Энергетика является важнейшей отраслью, без которой в современных условиях не представляется деятельность людей. Постоянное развитие электроэнергетики приводит к росту количества электростанций, которые оказывают непосредственное воздействие на окружающую среду.
Нет оснований полагать, что в скором будущем значительно изменятся темпы потребления электроэнергии. Поэтому очень важно найти ответы на ряд сопутствующих вопросов:
- Какое влияние оказывают самые распространенные виды нынешней энергетики и будет ли изменяться в дальнейшем соотношение этих видов в суммарном энергетическом балансе
- Возможно ли сократить негативное влияние современных метод выработки и потребления энергии
- Какие максимальные возможности производства энергии их альтернативных источников, которые являются абсолютно экологически чистыми и неисчерпаемыми
Результат действия ТЭС
Каждый отдельный оказывает различное воздействие. По большей части, негативная энергетика
вырабатывается от работы тепловых электрических станций. В ходе их функционирования атмосфера загрязняется небольшими элементами золы, поскольку преимущественная часть ТЭС применяет в качестве топлива измельченный уголь.
В целях борьбы с выбросами вредных частиц организовано массовое производство фильтров с КПД 95-99%. Однако это не помогает в полной мере решить проблему, поскольку на многих тепловых станциях, функционирующих на угле, фильтры пребывают в плохом состоянии, в результате чего их КПД сокращается до 80%.
Также воздействуют на окружающую среду, хотя еще несколько десятков лет назад считалось, что ГЭС не способны оказывать негативное влияние. С течением времени стало понятно, что в ходе возведения и последующей эксплуатации ГЭС наносится значительный вред.
Возведение любой гидроэлектростанции подразумевает создание искусственного водохранилища, существенную часть которого при этом занимает мелководье. Вода на мелководье сильно нагревается от солнца и в сочетании с наличием биогенных веществ создает условия для роста водорослей и прочих эвтрофикационных процессов. По этой причине возникает необходимость осуществления очистки воды, в ходе которой очень часто образовывается большая зона подтопления. Таким образом происходит переработка территории берегов и их постепенное обрушение, и подтопления способствуют заболачиванию территорий, расположенных в непосредственной близости к водохранилищам ГЭС.
Влияние АЭС
Осуществляют большое количество выбросов теплоты в водные источники, что значительно увеличивает динамику теплового загрязнения водоемов. Сложившаяся проблема при этом является разносторонней и весьма тяжелой.
На сегодняшний день ключевым источником вредной радиации служит горючее. Для обеспечения безопасности жизнедеятельности необходимо достаточно надежно изолировать горючее.
Для решения данной задачи в первую очередь топливо распределяется по специальным брикетам, благодаря материалу изготовления которых задерживается значительная доля продуктов деления радиоактивных веществ.
Кроме того, брикеты располагаются в тепловыделяющих отделениях, произведенных из сплава циркония. В случае утечки радиоактивных веществ они поступают в охлаждающий реактор, способный претерпевать большое давление. В качестве дополнительной меры обеспечения безопасности для жизнедеятельности людей, атомные электростанции располагаются на определенном расстоянии от жилых массивов.
Возможные варианты решения проблем энергетики
Несомненно, в ближайшей перспективе энергетическая область будет планомерно развиваться и преобладающей останется . Существует большая вероятность повышения доли угля и прочих разновидностей топлива в производстве энергии.
Негативное влияние энергетики на жизнедеятельность требуется снижать? и для этой цели уже разработано несколько способов решения проблемы. Все способы базируются на модернизации технологий подготовки топлива и извлечения опасных отходов. В том числе, для снижения воздействия негативной энергетики предлагается:
- Использовать усовершенствованное очистное оборудование. В данное время на большинстве ТЭС улавливаются твердые выбросы при помощи установки фильтров. При этом наиболее вредные загрязнители улавливаются в небольшом количестве.
- Сократить поступление соединений серы в атмосферный воздух путем предварительной десульфурации наиболее часто используемых разновидностей топлива. Химические или физические методики позволят извлечь из топливных ресурсов свыше половины серы до начала их сжигания.
