильную установку системы сжижения. После сжижения топливо (при отрицательной температуре около –150 °С и атмосферном давлении) подается в хранилище сжиженного природного газа (ХСПГ). В случае, когда располагаемый расход топлива в магистрали снизился ниже требуемого уровня или отсутствует вообще, для нужд топливоснабжения энергоустановки используется система резервирования. При этом сжиженный природный газ подогревается, переходя снова в газообразное состояние, и направляется на сжигание в энергоустановку. Поскольку для регазификации необходимо тепло, используются потоки сбросного тепла энергоустановки. Тепловая «централизация» этих потоков в процессе регазификации позволяет снизить тепловые сбросы энергоустановки в окружающую среду.

В целом взаимодействие ТЭС с окружающей средой характеризуется помимо выбросов золы с продуктами сгорания еще и тепловыми сбросами.

Системы охлаждения конденсаторов ТЭС существенно увлажняют микроклимат в районе станции, способствуют образованию низкой облачности, туманов, снижению солнечной освещенности, вызывают моросящие дожди, а в зимнее время - иней и гололед. С охлаждающей водой ТЭС сбрасывает в близлежащие водоемы большое количество тепла, повышающее температуру воды. Влияние подогрева на флору и фауну водоемов различно в зависимости от степени подогрева. Незначительный подогрев воды при её ускоренной циркуляции благоприятно сказывается на очистке водоёмов, поэтому сточные воды должны предварительно охлаждаться и подвергаться очистке. Уменьшение отрицательного влияния сброса тепла в водные бассейны может быть достигнуто за счёт организации водохранилищ-охладителей. В среднем на 1 кВт установленной мощности ТЭС необходимо 58 м2 поверхности водохранилища.

Для уменьшения безвозвратных потерь воды используют воздушно-конденсационные установки (вку), в которых охлаждение конденсата происходит в специальных теплообменниках конверторного действия за счёт теплообмена с воздушной, а не водной средой (препятствие для широкого использования ВКУ – это их высокая стоимость).

Атомные станции (АЭС) потенциально опасны как с точки зрения утилизации продуктов распада радиоактивного топлива, захоронение которых не обеспечивает полной защиты от экологической катастрофы, так и от крупных аварий (например, авария на Чернобыльской АЭС в 1984 году).

Одна из важнейших особенностей ядерной энергетики – отсутствие зависимости работы АЭС от расстояний до мест добычи ядерного топлива, что снимает проблему расположения станций в зонах запасов топлива и позволяет приблизить АЭС к потребителю (для средней по мощности атомной станции в течение года требуется около 100–150 тонн ядерного топлива). Это объясняется прежде всего тем, что количество энергии, высвобождающейся при использовании 1 кг горючего в ядерных реакторах, более чем в 106 раз дольше, чем при химических реакциях сжигания 1 кг наиболее калорийного органического топлива.

Эксплуатация атомных станций позволяет заметно снизить уровень загрязнения окружающей среды компонентами, характерными для работы тепловых станций – С0 2 , S0 2 , МО х, пылевидными частицами и т. д. Основными факторами загрязнения среды выступают радиационные показатели. Это радиация от охлаждающей воды, активированные пылевидные частицы, находящиеся в сфере воздействия излучения и попадающие через вентиляционные каналы за пределы станции. Кроме того, это проникающая радиация через корпус реактора и тепловое воздействие на воду системы охлаждения конденсационной части станции. Несомненно, что воздействие перечисленных факторов на среду определяется многими показателями, в том числе такими, как конструкция реактора, тип оборудования контроля и вентиляции, системы очистки отходов и их транспортировки.

Наибольшую опасность АЭС представляют аварии и неконтролируемое распространение радиации.

При эксплуатации АЭС существует также проблема теплового загрязнения. В расчете на единицу производимой энергии АЭС сбрасывает в окружающую среду больше тепла, чем ТЭС при аналогичных условиях. Расход охлаждаемой воды, в зависимости от мощности, составляет от 70–180 , что соответствует стокам таких рек, как Хопер или Южный Буг.

Гидравлические электростанции. При создании водохранилищ для ГЭС затопляются большие площади лесов, сельскохозяйственных угодий, памятников культуры, а в некоторых случаях требуется переселение целых населённых пунктов. В экстремальных ситуациях (при прорыве плотин) может быть нанесён значительный ущерб экономике регионов, существует также опасность затопления городов. С поверхности водохранилищ испаряется повышенное количество влаги, которое непосредственно сказывается на изменении климата регионов и земли в целом.

