0_Ecology

Воздействие ТЭЦ на окружающую среду

Основные факторы воздействия

•добыча топлива (шахты, образование террикона15, обработка и транспортировка топлива);

•изъятие территорий;

•загрязнение газами, жидкими и твёрдыми отходами;

•тепловое загрязнение воздуха и водной среды;

•шумовое загрязнение.

Большая доля электроэнергии (63,2%) в мире вырабатывается на ТЭЦ. На долю загрязняющих веществ приходится примерно 25% вредных выбросов, поступающих в атмосферу от промышленных предприятий. Выбросы ТЭЦ (кроме углекислого газа и воды) содержат пылевые частицы различного состава, оксиды азота и серы, оксиды металлов, газобразные продукты неполного сгорания топлива. Их поступление наносит ущерб не только компонентам биосферы, но и предприятиям, объектам сельского хозяйства, населению городов. Наличие пылевых частиц, оксидов серы обусловлено содержанием в топливе минеральных примесей, а наличие оксидов азота обусловлено частичным окислением азота воздуха.

До 50% вредных веществ приходится на сернистый ангидрид16 2, до 30% — на оксиды азота , до 20% — на летучую золу. Эти вещества не взаимодействуют с другими веществами в атмосфере и могут существовать в ней сколь угодно долго.

Оксиды углерода и 2 практически не взаимодействуют с другими веществами в атмосфере, а, значит, они могут находиться там неограниченно долго. Свойства оксидов углерода по отношению к солнечному освещению характеризуется избирательностью в некоторых участках спектра. При нормальных условиях для диоксида углерода 2 характеры три полосы селективного поглощения излучения в диапазонах длин волн: 2,4–3,5, 4,0–4,8, 12,5–15,5 мкм. С ростом температуры поглощательная способность уменьшается в связи с уменьшением плотности газа, а диапазон длин волн увеличивается.

Наиболее токсичным является сернистый ангидрид 2. Он составляет примерно 99% выбросов сернистых соединений. Продолжительность пребывания сернистого ангидрида 2

невелика, поскольку он принимает участие в каталитических, фотохимических и других реакциях, в результате которых выпадает в осадок в виде сульфатов17. В присутствии аммиака

15Террикон — отвал, искусственная насыпь из пустых пород, извлеченных при подземной разработке месторождений угля и других полезных ископаемых.

16Ангидриды — солеобразующие оксиды, проявляющие кислотные свойства. 17Сульфаты — минералы, соли серной кислоты 2 4.

10

3 время жизни сернистого ангидрида 2 исчисляется несколькими часами, в то время как в чистом воздухе он может пребывать 15–20 суток. В присутствии кислорода сернистый ангидрид 2 превращается в серный ангидрид 3, который вступает в реакцию с водой и образует серную кислоту.

Конечные продукты реакций сернистого ангидрида: в виде осадка на поверхность литосферы выпадает 43% серы. Накопение серосодержащих соединений происходит в основном в океане. Воздействие на растения, животных и человека зависит от концентрации и факторов окружающей среды.

Суммарное количество оксидов азота приводит к соединению оксида азота (IV) 2. Для оценок токсического воздействия следует учитывать различную активность и продолжительность существования в атмосфере: оксид азота (IV) 2 — 100 часов, оксид азота (I) 2 — 4,5 года.

При потреблении воды системами технического водоснабжения, в том числе безвозмездном, основная часть расхода идёт на охлаждение конденсаторов пара, турбин (остаётся 7% на системы золо- и шлакоудаления, химической водоочистки, охлаждения и промывки оборудования; эти 7% являются основным источником примесного загрязнения).

Сточные воды содержат фенолы18, ванадий, нефтепродукты, фтор. При этом на крупных электростациях расход воды, загрязнённой нефтепродуктами, равен 10–15 м3 при содержании загрязнителей от 1 до 30 мг на 1 м3 воды.

Воздействие ТЭЦ на водную среду

•сливы жидких загрязняющих веществ в водные объекты;

•оседание на поверхности водоёмов твёрдых частиц;

•попадание загрязняющих веществ с выпадением кислотных осадков;

•тепловое загрязнение водоёмов с изменением микроклимата.

18Фенолы 6 5 — бесцветные игольчатые кристаллы, розовеющие на воздухе из-за окисления, приводящего к образованию окрашенных веществ.