- Реальная перспектива сокращения негативного воздействия энергетики и уменьшения выбросов связана с простой экономией. Это возможно осуществить за счет использования новых технологий, базирующихся на эксплуатации автоматизированного компьютерного оборудования.
- Экономить электроэнергию в быту возможно путем улучшения изоляционных характеристик домов. Добиться высокой экономии энергии позволит смена электрических ламп с КПД не более 5% флуоресцентными.
- Заметно повысить КПД топлива и снизить негативный эффект энергетики можно посредством использования топливных ресурсов вместо ТЭС на ТЭЦ. В такой ситуации объекты получения электроэнергии приближаются к местам ее использования и сокращаются потери, возникающие при направлении на большое расстояние. Вместе с электроэнергией на ТЭЦ активно эксплуатируется улавливаемое охлаждающими агентами тепло.
Использование вышеперечисленных способов в определенной мере позволит снизить последствия отрицательного воздействия энергетики. Постоянное развитие энергетической области требует комплексного подхода к решению проблемы и внедрения новых технологий.
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* |
||||||||
|
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 |
|||||
Энергия – это то, без чего невозможно существование не только человека, но и всего живого на земле. Поэтому вопросы, связанные с использованием различных источников энергии и их воздействия на окружающую среду будут стоять перед человечеством всегда. И если вопрос возобновляемости таких источников рано или поздно будет решен, то проблемы влияния на экологию планеты создаваемых людьми энергетических систем, будь то гидроэлектростанции, атомная энергетика или солнечные батареи вряд ли когда-нибудь потеряют свою актуальность.
Основные виды энергии, необходимой для жизни на планете и деятельности человека
Существуют разные классификации видов энергии. Одна из них - по форме, в которой она поступает на службу человеку. При этом количество энергии – величина постоянная. Происходит лишь перетекание её из одной формы в другую при помощи разного типа энергоносителей в ходе различных химических и физических процессов. Основными видами энергии на земле являются:
- химическая;
- лучистая (энергия света);
- тепловая;
- гравитационная;
- кинетическая;
- электрическая;
- ядерная.
Каждый из известных источников энергии даёт возможность получать как один, так и несколько её видов одновременно. Например, солнце – источник тепла, света и целого спектра других видов излучения. При этом солнечная батарея производит электрическую энергию, которая затем снова трансформируется в свет и тепло. Все виды энергии тесно связаны между собой.
Типы энергии ещё принято делить на:
- потенциальную (например, любое тело на земле, даже находясь в покое, обладает потенциальной энергией, источником которой является земная гравитация);
- кинетическую (то есть, связанную с любым видом движения).
Энергия также может являться:
- первичной (непосредственно исходящей от источника, например, солнечный свет, тепло);
- вторичной (возникающей в процессе преобразования первичной энергии, например, электрическая).
Следует заметить, что преобразование одного вида энергии в другой не является изобретением человека. Такие процессы присутствовали в природе всегда, они лежат в основе существования всего живого и самой планеты. Человек лишь сумел изучить законы, по которым они развиваются, и попытался поставить их себе на службу.
Так, например, химическая энергия, возникающая в процессе потребления людьми растительной или животной пищи, в процессе обмена веществ преобразуется в тепловую, поддерживающую температуру его организма, и кинетическую, дающую возможность работать его органам, а телу двигаться, снова отдавая энергию природе в виде тепла и химических процессов.
Такое перетекание энергии происходит постоянно, и до определённой поры человек не имел возможности вмешаться в этот процесс. Всё изменилось, когда он научился сознательно использовать её источники. Например, использование энергии пара стало величайшим открытием человечества перед изобретением электричества и совершило техническую революцию в XIX веке. Тепловая энергия горящего дерева, угля или нефтепродуктов, нагревая котёл с водой, преобразовывалась в кинетическую энергию пара, приводящего в движение промышленные станки, двигатели паровозов и пароходов. Началась эра активного воздействия человека на окружающую среду, но к чему это может привести, стало понятно далеко не сразу.