Рассмотрим проблемы экологического взаимодействия гидротехнических комплексов на окружающею среду.

Гидроэнергетические станции часто относят к энергоустановкам, использующим возобновляемые источники энергии. Однако по сравнению с другими видами природных ресурсов преобразование энергии воды в электрическую энергию приводит к значительным воздействиям на окружающую среду. Для гидростанций необходимо сооружать значительные водохранилища, что приводит к затоплению прилегающей территории. Чем более равнинный рельеф в районе сооружения ГЭС, тем большие территории попадают в зону затопления.

Влияние водохранилищ на локальные климатические условия носит двойственный характер - охлаждающего и отепляющего воздействия.

Одним из важных факторов, определяющих последствия воздействия водохранилищ на окружающую среду, является площадь поверхности водохранилища. Около 88% общего числа водохранилищ в нашей стране сооружены в равнинных условиях, используемые на ГЭС напоры достигают 15–25 м, а площадь зеркала акваторий - иногда и нескольких тысяч квадратных километров.

Существенным фактором воздействия на окружающую среду является засоление и ощелачивание плодородных земель в районах орошения в случае недостаточного дренажа, что приводит к потерям полезных земель.

Малоизученным последствием строительства плотин ГЭС является, по мнению некоторых геологов и сейсмологов, так называемая "наведенная сейсмичность" в зоне расположения мощных гидроузлов и больших по объему водохранилищ. По существующей гипотезе, дополнительные напряжения, создаваемые весом воды в акватории и непосредственно самой плотиной, способны нарушить равновесное состояние земной коры в этом районе. При наличии в нем ранее неизвестных геологических разломов освободившееся напряжение значительно превышает размеры "возмущающей" нагрузки от массы воды и гидросооружений. Так, например, в декабре 1967 года в Индии была полностью разрушена плотина Коупа высотой 103 м. Причиной катастрофы явилось землетрясение, эпицентр которого располагался непосредственно под телом плотины.

Комплексный подход к определению оптимального использования ГЭС в энергосистемах приводит к выводу о целесообразности внедрения нового типа гидростанций – гидроаккумулирующих электростанции (ТАЭС). Этот перспективный тип гидроэнергетических установок предназначен, прежде всего, для выравнивания неравномерности графика электропотребления и облегчения режимов эксплуатации электростанции других типов. В ночное время и в периоды выходных дней при снижении электропотребления промышленного сектора ГАЭС работают в насосном режиме на электроэнергии, вырабатываемой другими электростанциями. При этом аккумулируются гидроэнергетические ресурсы, так как вода из нижнего барьера водохранилища электростанции перекачивается в верхний. В период резкого роста электропотребления ГАЭС переходит в генераторный режим работы и реализует «накопленные» ресурсы. Использование ГАЭС ведет к экономии топлива в энергосистеме. При этом снижается проблема покрытия пиков графика нагрузки. Это особенно важно, так как с ростом единичных мощностей агрегатов ТЭС и АЭС резко ухудшились их маневренные характеристики. Поскольку использование ГАЭС позволяет в конечном итоге осуществить снижение потребления органического топлива в энергосистеме, то эти энергоустановки с полным основанием можно рассматривать как одни из возможных методов улучшения экологических характеристик энергооборудования.

Общее вредное влияние энергетических объектов:

Энергетические объекты являются источниками излучения электромагнитных полей, которые оказывают отрицательное влияние на здоровье людей (нормируемая напряжённость электромагнитного поля составляет 20кВ/м в течение 10 минут за сутки), создают помехи для телерадиовещания. Так, например, под ЛЭП 500кВ напряжённость поля составляет 10кВ/м, под ЛЭП 750кВ – 15кВ/м.

Энергоустановки являются также источниками шума.

Изъятие из пользования природных ресурсов, земли и воды.

Мероприятия по снижению отрицательного влияния энергосистем на окружающую среду:

· Для ТЭС – усовершенствование процессов сжигания топлива, очистку продуктов сжигания и увеличение высоты труб при их выбросе в атмосферу.

· Для ГЭС – снижения строительства на реках с высоким уровнем «подпора», создание рыбоохранных сооружений, уменьшение «зеркал» поверхности водохранилищ.

· Для АЭС – совершенствование конструкций энергоблоков, методов и объектов захоронения ядерных отходов.

· Использование альтернативных, экологически чистых и безопасных, способов получения лучения электрической энергии.