11

Воздействие ГЭС на окружающую среду

Преимущества ГЭС: экономия органического топлива и неисчерпаемость гидроресурсов. Недостатки: для работы ГЭС необходимо строительство водохранилищ. Получается мелководье, вода в котором прогревается солнцем. Так создаются условия для развития синезелёных водорослей и других эвтрофикационных процессов (требующих теплоту). Таким образом, снижается содержание кислорода в воде. Для аккумулирования 1 км3 воды площадь затопления составляет 300–320 км2 на равнинных реках и 80–100 км2 на горных реках.

Воздействие на окружающую среду при строительстве плотин ГЭС

•загрязнение атмосферы пылью, продуктами сжигания топлива;

•загрязнение вод стоками от строительных предприятий (бетонных заводов);

•загрязнение почвы.

Воздействие на окружающую среду при строительствt и эксплуатации

•загрязнение водотоков смазочным маслом;

•изменение гидрологического режима реки (регулирование стока);

•нарушение миграции гидробионтов (т.е. всех водных организмов).

Воздействие на окружающую среду при подготовке ложа водохранилища и его заполнении

•сведение лесов и растительного покрова;

•переселение животных и птиц в связи с уничтожением их места обитания;

•уничтожение и изменение ландшафта;

•изменение природных функций данной территории.

Влияние водохранилищ на окружающую среду

•изменение гидрологического режима рек;

•изменение термического режима водотока;

•изменение климата в районе водохранилища;

12

•изменение в геологии и тектонике;

•изменение окружающей водохранилище территории;

•изменение качества воды;

•аккумуляция загрязнений водохранилища.

13

Влияние АЭС на окружающую среду

Главное различие между ТЭЦ и АЭС заключается в том, что в схеме АЭС вместо котла, работающего на органическом топливе, имеется атомный реактор, а также парогенератор особой конструкции. Основными источниками радиационного воздействия являются предприятия ядерного топливного энергетического цикла в штатном режиме.

Виды воздействия ядерного топливного цикла на окружающую среду

•Расход природных ресурсов, т.е. земельных угодий, воды, сырья для основных фондов; отчуждение земель для размещения пустой породы при добыче урановой руды (на 1 ГВт идёт несколько млн. тонн пустой породы), значительные территории занимают пруды (хвостохранилища19). Расход воды обусловлен также необходимостью охлаждения технологического оборудования. Максимальный расход воды приходится на предприятия по обогащению изотопов урана.

•Тепловое загрязнение окружающей среды. Максимальное значение — на АЭС, где мощность тепловых выбросов достигает 2ГВт на каждый ГВт электрической мощности при КПД 33%. Тепловые сбросы приближаются к предельно допустимому уровню антропогенных тепловых выбросов (оконо 2Вт/м2).

•Выброс загрязняющих веществ химической природы в окружающую среду. Этот выброс имеет место на всех стадиях цикла. Максимальные размеры — на предприятиях по переработке руды со сбросами хвостовых растворов.

•Радиоактивное загрязнение окружающей среды. Эта особенность проявляется в процессе производства на АЭС и переработке отработанного топлива образуется большое количество опасных искусственных радионуклидов.

Наиболее значимый вклад в загрязнение атмосферы дают наиболее долгоживущие радионуклиды углерода 14 , криптона 86 , титана 3 . Это обусловлено высокой миграционной способностью, приводящей к рассеиванию на большие расстояния за время, меньшее периодов полураспада. Из всего количества трёх радионуклидов 70–80% 14 приходится на стадию переработки облучённого топлива на радиохимическом заводе. Остальная часть — на атомные электростанции. Напротив, 99% остальных трёх элементов выбрасывается при переработке топлива. Около 1% — с атомной электростанции.

19Хвостохранилище — комплекс специальных сооружений и оборудования, предназначенный для хранения или захоронения радиоактивных, токсичных и других отвальных отходов обогащения полезных ископаемых, именуемых хвостами.

14

Основые проблемы радиационной безопасности

•влияние стохастических эффектов;

•влияние инертных радиоактивных газов: йод 85 скапливается в щитовидной железе, другие газы — в клеточной мембране; их влияние не изучено до конца;

•выброс криптона 85 вызывает изменение электропроводности воздуха и учитывается в парниковом эффекте;

•накопление в пищевых цепях радиоактивного водорода 3 . При распаде получается гелий и -излучение, которое вызывает генетические изменения;

•накопление углерода 14 в биосфере ведёт к резкому замедлению роста деревьев, фиксируется повсеместно на Земле;

•образование трансурановых элементов, особо опаснен плутоний.

