Воздействие энергетических объектов на окружающую водную среду

ПЛАН ВВЕДЕНИЕ ....................... . ................................................ ...................... ........... . Воздействие ТЭС на водную среду..................... . ............ .... .. ................... ....... 4 2. Влияние АЭС на водную среду ......... . ............. ....... ........... ................... ........ .... 6 3. Взаимодействие ГЭС и окружающей водной среды .... .. ...... ............... . ..... ..... 8 ВЫВОДЫ ......................................................................... ....................... ............ 10 И спользованн ая литератур а....................... ......... . ............. .... .................... . ....... 1 2 В ВЕДЕНИЕ Энергетичес кие объекты являются наиболее опасными антропогенными загрязнителями окружающей природной среды, в том числе и для водной. Воздействие энергетики на окружающую водную среду обобщенно сводится к следующему: p водопотребление и во допользование, обуславливающее изменение водного баланса и качества в оды; p выпаден ие на поверхность в виде твердых частиц и жидких растворов продуктов выб росов в атмосферу, в том числе кислот и кислотных окислов, металлов и твер дых соединений , канцерогенны х и радиоактивных веществ ; p выбросы твердых и жидких ради оактивных отходов, включая отходы добычи и обогаще ния, урановых руд; p выбросы т еплоты, следствием которых могут быть постоянное или локальное повышен ие температуры в водоеме, временное повышение температуры, изменение ус ловий ледостава, зимнего гидрологического режима, изменений условий па водков, изменение распределений осадков, испарений, туманов, местное пот епление водного бассейна; p создание водохранилищ в долинах рек или с использованием естественного рельефа поверхности, а также создание искусственных прудов охладителей, что выз ывает изменение качественного и количественного состава речного стока , изменение гидрологии водного бассейна, увеличение давления на дно, про никновение влаги в разломы коры и изменение сейсмичности, изменение усл овий рыболовства, развитие планктона и водной раст ительности, изменение микроклимата, условий отдыха, бальнеологических и других факторов водной среды, подтопления и заболачивания территорий, берегообрушение, перенос населенных пунктов; p воздейст вие сбросов, выносов и изменение характера взаимодействия водных бассе йнов с сушей на структуру и свойства континентальных шельфов. Необходимо т акже заметить, что примесные загрязнения могут суммарно воздействоват ь на естественный круговорот между гидро-, лито- и атмосферой. В данном реферате будут рассмотрены все виды воздействия энергетическ их объектов на окружающую водную среду, а именно воздействие на водную с реду атомных, гидравлических и теплоэлектростанций. Такие объекты энер гетики как линии электропередач и электрические подстанции, а также теп лотрассы непосредственного воздействия на водную среду не оказывают. Воздействи е ТЭС на водную среду Из всех типов электростанций наибольшее отрицательное воздействие на окружающую ср еду (ОС) оказывают ТЭС. В качестве основных факторов воздействия можно на звать следующие: · добыча топлива (созда ние шахт и образование терриконов), его переработка и транспортировка; · изъятие те рриторий; · загрязнен ие газообразными, жидкими и твердыми отходами; · тепловое загрязнение воздушной и водной среды; · шумовое загрязнение и другие. Воздействие ТЭС на водную среду проявляется в таких основных моментах: а) сливы жидких загрязняющих веществ (ЗВ) в водные объекты; б) оседание на поверхности водоемов твердых частиц (например, мелкодиспе рсная угольная пыль) при их выбросах в атмосферу; в) попадание в водный объект ЗВ с осадками, выпадение кислотных осадков; г) тепловое загрязнение водоемов. Особую группу вод, используемых ТЭС, составляют охлаждающие воды, забира емые из водоемов на охлаждение поверхностных теплообменных аппаратов – конденсаторов паровых турбин, водо-, масло-, газо- и воздухоохладителей . Эти воды вносят в водоем большое количество тепла. Из конденсаторов тур бин отводится приблизительно до двух третей всего