В рамках этого пособия автор не ставил задачу детальной характеристики воздействия отдельных отраслей промышленности и сельского хозяйства на окружающую среду. Однако считаем необходимым кратко охарактеризовать с этой точки зрения некоторые предприятия, в частности предприятия энергетики, которые являются обязательным звеном любой природно-промышленной системы.

Энергетика - основной движущий фактор развития всех отраслей промышленности, транспорта, коммунального и сельского хозяйства, база повышения производительности труда и благосостояния населения. У нее наиболее высокие темпы развития и масштабы производства. Доля участия энергетических предприятий в загрязнении окружающей среды продуктами сгорания органических видов топлива, содержащих вредные примеси, а также отходами низкопотенциальной теплоты значительна. От типа предприятий энергетики зависит степень этого влияния.

Комплексное влияние предприятий теплоэнергетики на биосферу в целом проиллюстрировано данными табл. 2.3.

Таблица 23

Комплексное влияние предприятий теплоэнергетики на биосферу

Технологический
		Почвы и грунт		Экосистемы и человек
Добыча нефти и газа	Углеводородное загрязнение при испарении и утечках	Повреждение или уничтожение почв при разведке и добыче топлива, передвижениях транспорта и т.п.; загрязнение нефтью, техническими химикатами, металлоломом и другими отходами	Загрязнение нефтью в результате утечек, особенно при авариях и добычах со дна водоемов; загрязнение технологически-ми химреагентами и другими отходами; разрушение водоносных структур в фунтах, откачка подземных вод, их сброс в водоемы	Разрушение и повреждение экосистем в местах добычи и при обустройстве месторождений (дороги, линии электропередач, водопроводы и т.п.); загрязнение при утечках и авариях; потеря продуктивности, ухудшение качества продукции; воздействие на человека в основном через биопродукцию	Загрязнение почв, загрязнение вод нефтью и химреагентами - гибель планктона и других групп организмов - снижение рыбопродуктив-ности - потеря потребительских или вкусовых свойств воды и продуктов промысла

Продолжение табл. 2.3

Технологический	Влияние				Примеры цепных реакций в биосфере
		Почвы и грунт		Экосистемы и человек
твердого	взрывных и других работах, продукты горения терриконов и т.п.	Разрушение почвы и грунтов при добыче открытыми методами (карьеры): просадки рельефа, разрушение грунтов при шахтных методах добычи	Сильное нарушение водоносных структур; откачка и сброс в водоемы шахтных, часто высокоми- нерализи- рованных, железистых и других вод	Разрушение экосистем или их элементов, особенно при открытых способах добычи; снижение продуктивности: воздействие на биоту и человека через загрязненные воздух, воду и пищу; высокая степень заболеваемости, травматизма и смертности при шахтных способах добычи
Транспортировка топлива	Загрязнение при испарении жидкого топлива, потерях газа, нефти, пылью от твердого топлива	Загрязнение при утечках, авариях, особенно нефтью	Загрязнение нефтью в результате потерь и при авариях	В основном через загрязнение вод и гидро- бионтов

Окончание табл. 23

	Влияние на элементы среды и живые системы
		Почвы и грунт		Экосистемы и человек	реакций в биосфере
Работа электро- станций на твердом	Основные поставщики углекислого газа, сернистого ангидрида, окислов азота, продуктов для кислых осадков, аэрозолей, сажи; загрязнение радиоактивными веществами, тяжелыми металлами	Разрушение и сильное загрязнение почв вблизи предприятий (техногенные пустыни); загрязнение тяжелыми металлами, радиоактивными веществами, кислыми осадками; отчуждение земель под землеотвалы, другие отходы	Тепловое загрязнение в результате сбросов подогретых вод; химическое загрязнение через кислые осадки и сухое осаждение из атмосферы; загрязнение продуктами вымывания биогенов и ядовитых веществ (алюминии) из почв и грунтов	Основной агент разрушения и гибели экосистем, особенно озер и хвойных лесов (обеднение видового состава, снижение продуктивности, разрушение хлорофилла, вымывание биогенов, повреждение корней и т.п.); эвтрофикация вод и их цветение; на человека влияет через загрязнение воздуха. воды, и продуктов питания; разрушение природы, строений, памятников и т.п.	Загрязнение воздуха продуктами горения, кислые осадки - гибель лесов и экосистем озер - нарушение круговоротов веществ, антропогенные сукцессии. Тепловое загрязнение вод - дефицит к испорола - эвтрофикация и цветение вод - усиление дефицита кислорода - превращение водных экосистем в болотные
Работа электростанций на жидком топливе и газе		То же, но в значительно меньших масштабах	Тепловое загрязнение, как для твердого топлива, остальное в значительно меньших масштабах	То же, но в значительно меньших масштабах

В теплоэнергетике источником массированных атмосферных выбросов и крупнотоннажных твердых отходов являются теплоэлектростанции, предприятия и установки паросилового хозяйства, т.е. любые предприятия, работа которых связана со сжиганием топлива. В качестве топлива на тепловых электростанциях используют уголь, нефть и нефтепродукты, природный газ и, реже, древесину и торф.

При сжигании твердого топлива в атмосферу поступают летучая зола с частицами недогоревшего топлива, сернистый и серный ангидриды, оксиды азота, некоторое количество фтористых соединений, а также газообразные продукты неполного сгорания топлива. Летучая зола в некоторых случаях содержит помимо нетоксичных составляющих и более вредные примеси. Так, в золе донецких антрацитов в незначительных количествах содержится мышьяк, а в золе Экибастузского и некоторых других месторождений - свободный диоксид кремния, в золе сланцев и углей Канско-Ачинского бассейна - свободный оксид кальция. Уголь - самое распространенное ископаемое топливо на нашей планете. Специалисты считают, что его запасов хватит на 500 лет. Кроме того, уголь распространен по всему миру более равномерно и он более экономичен, чем нефть. Из угля можно получить синтетическое жидкое топливо. У этого топлива есть одно неоспоримое преимущество - у него выше октановое число, что делает его экологически более чистым.

При энергетическом использовании торфа имеет место ряд отрицательных последствий для окружающей среды, которые возникают из-за добычи торфа в широких масштабах. К ним, в частности, относятся нарушения режима водных систем, изменение ландшафта и почвенного покрова в местах торфодобычи, ухудшение качества пресной воды местных источников и загрязнение воздушного бассейна, резкое ухудшение условий существования животных. Значительные экологические трудности возникают и в связи с необходимостью перевозки и хранения торфа.

При сжигании жидкого топлива (мазутов) с дымовыми газами в атмосферный воздух поступают: сернистый и серный ангидриды, оксиды азота, соединения ванадия, соли натрия, а также вещества, удаляемые с поверхности котлов при чистке. С экологической точки зрения жидкое топливо более приемлемо. При его использовании полностью отпадает проблема золоотвалов, которые занимают значительные

территории, исключают их полезное использование и являются источником постоянных загрязнений атмосферы в районе станции из-за уноса части золы ветрами. В продуктах сгорания жидкого топлива отсутствует летучая зола.

При сжигании природного газа существенным загрязнителем атмосферы являются оксиды азота. Однако выброс оксидов азота при сжигании на ТЭС природного газа в среднем на 20% ниже, чем при сжигании угля. Это объясняется не свойствами самого топлива, а особенностями процесса сжигания. Коэффициент избытка воздуха при сжигании угля ниже, чем при сжигании природного газа.

Наряду с газообразными выбросами теплоэнергетика производит огромные массы твердых отходов, к которым относятся остатки углеобогащения, зола и шлаки.

Отходы углеобогатительных фабрик содержат 55-60% двуокиси кремния, 22-26% трехокиси алюминия, 5-12% трехокиси железа, 0,5-1% окиси кальция, 4-4,5% двуокиси калия и двуокиси натрия и до 5% углерода. Они поступают в отвалы, которые пылят, дымят и резко ухудшают состояние атмосферы и прилегающих территорий.

Основную часть выбросов теплоэлектростанций составляет углекислый газ - порядка 1 млн тонн. Со сточными водами тепловой электростанции ежегодно удаляется 66 т органических веществ, 82 т серной кислоты, 26 т хлоридов, 41т фосфатов и почти 500 т взвешенных частиц. Зола электростанций часто содержит повышенные концентрации тяжелых, редкоземельных и радиоактивных веществ.

Если учесть, что подобная электростанция активно работает несколько десятилетий, то ее воздействие на окружающую среду вполне можно сравнить с действием вулкана. Но если последний обычно выбрасывает продукты извержений в больших количествах разово, то электростанция делает это постоянно. За десятки тысячелетий вулканическая деятельность не смогла сколько-нибудь заметно повлиять на состав атмосферы, а хозяйственная деятельность человека за какие-то 100-200 лет обусловила огромные изменения за счет сжигания ископаемого топлива и выбросов парниковых газов разрушенными и деформированными экосистемами.