15

Промышленная токсикология

Промышленная токсикология изучает законы взаимодействия вредных химических веществ, ядов и живых организмов.

Яд — химическое вещество, которое при взаимодействии с живыми организмами в определённых условиях среды обитания и в определённых количествах может вызывать повреждение здоровья.

Ксенобиотик — вредное химическое вещество, чуждое природной среде.

Ввысоких концентрациях опасны кислород, железо, медь, марганец.

Впромышленности и сельском хозяйстве используются весьма токсичные соединения, а также распространtys весьма безобидные вещества, при взаимодействии которых получаются опасные вещества.

Сейчас наиболее опасны: диоксины20, фураны21 (очень стойкие, плохо выводятся из организма).

Оценка токсичности в окружающей среде важна для определения гигиенических норм использования токсичных веществ в промышленности (чем и занимается промышленная токсикология).

Основные задачи промышленной токсикологии

•гигиеническое нормирование содержания вредных веществ в объектах производственной среды и биосферах;

•проведение проверок выполнения норм;

•техническая стандартизация продукции.

Характер и степень влияния яда на организм зависит от концентрации, времени дей-

ствия и скорости выведения яда из организма.

20Диоксины — это глобальные экотоксиканты, обладающие мощным мутагенным, иммунодепрессантным и канцерогенным действием.

21Фураны — органическое соединение с формулой 4 4 .

16

Виды классификации ядов

•по характеру воздействия на организм человека;

–общетоксическое действие;

–раздражающее действие;

–сенсибилизирующее (аллергическое) действие;

–канцерагенное действие;

–мутагенное действие;

•по пути проникновения в организм;

–через дыхательные пути;

–через пищеварительную систему;

–через кожный покров;

•по химическим процессам соединений;

–неорганические;

–органические;

•по сепени токсичности;

–малотоксичные;

–умереннотоксичные;

–высокотоксичные;

–чрезвычайно токсичные;

•по степени воздействия на организм;

–малоопасные;

–умеренноопасные;

–высокоопасные;

–чрезвычайно опасные.

17

Таблица 1: Факторы, оказывающие влияние на поведение яда в организме

Группа факторов	Факторы
Биологические	видовые и индивидуальные особенности, время, воз-
	раст, пол, масса тела
Физиологические	физические нагрузки, сон, положение тела, гемоди-
	намика22, стресс, приём пищи, беременность, роды,
	лактация
Патологические	состояние почек, сердца, инфекционные болезни, он-
	кологические болезни, алкоголизм, наркомания
Факторы окружающей среды	сезон года, температура, давление атмосферы
Химические свойства веществ	гомологи23, изомеры24, радикалы25
Факторы, связанные с поступлением	доза, концентрация, режим, путь поступления
в организм ксенобиотиков
Взаимодействие ксенобиотиков в ор-	употребление алкоголя, лекарственных средств, ку-
ганизме	рение

Химическая структура и характер действия ядов

Токсичное действие зависит от строения и свойств органических соединений: соединения с неразветвлённой углеродной цепью оказывают более сильный токсичный эффект; введение гидроксильной группы увеличивает растворимость молекул в воздухе и ослабляет силу; спирты26 менее токсичны, чем соответствующие им углеводороды.

26Спирты — органические соединения, содержащие одну или более гидроксильных групп , непосредственно связанных с насыщенным атомом углерода.

18

Видовые различия и чувствительность к ядам

Комбинированное действие вредных веществ — одновременное или сочетанное, или

последовательное действие на организм нескольких ядов при одном и том же пути поступле-

ния.

Таблица 2: Комбинированное воздействие вредных веществ

Виды комбинированного действия	Феномен
Аддитивное	суммирование эффектов, индуцированное комбини-
	рование воздействий
Потенцированное	синергизм — усиление эффекта; суммарное действие
	больше суммы отдельных действий
Антагонистическое	эффект комбинированного воздействия меньше ожи-
	даемого при простой суммации
Независимое	комбинированный эффект не отличается от изолиро-
	ванного действия каждого яда (преобладает эффект
	наиболее токсичного вещества)

Отдалённый эффект — развитие патологических процессов и состояний у людей, имевших контакт с химически загрязнённой средой обитания в отдалённые периоды их жизни, а также в течении жизни нескольких поколений.

19