количества тепла. Из к онденсаторов турбин отводится приблизительно до двух третей всего кол ичества тепла, получаемого при сгорании топлива, что намного превосходи т сумму тепла, отводимого от других охлаждаемых теплообменников. Поэтом у с охлаждением конденсаторов связывают обычно так называемые «теплов ые загрязнения» водоемов сбросными водами ТЭС и АЭС. О количестве тепла, отводимого с охлаждающей водой отдельных электростанций можно судить по установленным энергетическим мощностям. Средний расход охлаждающей ся воды и количество отводимого тепла, приходящегося на 1000 МВт мощности, с оставляют для ТЭС соответственно 30 м 3 /с и 4500 ГДж/ч, а для АЭС с турбинами насыщенного пара среднего дав ления – 50 м 3 /с и 7300 ГДж/ч. Горячая вода охлаждается в градирнях. Затем подогретая вода возвращает ся в водную среду. В результате сброса подогретых вод в водные объекты пр оисходят неблагоприятные процессы, приводящие эвтрофикации водоема, с нижению концентрации растворенного кислорода, бурное развитие водорос лей, сокращения видового разнообразия водной фауны. В качестве примера п одобного воздействия ТЭС на водную среду можно привести такое: В Харьков ской области ТЭС города Эсхар сбрасывает подогретые воды в реку Северск ий Донец, участок реки, подверженный влиянию данной ТЭС, ощущает все выше перечисленные негативные процессы. Допустимые по нормативным документам пределы подогрева воды природных водоемов составляет: на 3 С летом а на 5 С зимой. Необходимо также сказать о том, что тепловое загрязнение приводит также к изменению микроклимата. Так, вода, испаряющаяся из градирен, резко повы шает влажность окружающего воздуха, что в свою очередь приводит к образо ванию туманов, облаков и др. Кроме конденсаторов турбогенераторов, потребителями охлаждающей воды являются маслоохладители. Основные потребители технической воды (сист емы золо- и шлакоудаления, химводоочистки, охлаждения и промывки оборудо вания) потребляют около 75 общего расхода воды. В то же время именно эти пот ребители воды являются основными источниками примесного загрязнения. При промывке поверхностей нагрева котлоагрегатов серийных блоков ТЭС мощностью 300 МВт образуется до 1000 м 3 разбавленных растворов соляной кислоты, едкого натра, аммиак а, солей аммония, железа и других веществ. Отметим также и сложность проблемы золошлаковых отвалов. Помимо того, чт о под эти отвалы изымаются значительные площади земель пригодных для се льскохозяйственного использования, изменяются природные ландшафты, но также возникает возможность загрязнения подземных и поверхностных во д. Под действием атмосферных осадков из золошлаковых отходов могут вымы ваться соединения твердых металлов, серы и попадать в почву и водные объ екты. Влияние АЭС н а водную среду Главное различие между ТЭС и АЭС заключается в том, что в схеме последней вместо котла, работающего на органическом топливе , имеется атомный реактор, а также парогенератор особой конструкции. Ост альное оборудование, а, следовательно, и воздействие этой части АЭС на ОС, не отличается от оборудования ТЭС. В схемах АЭС предусматриваются необходимые устройства для сбора актив ных веществ и удаления их в виде газообразных, жидких или твердых отходо в. Жидкие отходы содержат радиоактивные изотопы стронция, цезия, водород а и других элементов. Суммарное расчетное значение радиоактивности жид ких отходов блока АЭС с легководным реактором мощностью 1000 МВт составляе т около 10 12 c -1 (30 Ки/год по продуктам деления). Радиоактивность отходов у разных АЭС отличается н а несколько порядков, но в подавляющем большинстве случаев не превышает предельно допустимые уровни (ПДУ). Систематические наблюдения за воздействием АЭС на водную среду при нор мальной эксплуатации не обнаружили существенных изменений естественн ого радиоактивного фона. При установленных допустимых уровнях воздейс твия ядерной энергетики на гидросферу и существующих методах контроля сбросов действующие типы ядерных энергетических установок не представ ляют собой угрозы нарушения локальных и глобальных равновесных процес сов в гидросфере и ее взаимодействия с другими составляющими географич