Основные виды источников энергии
Таких видов существует несколько и, возможно, в ходе технического прогресса к ним добавятся новые. Их классификации могут иметь в своей основе разные принципы. Наиболее глобальным из таких принципов является конечность источника либо способность его к возобновлению. На этой основе все они делятся на две большие группы:
- возобновляемые;
- невозобновляемые.
К возобновляемым источникам принято относить:
- Солнце;
- воздух (ветер);
- воду;
- гравитацию;
- геотермальные источники (вулканы, гейзеры и другие, основанные на термических процессах внутри Земли);
- биосфера планеты (как источник биологической массы растений).
Строго говоря, практически все перечисленные источники правильнее было бы назвать условно-возобновляемыми, так как не существует ничего вечного. Ядерные процессы, идущие на Солнце и в недрах Земли, которые сегодня являются мощнейшим источником энергии, безусловно конечны. Движение воды и воздуха возможно лишь при наличии таковых. О возобновляемости биомассы растений и говорить не приходится. Однако в обозримом будущем при отсутствии глобальных катастроф данные источники действительно представляются неистощимыми. По крайней мере, в результате деятельности человека.
С невозобновляемыми источниками дело обстоит совсем иначе. Их истощение в процессе эксплуатации людьми происходит на наших глазах. Основные их виды:
- дерево;
- уголь;
- нефть;
- химические элементы, являющиеся источником радиоактивного излучения.
Использование дерева давно перестало быть актуальным ввиду катастрофического оскудения его запасов. Уничтожение лесов, наверное, самый первый значимый ущерб, который был нанесён природе энергетической деятельностью человека. Ещё в XX веке стало понятно, что истощение запасов нефти, газа и угля – перспектива не только реальная, но и достаточно близкая. Некоторые учёные уже пытаются точно рассчитать, когда это произойдёт. В качестве реального источника энергии в обозримом будущем остаются процессы ядерного распада, лежащие в основе атомной энергетики, где источникам в ближайшее время истощение не грозит. К сожалению, современный уровень развития технологий и достижения ядерной физики пока не могут гарантировать полную безопасность подобных процессов.
Именно системный кризис энергетики, а также сложная экологическая обстановка заставляют сегодня человечество всё чаще задумываться о возвращении к возобновляемым природным источникам.
Влияние на окружающую среду
Вторжение человека в природную энергетическую и экологическую системы планеты не может не отражаться на состоянии окружающей среды. Где-то такое воздействие почти незаметно, но где-то оно носит катастрофический характер. Принято считать, что практически все возобновляемые источники энергии являются экологически безопасными. Это не совсем верно. Да, большинство из них действительно не наносят вреда окружающей среде, и в этом их огромное преимущество. Многие учёные считают, что само выживание человечества будет зависеть от того, сумеет ли оно полностью заменить ими виды, наносящие вред экологии.
Солнце, воздух, гравитация и тепловая энергия Земли действительно являются «чистыми» источниками энергии, использование которых абсолютно безопасно для окружающей среды. Однако практически все они в настоящее время имеют слишком низкий КПД для того, чтобы полностью заменить собой экологически «вредные» источники. Большое будущее пророчат солнечным электростанциям после того как люди научатся более эффективно преобразовывать энергию звезды в электрическую на любых широтах и при любой погоде. Надо отметить, что положительные сдвиги в этом направлении наблюдаются уже сейчас. Солнечные панели, бывшие очень дорогими эксклюзивными установками для научных и государственных нужд, уже стали доступны для рядового потребителя, всё чаще выбирающего данный вариант электроснабжения для своего дома.
К сожалению, всё сказанное о возобновляемых источниках не относится к гидроэлектростанциям и установкам, работающим на биологическом топливе. Влияние последних пока недостаточно изучено, однако не вызывает сомнений, что любое вторжение человека в структуру биосферы, нарушающее биобаланс в природе, может иметь самые печальные последствия. С последствиями же использования рек для строительства гидроэлектростанций человечество знакомо достаточно хорошо.