Коэффициент полезного действия теплоэнергетических установок составляет всего 30-40%, т.е. большая часть топлива сжигается впустую. Полученная энергия, в свою очередь, тем или иным способом превращается в тепловую, помимо химического в биосферу поступает и тепловое загрязнение. Отходы энергетических объектов в виде газовой, жидкой и твердой фазы распределяются на два потока: один вызывает глобальные изменения, а другой - региональные и локальные. Таким образом, энергетика и сжигание ископаемого топлива являются источником основных глобальных изменений в биосфере.

Особое место среди предприятий энергетики занимают гидроэлектростанции (ГЭС). Важнейшая особенность гидроэнергетических ресурсов но сравнению с топливно-энергетическими - их непрерывная возобновляемость. Отсутствие потребности в топливе для ГЭС определяет низкую себестоимость получаемой электроэнергии. Поэтому сооружению ГЭС, несмотря на значительные удельные капиталовложения на 1 кВт энергии и продолжительные сроки строительства, придавалось и придается большое значение, особенно когда это касается энергоемких производств.

Несмотря на относительную дешевизну энергии, доля гидроэнергоресурсов в общем балансе постепенно снижается, что связано, в основном, с большой территориальной емкостью равнинных водохранилищ и мощным воздействием на экосистемы. Комплексное воздействие предприятий гидроэнергетики на окружающую среду проиллюстрировано данными табл. 2.4.

Как уже говорилось, одной из важнейших причин уменьшения доли энергии, получаемой на ГЭС, является мощное воздействие всех этапов строительства и эксплуатации гидросооружений на окружающую среду. Одним из наиболее неблагоприятных воздействий на окружающую среду является отчуждение значительных площадей пойменных плодородных земель под водохранилища. Значительные площади земли вблизи водохранилищ испытывают подтопление в результате повышения уровня фунтовых вод. Эти земли, как правило, переходят в категорию заболоченных. В равнинных условиях подтопленные земли могут составлять 10% и более от затопленных. Уничтожение земель и, следовательно, экосистем происходит также в результате их разрушения водой при формировании береговой линии. Эти процессы обычно протекают десятилетиями, имеют следствием переработку больших масс почвогрунтов, загрязнение вод, заиление водохранилищ. Таким образом, строительство водохранилищ вызывает нарушение гидрологического режима рек, свойственных им экосистем и видового состава населения водоемов.

Таблица 2.4

Комплексное воздействие предприятий гидроэнергетики на окружающую среду

Технологический процес	Влияние на элементы среды и живые системы				Примеры цепных реакций в биосфере
				Экосистемы
				и человек
тельство	Разрушение почв и грунтов на стройплощадках, подъездных путях, хозяйственных объектах и т.п.; перемещение больших масс грунтов, особенно при строительстве плотин и обваловании водохранилищ	Аэрозольное загрязнение продуктами разрушения почв, стройматериалами (особенно цементом); Химическое загрязнение в небольших объемах, в основном от работы техники, предприятий	Некоторое нарушение режима и загрязнение в местах строительства (обводные каналы и т.п.)	Частичное разрушение экосистем и их элементов (растительности, почв), фактор беспокойства для животных, интенсивный промысел и т.п.; влияние на человека в основном через изменение среды и социальные факторы	Текущая вода (река) -водохранилище (накопление химических веществ (эвтрофикация) плюс тепловое загрязнение) - зарастание водоема (цветение, обогащение органикой - обескислороживание - превращение экосистемы транзитного типа в аккумулятивно-за-стойную - порча воды - болезни рыб - потеря пищевых или вкусовых свойств воды и продуктов промысла

Продолжение табл. 2.4

		на элементы среды и живые системы
				Экосистемы
				и человек	в биосфере
	То же, что и при затоплении, плюс многолетнее разрушение береговой линии (абразия); формирование новых типов почв в прибрежной зоне	Повышение влажности, понижение температур, туманы, местные ветры; часто неприятный запах от гниения органических остатков	Загрязнение в результате стоков с водосборов и разложения больших масс органики, почв, растительных остатков, древесины и т.п.; образование фенолов, накопление биогенов и других веществ; усиленное прогревание, особенно мелководий (тепловое загрязнение); эвтрофикация, цветение, потеря кислорода; накопление тяжелых металлов. ила, радиоактивных и других веществ, порча воды