еской оболочки Земли. Все другие виды воздействий АЭС на водную среду не связанные с радиоакти вностью (влияние системы водоснабжения, подводящих и отводящих каналов, фильтров), качественно не отличаются от аналогичных воздействий ТЭС. Осн овное тепловыделение АЭС в окружающую среду, как и на ТЭС, происходит в ко нденсаторах паротурбинных установок. Однако удельные тепловыделения в охлаждающую воду у АЭС больше, чем у ТЭС, вследствие значительного удель ного расхода пара. Это определяет большие удельные расходы охлаждающей воды. В связи с чем почти на всех новых АЭС предусматривается установка г радирен, в которых теплота отводится непосредственно в атмосферу. Затем охлаждающая вода поступает в пруды-охладители. Это водоемы обособленно го водопользования, предназначенные для обеспечения замкнутой системы водоснабжения АЭС. Для АЭС также остро стоит проблема захоронения радиоактивных отходов. Э та проблема может затрагивать как гидросферу, так и другие оболочки Земл и. Взаимодейст вие ГЭС и окружающей водной среды. Всего несколько десятилетий назад широкое распрос транение получила точка зрения о том, что ГЭС не могут отрицательно влия ть на ОС, поскольку при их эксплуатации практически полностью отсутству ет загрязнение атмосферы. Безусловно, получение электроэнергии на ГЭС и меет массу преимуществ, такие как экономия органического топлива и неис черпаемость гидроресурсов. Однако со временем стало ясно, что при строительстве и эксплуатации ГЭС окружающей природной среде, а именно водной, наносится существенный уще рб. Для работы ГЕС необходимо строительство водохранилищ. В принципе, эт о позволяет обеспечивать водой маловодные районы (например, Каховское в одохранилище через Северокрымский канал снабжает Керчь, Феодосию и час тично другие регионы Крыма). Однако именно водохранилища и являются главным бедствием, большую част ь их составляют мелководья. Площади мелководий особенно велики при заре гулировании равнинных рек, например, у водохранилищ Днепровского каска да. Вода мелководий интенсивно прогревается солнцем, что в совокупности с поступлением биогенных веществ создает благоприятные условия для ра звития сине-зеленых водорослей и других эвтрофикационных процессов. Пр и создании водохранилищ затапливается территория, равная площади его з еркала. Для аккумулирования 1 км 3 воды в водохранилищах, сооружаемых на равнинных реках, площад ь затопления составляет порядка 300-320 км 2 , на горных реках – порядка 80-100 км 2 . Поэтому развитие гидроэнергетики предпочтительней вест и в горной местности. В результате фильтрации воды в борта водохранилища вокруг него формируется обширная зона подтопления, почти равная по площ ади зеркалу водохранилища. Волновые явления вызывают переработку бере гов и их обрушение, что увеличивает площади мелководий. Мелководья и под топление способствует заболачиванию территорий, прилегающих к водохра нилищу. При сооружении ГЭС происходит перераспределение стока реки, измеряетс я ее уровень, а также волновой, термический и ледовый режимы. Скорости теч ения реки уменьшаются в десятки раз. В отдельных частях водохранилища во зникают застойные зоны. Изменяется тепловой режим в нижнем бьефе водохр анилища в осеннее-зимний период за счет поступления из верхнего бьефа бо лее теплой воды, нагретой в водохранилище за лето. Эти отклонения от есте ственных условий распространяются на сотни километров от плотины ГЭС. Н аблюдаются существенные изменения гидрохимического и гидробиологиче ского режимов водных масс. В верхнем бьефе массы воды насыщаются органич ескими веществами, поступающими с речным и поверхностны стоком, сточным и водами, а также вымываемыми из затопленных почв. Под давлением огромных масс воды, накопленных в водохранилищах, нередко происходят просадки земной поверхности, сопоставимые с землетрясениям и силой до 2-3 баллов. В результате изменения русловых режимов в водохранил ищах оседают наносы. Зарегулирование речного стока отражается на состо янии морской среды. Губительным для Азовского моря оказалось зарегулир ование стока рек Дона и Кубани. Сооружение Цимлянского (на Дону) и Краснод арского (на Кубани) водохранилищ уменьшило поступление речного стока в А зовское море примерно на 30%, что привело к снижению уровня моря на 70 см. Черн оморская вода с соленостью 14-17 о / оо хлынула в акват орию Азовского моря, соленость которого составляла 7-11 о / оо . Постепенное изменение солености Азовского моря привело к ис чезновению его многочисленного и разнообразного рыбного населения. Эт ому способствовали также неоправданно высокие квоты ежегодного улова рыбы и загрязнение акватории Азовского моря сбросными водами рисовых п лантаций, другими сточными водами, сбросами судов. В результате в течени и 15-20 лет рыбные запасы моря оказались практически исчерпанными. ВЫВОДЫ Энергетические объекты являются одними из наиболе е опасных антропогенных источников загрязнения окружающей природной с реды и дают основное количество загрязняющих веществ, попадающих в прир одные среды. Окружающая водная среда не является исключением и по объема м воздействия на гидросферу энергетические объекты являются первым не гативным фактором влияния. Наибольшее неблагоприятное воздействие на водные объекты проявляют ги дроэлектростанции, хотя их воздействие на атмосферу минимально. Основн ые экологические проблемы, связанные с эксплуатацией ГЭС – затоплени е огромных территорий, заболачиван и е , изменению морфометрических, ги дрофизических, гидрохимических , токсикологических, гидробиологических и других параметров водных объектов . Основное воздействие ТЭС, так же как и АЭС, сводится к изменению термичес кого режима водного объекта путем неконтролированного сброса подогрет ых вод. Это приводит к изменению микроклимата, зацветани ю водоемов, сокращению вид ового ра знообразия водной фауны и другим сопутствующим неблагоприятным процес сам. Воздействие ТЭС на водную среду также проявляется в сливах жидких загря зняющих веществ (ЗВ) в водные объекты, оседании на поверхности водоемов т вердых частиц (например, мелкодисперсная угольная пыль) при их выбросах в атмосферу и попадание в водный объект ЗВ с осадками, а также при вымыван ии ЗВ из золошлаковых отвалов, выпадение кислотных осадков. Все это химическое загрязнение приводит к ухудшению качества вод ы, и как следствие – может в дальнейшем приводить к негативным последст виям на уровне экосистемы. Что касается АЭС , т о особенностью их э ксплуатаци и является риск радиоактивного загрязнения пр иродной среды , в том числе и водной . И хотя наблюдения за воздействием АЭС на водную среду не обнаружили суще ственных изменений естественного радиоактивного фона, тем не менее, это не умаляет опасности, связанной с неизбежным образованием жидких радио активных отходов и необходимостью их хранения, захоронения или утилиза ции. И хотя на данный момент АЭС наносят меньший ущерб во дной среде, чем ГЭС и ТЭС потенциальный опасность их несомненно огромнее . Объекты энергетики, являясь наиболее опасными с экологической точки зр ения, оказывают отрицательное влияние на водную среду, приводя к нарушен ию процессов самовосстановления, ухудшая токсикологические, гидрохими ческие и гидробиологические показатели водных объектов. Это снижает ка чество воды, и ухудшает ее питьевую ценность. Уменьшение влияния энергетической промышленности на биосферу в целом, так же как и на ее водную оболочку, путем снижения объемов деятельности н а данном этапе развития общества мне представляется невозможным. Поэто му задача экологов сейчас – это поиск путей оптимизации энергетики: пов ышение эффективности использования топлива на АЭС и ТЭС, а также снижени е воздействия на ОС. Что касается гидроэнергетики, которая привносит зна чительный вклад в ухудшение водной среды, то, на мой взгляд, ее развитие в будущем будет связано со строительством небольших ГЭС преимущественно на горных реках для энергоснабжения близлежащих районов. В этом случае последствия для окружающей водной среды будут значительно менее губит ельны, чем при строительстве каскадов ГЭС на равнинных реках, как наприм ер, на Днепре, где их строительство было связано с созданием огромных вод охранилищ и затоплением значительных территорий. Использован ная литература 1. Экология города: Учеб ник. – К.: Либра, 2000. – 464 с.