Всплеск популярности данного вида электростанций относится к первой половине XX века. Тогда казалось, что вращающая турбины вода из естественного источника (перекрытой шлюзами и, как правило, сильно изменившей русло реки) является оптимальным вариантом экологически чистого и практически вечного источника энергии. То, что при таком вольном обращении с реками разрушается экосистема целых регионов, лежащих вверх и вниз по течению, люди заметили не сразу. Тревогу забили, когда в результате обезвоживания или, наоборот, заболачивания огромных территорий началась массовая гибель сначала рыбы, затем - животных и птиц, выветривание почв из-за потери лесов, истощение сельскохозяйственных земель из-за недостатка воды в засушливых районах и многое другое. Сегодня к строительству гидросооружений подходят с гораздо большей осторожностью, стараясь грубо не нарушать сложившуюся экосистему рек. Однако полностью избежать неблагоприятных воздействий очень трудно.
Но все остальные опасности блекнут на фоне того, что происходи с окружающей средой в результате эксплуатации тепловых электростанций. Основанные на энергии, получаемой в результате сжигания того или иного вида топлива, они по сей день представляют собой главный источник электроэнергии на планете. Они действительно эффективны и неприхотливы в использовании, могут работать на нефтепродуктах, газе, угле и любых других горючих материалах, что позволяет вырабатывать максимально дешевое электричество. Однако вред, наносимый теплоэлектростанциями окружающей среде, несопоставим с причиняемым всеми остальными их видами вместе взятыми.
Безусловно, свою долю в загрязнение вносит также применение перечисленных энергоносителей и продуктов их переработки в других областях, прежде всего на транспорте и в промышленности. Сжигание угля, нефти, газа и других видов топлива, независимо от сферы их применения, кроме прямого загрязнения атмосферы, почвы и воды, приводит к колоссальным выбросам углекислого газа, которые, по мнению специалистов, являются главной причиной так называемого парникового эффекта. В более долгосрочной перспективе запускаемые ими процессы ведут к катастрофическим изменениям климата на планете со всеми вытекающими из этого последствиями.
На атомные электростанции многие сегодня возлагают большие надежды. При правильной работе они эффективны, безопасны для людей и окружающей среды, дают относительно недорогую электроэнергию. Если учёным удастся полностью взять под контроль процесс распада атомного ядра и поставить его на службу людям, человечество будет обеспечено чистым, доступным и дешевым источником энергии на много веков вперёд. К сожалению, пока огромным минусом данного вида электростанций являются катастрофические неподвластные человеку последствия, которые может повлечь за собой любая их авария.
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.
Энергетика – один из источников неблагоприятного воздействия на окружающую среду и человека. Краткая экологическая характеристика основных объектов электроэнергетики, на базе которых может осуществляться ее развитие, свидетельствует о том, что все они оказывают то или иное отрицательное воздействие на окружающую среду. Практически нет объектов, которые совсем не влияют на окружающую среду.
Энергетика влияет на атмосферу (потребление кислорода, выбросы газов, влаги и твердых частиц), гидросферу (потребление воды, создание искусственных водохранилищ, сбросы загрязненных и нагретых вод, жидких отходов) и на литосферу (потребление ископаемых топлив, изменение ландшафта, выбросы токсичных веществ).
Тепловые электростанции, сжигающие органические виды топлива, неблагоприятно влияют практически на все сферы окружающей среды и подвергают природу всем рассмотренным видам воздействий, включая выбросы радиоактивных веществ в составе летучей золы дымовых газов, которые по оценкам ряда специалистов превышают объем радиационных выбросов АЭС при их нормальной эксплуатации. Радиоактивные вещества, содержащиеся в первичном топливе, выносятся за пределы ТЭС с твердыми частицами (золой) и рассеиваются с дымовыми газами на огромной территории.