Окончание табл. 2.4

Техно-логический		на элементы среды и живые системы			Примеры цепных реакций в биосфере
		Почвы и грунт		Экосистемы и человек
Заполнение	Уход под воду плодородных пойменных земель (затопление), подъем вод в прибрежной зоне (подтопление, заболачивание); в горных условиях такие явления выражены в меньшей степени	Дополнитель-ное испарение с чаши водо-хранилища	Смена текущих вод на застойные, неизбежное загрязнение водохранилищ быстрорастворимыми или взмучиваемыми веществами при заполнении и формировании берегов	Полное уничтожение сухопутных экосистем (сведение лесов или их гибель от подтопления, часто оставление всей биомассы в зоне затопления), смена прибрежных экосистем; неизбежное переселение людей из зоны затопления, социальные издержки	Давление водных масс на ложе водохранилищ - интенсификация сейсмических явлений

В водохранилищах резко усиливается прогревание вод, что способствует потере кислорода, "цветению" и другим процессам, связанным с тепловым загрязнением. Тепловое загрязнение, накопление биогенных веществ создает условия для зарастания водоемов и интенсивного развития водорослей, в том числе и ядовитых сине-зеленых. По этим причинам, а также вследствие медленной обновляемости вод снижается их способность к самоочищению.

Ухудшение качества воды ведет к гибели многих ее обитателей. Возрастает заболеваемость рыбного стада, особенно поражаемость гельминтами. Снижаются вкусовые качества рыбы.

Нарушаются пути миграции рыб, разрушаются кормовые угодья, нерестилища. Например, Волга во многом потеряла свое значение как нерестилище для осетровых Каспия после строительства на ней целого каскада ГЭС.

В результате 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. Накопление токсичных веществ делает невозможным использование территорий, занимаемых водохранилищами, после их ликвидации.

Водохранилища заметно изменяют климат региона, оказывая влияние на атмосферные процессы. Испарение с поверхности водохранилищ превышает испарение с такой же поверхности суши в десятки раз. С повышением испарения понижается температура воздуха, увеличивается количество туманов. Различие тепловых балансов водохранилищ и прилегающей суши обусловливает формирование местных ветров типа бризов. Все сопутствующие этому явления способствуют смене экосистем, что приводит к необходимости в ряде случаев менять направление сельскохозяйственного производства.

Ядерная энергетика в настоящее время может рассматриваться как наиболее перспективная. Это связано как с относительно большими запасами ядерного топлива, так и со щадящим воздействием на окружающую среду. К преимуществам также относится возможность строительства АЭС, не привязываясь к месторождениям ресурсов, поскольку их транспортировка не требует существенных затрат в связи с малыми объемами. Известно, что 0,5 кг ядерного топлива позволяет получить столько же энергии, сколько сжигание 1000 т каменного угля.

Известно также, что процессы, лежащие в основе получения энергии на АЭС (реакции деления ядер атомов) гораздо более опасны, чем процессы горения. Именно поэтому ядерная энергетика впервые в истории развития промышленности реализует принцип максимальной безопасности при максимально возможной производительности.

Многолетний опыт работы АЭС во всех странах показывает, что они не оказывают заметного влияния на окружающую среду в нормальных условиях эксплуатации. Атомная энергетика по всем значимым показателям имеет преимущества по сравнению с энергетикой на органическом топливе (табл. 2.5).

При нормальной работе АЭС выбросы радиоактивных элементов в окружающую среду крайне незначительны. В среднем они в 2-4 раза меньше, чем от ТЭС аналогичной мощности.

Таблица 2.5

Воздействие электростанций на окружающую среду в зависимости от используемого топлива

К моменту аварии на Чернобыльской АЭС (май 1986 г.) 400 энергоблоков, работавших в мире и дававших более 17% электроэнергии, увеличили природный фон радиоактивности не более, чем на 0,02%. После 1986 г главную экологическую опасность АЭС стали связывать с возможностью аварии. Такая возможность невелика, но она не исключается.

В результате аварии на Чернобыльской АЭС радиоактивному заражению подверглась территория в радиусе более 2000 км, охватившая более 20 государств. В пределах бывшего СССР пострадало 11 областей, где проживало 17 млн человек. Общая площадь загрязненных территорий превысила 8 млн га или 800 000 км 2 .

После Чернобыльской аварии во многих государствах по требованию общественности были временно прекращены или свернуты программы строительства АЭС, однако атомная энергетика продолжала развиваться в 32 странах. Возрастающая потребность в энергии развивающейся промышленности и сельского хозяйства, крайне опасные воздействия на атмосферу двуокиси углерода и других вредных для окружающей среды и человека продуктов горения органического топлива являются мощным стимулом для совершенствования имеющихся и разработки современных способов повышения безопасности АЭС на этапах строительства, ввода в действие и эксплуатации.

Строительство АЭС должно осуществляться на расстоянии 30-35 км от крупных городов. Участок должен хорошо проветриваться, во время наводка не затопляться. Вокруг АЭС предусматривают место для санитарно-защитной зоны, в которой запрещается проживание населения.

Главная задача в проблеме обеспечения безопасности АЭС состоит в том, чтобы надежно локализовать осколки деления и продукты их радиоактивного распада как при нормальной эксплуатации, так и при возможных авариях, связанных с повреждением оборудования, неисправностями в системе управления, ошибочными действиями обслуживающего персонала или стихийными бедствиями.

В общих случаях таких барьеров обычно четыре, последний из которых (четвертый) - это специальные защитные оболочки, исключающие загрязнение атмосферы при разуплотнении корпуса реактора или контура циркуляции теплоносителя. Защитные оболочки - это сплошные железобетонные или металлические сооружения, рассчитанные на снижение давления, удержание радиоактивного пара и улавливание радиоактивных продуктов в случае максимальной проектной аварии. На АЭС с водяным теплоносителем основной источник радиоактивности - вода первого контура, в которую проникают осколки деления и активированные продукты коррозии конструкционных материалов. Поэтому все радиоактивное оборудование АЭС должно быть окружено биологической защитой, снижающей мощность нейтронного и гамма-излучения до допустимого уровня.

Низкие уровни радиоактивных выбросов обеспечиваются совершенной технологией фильтрации. Радиоактивные газы направляются в систему очистки, состоящую из аэрозольных, угольных фильтров и газгольдеров, где они выдерживаются до полного распада короткоживущих радионуклидов и только затем сбрасываются в атмосферу. В месте выброса газов постоянно производится измерение их количества и радиоактивности. Радиационная обстановка контролируется на различных удалениях в радиусе до 60 км от АЭС. Служба внешней дозиметрии на всех постах проводит отбор проб воздуха, почвы, воды, растительности и т.д.

На АЭС предусматриваются меры для полного исключения сброса сточных вод, загрязненных радиоактивными веществами. В водоемы разрешается отводить только строго определенное количество очищенной воды с концентрацией радионуклидов, не превышающей допустимый уровень для питьевой воды. В расчете на единицу производимой энергии АЭС сбрасывает в окружающую среду больше теплоты, чем ТЭС при аналогичных условиях. Поэтому для уменьшения степени энергетического загрязнения биосферы для АЭС большое значение имеет разработка методов эффективного использования сбросной теплоты.

Оценивая перспективы развития мировой атомной энергетики, большинство авторитетных международных организаций, связанных с исследованием глобальных топливно-энергетических проблем, предполагает, что после 2010-2020 гг. в мире вновь возрастет потребность в широком строительстве АЭС. По реалистическому варианту прогнозируется, что в середине XXI в. около 50 стран будут располагать атомной энергетикой. При этом предполагается, что к 2020 г. общая установленная электрическая мощность возрастет почти вдвое - до 570 ГВт, а к 2050 г. - до 1100 ГВт.

ЛЕКЦИЯ. Тема: Экологические проблемы энергетики

1. Источники энергии.

2. Экологические проблемы традиционной энергетики.

3. Альтернативные источники энергии.

4. Энергосбережение.

Источники энергии

Основой развития цивилизации является энергетика. От ее состояния зависят темпы научно-технического прогресса, интенсификации производства и жизненный уровень людей.

Источники энергии, используемые для производства энергии, разделяют на возобновляемые и не возобновляемые .

К не возобновляемым источникам энергии относят ископаемое топливо: уголь, нефть, газ, торф, горючие сланцы и ядерную энергию деления урана и тория.

Возобновляемые источники энергии: энергия солнца, ветра, геотермальная энергия, гидроэнергия рек, разные виды океанической энергии (морских волн, приливов и отливов, разницы температур воды и др.).

Возобновляемые источники неисчерпаемы и их использование не нарушает тепловой баланс Земли.

Использование не возобновляемых источников энергии приводит к повышению температуры на Земле, истощению этих ресурсов, загрязнению окружающей среды.

Экологические проблемы традиционной энергетики

Основным способом получения энергии на сегодня является сжигание угля, нефти (мазута), природного газа, горючих сланцев на тепловых станциях (ТЭС) . Примерно 70% электроэнергии вырабатывается на ТЭС. Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) кроме электрической электроэнергии вырабатывают тепловую энергию в виде подогретой воды и пара.