Отрицательное воздействие ТЭС усугубляется тем, что их работа должна обеспечиваться постоянной добычей топлива (топливная база), сопровождаемой дополнительными отрицательными воздействиями на окружающую среду: загрязнением воздушного бассейна, воды и земли; расходом земельных и водных ресурсов, истощением невозобновляемых запасов топлива (природных ископаемых ресурсов).
Загрязнение природной среды происходит также при транспортировании топлива, как в виде его прямых потерь, так и в результате расхода энергоресурсов на его перевозку, которая в среднем по территории России производится на расстоянии около 800 км.
Общая сумма позиций, по которым определяется отрицательное воздействие объектов электроэнергетики на окружающую среду, оказалась наибольшей для ТЭС, использующих органическое топливо.
По такой качественной оценке воздействия на окружающую среду на втором месте находятся атомные электростанции с их топливной базой. Среди факторов неблагоприятного воздействия АЭС такие грозные, как радиационная опасность.
Среди большого числа загрязнителей воздуха (более 200) выделяются пять основных, на долю которых приходится 90-95 % валового выброса вредных веществ в различных регионах страны. К ним относятся: твердые частицы (пыль, зола); оксиды серы; оксиды азота; оксиды углерода; углеводороды. В электроэнергетике к основным загрязняющим атмосферу веществам относятся три первых. Выбросы электроэнергетики достигают 1/3 общего количества вредных веществ, поступающих в атмосферу от стационарных источников.
Количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу электростанциями за 10-летний период заметно снизилось, хотя выработка электроэнергии за тот же период возросла на 27 %. Это снижение обеспечено за счет изменения структуры генерирующих мощностей, совершенствования систем золоочистки, увеличения доли используемого природного газа, уменьшения количества сжигаемого на электростанциях высокосернистого мазута и снижения средней сернистости углей.
По уровню опасности основные выбросы электростанций относятся к III классу, т.е. не являются самыми опасными. Наряду с рассмотренными выше основными загрязняющими атмосферу веществами в дымовых газах электростанций имеется некоторое количество еще более вредных, в том числе канцерогенных, веществ, относящихся к I классу опасности. Установлено, что существенные количества канцерогенных веществ образуются при слоевом сжигании топлива. Сжигание же топлива в пылеугольных топках снижает количество выбросов канцерогенных веществ на четыре порядка. Бензапирен и другие канцерогенные вещества хоть и присутствуют в продуктах сгорания электростанций, но в таких небольших дозах, что определяют не более 3-4 % токсичности продуктов сгорания мощных ГРЭС.
Строительство крупных ТЭС, сжигающих твердое топливо в пылеугольных топках или природный газ, способно существенным образом улучшить канцерогенную обстановку в населенных пунктах за счет отказа от большого числа мелких котельных, в выбросах которых на четыре порядка больше канцерогенных веществ, чем у крупных электростанций. Тем более что и осуществляются эти выбросы через низкие трубы, не способствующие их достаточному рассеиванию.
При сгорании в топках котлов электростанций органического топлива образуются твердые и газообразные вредные вещества (так называемые «отходящие»), транспортируемые в составе дымовых газов по газоходам котла в дымовую трубу. Часть «отходящих» вредных компонентов поглощается другими составляющими дымовых газов (например, оксиды серы частично поглощаются золой) в котле и в процессе движения по газоходам. На выходе из дымовой трубы они улавливаются специальными устройствами, например золоуловителями. Все, что не поглощено и не уловлено, выбрасывается в атмосферу. Эти не уловленные и не поглощенные вредные вещества называются «вредными выбросами» или просто «выбросами».
С дымовыми газами ТЭС в атмосферу поступает большое количество различных вредных веществ. Самая большая доля их приходится на золу (твердые частицы), оксиды серы и азота, выбросы которых нормируются и рассчитываются на перспективу.
Другие выбросы (СО и СО 2) не учитываются и не контролируются, т. к. в условиях нормальной эксплуатации монооксид углерода в выбросах ТЭС отсутствует. В связи с этим выбросы монооксида углерода не учитываются, как и выбросы диоксида СО 2 , объем которого очень велик. Этот газ не токсичен и в природном цикле служит источником получения кислорода в процессе фотосинтеза растений.