В мировом масштабе гидравлические станции (ГЭС) обеспечивают получение около 7% электроэнергии.

Атомные электростанции (АЭС) вырабатывают около 20% электроэнергии, причем в ряде стран она является преобладающей (Франция ~ 74%, Бельгия ~ 61%, Швеция ~ 45%).

Воздействие тепловой энергетики на окружающую среду

Влияние тепловой энергетики на окружающую среду зависит от вида используемого топлива. Наиболее чистым топливом является природный газ, далее следуют нефть (мазут), каменный уголь, бурый уголь, сланцы.

В результате работы ТЭС в связи с недостаточной очисткой топочных газов и сжиганием низкосортного топлива, в атмосферу поступают различные газообразные загрязнители : основные из них: угарный газ (СО), углекислый газ (СО 2) , оксиды азота (NO, NO 2), углеводороды (C m H n). а также высокотоксичное вещество бензапирен. ТЭС, работающие на угле, являются также источником выбросов диоксида серы (SO 2). Поступление загрязнителей в атмосферу вызывает массу экологических проблем (парниковый эффект, смоги, кислотные дожди, нарушение озонового слоя и др.).

При сжигании угля образуются также зола и шлаки, для складирования, которых требуются огромные территории земель . Зола и шлак в некоторых случаях содержат в своем составе, кроме нетоксичных составляющих, тяжелые металлы, радиоактивные элементы , которые разносятся ветром и накапливаются на прилегающей территории.

Большие объемы воды расходуются на ТЭС на охлаждение агрегатов.

ТЭС является источником теплового загрязнения . Вода, используемая для охлаждения агрегатов, проходит охлаждение в градирнях, прудах–охладителях и зачастую недостаточно охлажденная, сбрасывается в водные объекты, обусловливая их тепловое загрязнение. Выбросы большого количества тепла и углекислого газа способствуют повышению температуры на Земле.

Значительные территории земель отводятся при добыче угля для складирования пустой породы. Отвалы пустых пород пылят, часто самовозгораются и являются источников выбросов в атмосферу продуктов их горения.

Воздействие ядерной энергетики на окружающую среду

Ядерная энергетика до недавнего времени рассматривалась как наиболее перспективная.

Первая АЭС была введена в эксплуатацию в Обнинске под Москвой в 1954 году. Мощность ее составляла 5000 квт. В середине 80-х годов в мире насчитывалось более 400 АЭС. Основными преимуществами атомной энергетики, по сравнению с тепловой, является меньший объем потребляемого топлива и отсутствие постоянных выбросов в атмосферу продуктов сгорания.

За 30 лет существования АЭС в мире произошло три больших аварии: в 1957 г. – в Великобритании; в 1979 г. в США и особенно в 1986 г. на Чернобыльской АЭС (крупнейшая катастрофа в мире).

Во время аварии в Чернобыле в атмосферу поступило около 450 типов радионуклидов. Наиболее распространенные радионуклиды: короткоживущие йод – 131 и долгоживущие – стронций-90, цезий-131, усваиваемые живыми организмами. Искусственный элемент плутоний, который образуется в реакторах АЭС, наиболее токсичное вещество, созданное человеком.

После Чернобыльской катастрофы главную опасность АЭС стали связывать с возможностью аварий . Отдельные страны приняли решение о полном запрете на строительство АЭС. В их числе Бразилия, Швеция, Италия, Мексика.

Топливно-энергетический комплекс АЭС включает добычу урановой руды, выделение из нее урана (обогащение), производство ядерного топлива, производство энергии на АЭС, обработку, транспортировку и захоронение радиоактивных отходов.

Радиоактивные отходы образуются на всех стадиях топливно-энергетического цикла и требуют специальных методов обращения с ними. Наиболее опасным является отработанное в реакторе топливо. В процессе выгорания ядерного топлива выгорает лишь 0,5 – 1,5%, остальную массу составляют радиоактивные отходы. Часть их подвергается переработке, основная же масса – захоронению. Технология захоронения очень сложная и дорогостоящая.

АЭС является источником теплового загрязнения . На единицу выпускаемой продукции, на АЭС в атмосферу выбрасывается в 2 – 2,5 раза больше тепла, чем на ТЭС. Объем подогретых вод на АЭС также значительно больше.

Срок эксплуатации АЭС составляет около 30 лет. Значительные затраты требуются для вывода АЭС из эксплуатации . Основное решение этого вопроса заключается в устройстве саркофага над ними и дальнейшего обслуживания его в течение длительного времени.