Ученые ряда стран отмечают нарастание концентрации СО 2 в атмосферном воздухе, что, по-видимому, является результатом увеличения его выброса в связи с сжиганием все возрастающего количества органического топлива в мире, в том числе и на электростанциях, а также сокращения площади лесных массивов из-за интенсивной вырубки лесов во всех регионах Земли, и особенно в бассейне р. Амазонки, леса которого по праву считаются легкими планеты. Повышение концентрации СО 2 в атмосфере планеты способно оказать глобальное влияние на климат планеты, создавая так называемый «парниковый эффект», ведущий к увеличению средней температуры воздуха, таянию ледников, повышению уровня мирового океана, затоплению обширных прибрежных районов Земли и другим неблагоприятным воздействиям.
При экологическом сопоставлении вариантов развития электроэнергетики следует учитывать, что при прочих равных условиях источники электроэнергии, сжигающие органические виды топлива и выбрасывающие большое количество СО 2 , имеют определенный минус по сравнению с электростанциями, принципиально не влияющими на создание «парникового эффекта». К их числу относятся в первую очередь гидроэлектростанции, а также АЭС и электростанций на альтернативных источниках.
Говоря о воздействии на температурные условия окружающей среды, уместно, по-видимому, остановиться на нарушениях теплового баланса в результате прямых выбросов теплоты, связанных с работой электростанций.
Практически вся тепловая энергия, выделяющаяся при использовании топлива (как органического, так и ядерного), идет на пополнение теплового баланса планеты и, естественно, баланса того локального района, в котором размещается электростанция. При сжигании органического топлива в окружающую среду дополнительно поступает та тепловая энергия, которая была накоплена в нем за миллионы лег существования Земли. Дополнительное поступление теплоты в окружающую среду связано в первую очередь с несовершенством процесса преобразования тепловой энергии в электрическую (КПД преобразования для обычных ТЭС находится на уровне 35 %, а для АЭС 30 %). Имеют место тепловые потери в электрических сетях (8-10 %), потери в процессе преобразования электроэнергии в энергию механическую, тепловую и т. д.
Сравнивая воздействие различных источников электроэнергии на окружающую среду, необходимо принимать во внимание только тот прирост теплоты в общем тепловом балансе Земли или района, который связан с различными условиями использования первичных энергоресурсов.
В этом отношении наиболее чистыми источниками являются гидроэлектростанции, которые практически не влияют на тепловой баланс Земли. Они, по существу, позволяют полезно использовать только ту возобновляемую часть солнечной энергии, которая постоянно поступает на Землю и формирует ее естественный тепловой баланс.
При создании гидроэлектростанций значительная часть потенциальной энергии водотока превращается в электрическую энергию, которая полезно расходуется в народном хозяйстве. Коэффициент полезного действия ГЭС высок и находится на уровне 90-95 %.
Тепловая электростанция для производства такого же количества электроэнергии нуждается в использовании невозобновляемой энергии, накопленной в топливе, которая в меру своих масштабов нарушает тепловой баланс планеты.
Тепловой баланс АЭС складывается еще хуже. Полезно используемая энергия современных АЭС составляет только 1/3 энергии, выделяемой в результате ядерных реакций. Энергетический блок АЭС мощностью 1 млн. кВт имеет тепловую мощность 3 млн. кВт. Соответственно при развитии АЭС возрастают размеры поступления теплоты в баланс Земли и концентрированно в тепловой баланс района размещения АЭС.
Огромное количество сбросной тепловой энергии ТЭС и АЭС является потенциальным ресурсом для его полезного использования.
Надежные способы оценки реального вклада выбросов теплоты ТЭС и АЭС в глобальное потепление климата на Земле в настоящее время отсутствуют. Поэтому при сопоставлении вариантов развития электроэнергетики вклад электростанций в нарушение теплового баланса Земли можно учитывать только качественно, имея в виду, что практически чистыми в этом отношении являются только гидроэлектростанции, а из ТЭС и АЭС предпочтение по этому показателю должно отдаваться ТЭС на органических видах топлива.
Наименьшее количество воздействий среди традиционных источников электроэнергии оказывают гидроэлектростанции. Это дает основание считать их наиболее экологически чистыми источниками электроэнергии из числа традиционных. При этом ряд сред (воздух, земля) вообще не загрязняется при работе гидроэлектростанций.
Большое преимущество ГЭС заключается также в том, что их воздействие ограничивается локальными зонами водохранилищ и что они используют только возобновляемую энергию водотока, не нуждаются в топливных базах и транспортировании топлива и не расходуют невозобновляемых полезных ископаемых.
Среди неблагоприятных воздействий ГЭС главным является затопление обширных территорий, которое и определяет экологическое лицо ГЭС.
Число отрицательных воздействий на окружающую среду нетрадиционных источников электроэнергии, как правило, невелико, за исключением геотермальных электростанций.
Увеличение мощности и выработки электроэнергии, необходимое для обеспечения прироста потребительского спроса на электроэнергию, создает предпосылки для усиления отрицательного воздействия электроэнергетики на окружающую среду. Дополнительные воздействия могут выражаться в изъятии земельных и водных ресурсов, загрязнении земель, вод и атмосферного воздуха.
В связи с этим одной из важнейших проблем экологической оптимизации развития электроэнергетики является всемерное сокращение этих воздействий с использованием различных природоохранных мероприятий.
Среди природоохранных мероприятий в электроэнергетике могут быть выделены две принципиально различные группы.
К первой из них относятся технические мероприятия, осуществляемые на объектах электроэнергетики и способствующие сокращению на них вредных выбросов и сбросов, снижению концентрации вредных веществ, а также ресурсосбережение, утилизация отходов производства и т. д.
Ко второй группе природоохранных мероприятий могут быть отнесены такие, которые обеспечивают снижение отрицательного воздействия на окружающую среду за счет оптимизации топливно-энергетического баланса электроэнергетики, оптимизации структуры и размещения электростанций.
Возможности первой группы природоохранных мероприятий определяются техническим прогрессом в энергомашиностроении, качеством разработки проектных решений по объектам электроэнергетики, полнотой учета при проектировании требований охраны окружающей среды, экономической и социальной приемлемостью предлагаемых решений.
Мероприятия второй группы исследуются и применяются с учетом того, что на объектах в полной мере реализуются мероприятия первой группы, т.е. мероприятия второй группы не заменяют, а дополняют комплекс мероприятий первой группы. Возможности второй группы природоохранных мероприятий в структурной оптимизации определяются качественными и количественными характеристиками топливно-энергетических ресурсов рассматриваемого региона, набором альтернативных источников, которые могут быть использованы для покрытия прироста электропотребления (ГЭС, АЭС, ГРЭС и т. д.), их размещением, экологическими и экономическими характеристиками.
На условия оптимизации развития и размещения объектов электроэнергетики существенное влияние может оказать состояние окружающей среды в районе, включая наличие земельных и водных ресурсов, уровень фонового загрязнения окружающей среды. Очевидно, что в случае повышенного уровня загрязненности окружающей среды могут возникнуть условия, при которых размещение здесь электростанции без нарушения санитарных норм окажется невозможным даже при использовании всех доступных мероприятий первой группы. В этом случае радикальным средством охраны природы в данном районе может быть вынос электростанции в другой, более благоприятный в экологическом отношении район, либо изменение вида топлива или типа электростанции. Важно при этом подчеркнуть, что в любых вариантах развития и размещения электростанций, при любом наборе объектных природоохранных мероприятий обязательным является обеспечение норм охраны природной среды и безопасности человека.
Из изложенного следует, что реализация системных мероприятий в значительной мере зависит от специфических особенностей рассматриваемого региона, которые в каждом отдельном случае должны изучаться индивидуально.
