Локальные и глобальные загрязнения окружающей среды различными видами электростанций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Оренбургский государственный университет"

Электроэнергетический факультет

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

Реферат

Локальные и глобальные загрязнения окружающей среды различными видами электростанций

Руководитель

канд. техн. наук, доцент

Л.А. Семёнова

Исполнитель

студент группы 14ЭЭ(ба) - 3

Габдульманов Д.Г.

Оренбург 2015

Содержание

1. Теплоэнергетика и окружающая среда

2. Влияние теплоэнергетики на окружающую среду

3. Негативные факторы АЭС и техногенные аварии

Список использованных источников

1. Теплоэнергетика и окружающая среда

Теплоэнергетика является одной из основных составляющих энергетики и включает в себя процесс производства тепловой энергии, транспортировки, рассматривает основные условия производства энергии и побочные влияния отрасли на окружающую среду, организм человека и животных.

Процесс производства тепловой энергии осуществляется на тепловых электрических станциях. Существует несколько видов тепловых электростанций: Газотурбинные электростанции; Электростанции на базе парогазовых установок; Электростанции на основе поршневых двигателей: с воспламенением от сжатия (дизель); с воспламенением от искры; Комбинированного цикла.

Основными являются ТЭС и ТЭЦ. Эти два вида предприятий на данный момент являются основными поставщиками тепловой, а также электрической энергии, поскольку эти виды энергоресурсов очень тесно связаны. В настоящее время широкое применение находит способ поместная система снабжения тепловой энергией, которая применяется как на крупных промышленных предприятиях, так и для отопления жилых площадей.

В соответствии с установившейся терминологией, теплоэнергетика включает в себя получение, переработку, преобразование, переработку, хранение и использование энергоресурсов и энергоносителей всех типов.

Согласно определению, теплоэнергетика обладает развитыми внешними и внутренними связями и её развитие неотделимо от всех направлений жизнедеятельности человека, связанных с использованием энергии (в промышленности, сельском хозяйстве, строительстве, на транспорте и в быту).

Развитие теплоэнергетики характеризуется ускорением темпов роста, изменением всех количественных показателей и структуры топливно-энергетического баланса, глобальным охватом всех видов ресурсов органического топлива, вовлечением в сферу использованием ядерного горючего.

В общем случае различаются 4 основные стадии трансформации первичных тепловых ресурсов (от их природного состояния, находящегося в динамическом равновесии с окружающей средой, до конечного использования).

1. Извлечение, добыча или прямое использование первичных природных ресурсов тепловой энергии.

2. Переработка (облагораживание) первичных ресурсов до состояния, пригодного для преобразования или использования.

3. Преобразование связанной энергии переработанных ресурсов в тепловую энергию на тепловых станциях (ТЭС), централях (ТЭЦ), на котельных.

4. Использование энергии.

Несмотря на единство всех этих стадий, каждая из них основана на различных физических, физико-химических и технологических процессах, различающихся по масштабам, времени функционирования и другим признакам.

Взаимодействие теплоэнергетики и окружающей среды происходит во всех стадиях иерархии топливно-энергетического комплекса: добыче, переработке, транспортировке, преобразование и использование тепловой энергии. Это взаимодействие обусловлено как способами добычи, переработки и транспортировки ресурсов, связанных с воздействием на структуру и ландшафты литосферы, потребление и загрязнение вод морей, озёр, рек, изменением баланса грунтовых вод, выделением теплоты, так и использованием тепловой энергии от источников.

2. Влияние теплоэнергетики на окружающую среду

В первую очередь при анализе взаимодействия теплоэнергетики и окружающей среды должны быть рассмотрены элементарные процессы, происходящие при сжигании топлива (в особенности органического), так как при его сжигании образуется большое количество вредных соединений (оксиды азота, серы, сажа, соединения свинца, водяной пар).

Различные компоненты продуктов сгорания топлива, выбрасываемые в атмосферу, гидросферу, литосферу и во время пребывания ведущие себя по-разному (изменяется температура, свойства) называются примесными выбросами.

При выходе в атмосферу, выбросы содержат продукты реакций в твёрдой, жидкой и газообразной фазах. Изменение состава выбросов.

После их выпадения могут проявляться в виде: осаждения тяжёлых фракций, распада на компоненты по массе и размерам, химических реакций с компонентами воздуха, взаимодействием с воздушными течениями, с облаками, с атмосферными осадками, фотохимические реакции. В результате, состав выбросов может существенно измениться, могут появиться новые компоненты, поведение и свойства которых (в частности, токсичность, активность, способность к новым реакциям) могут значительно отличаться от данных.

Газообразные выбросы образуют соединения углерода, серы и азота.

Оксиды азота практически не взаимодействуют с другими веществами в атмосфере и время их существования почти не ограничено. Сернистый ангидрид (SO2) один из токсичных газообразных выбросов теплоэнергоустановок, с небольшой продолжительностью пребывания в атмосфере, в присутствии кислорода воздуха (О2) доокисляется до SO3 и, вступая в реакцию с водой (Н2О) образует слабый раствор серной кислоты (Н2SO4). В процессе горения в атмосфере кислорода воздуха азот, в свою очередь образует ряд соединений:N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4 и N2O5.

В присутствии влаги NO2 легко вступает во взаимодействие с кислородом воздуха, образуя азотную кислоту (НNO3).

Неуклонный рост поступлений токсичных веществ в окружающую среду, прежде всего, отражается на здоровье населения Земли, ухудшает качество продукции сельского хозяйства, снижает урожайность, оказывает влияние на климатические условия отдельных регионов мира, состояние озонового слоя Земли, приводит к гибели флоры и фауны.

Можно выделить несколько основных групп наиболее важных взаимодействий теплоэнергоустановок с конденсированными компонента ми окружающей среды:

водопотребление и водоиспользование, обуславливающее изменение естественного материального баланса водной среды (перенос солей, питательных веществ);

осаждение на поверхности твёрдых выбросов продуктов сгорания органических топлив из атмосферы, вызывающее изменение свойств воды, её цветности, альбедо;

выпадение на поверхности в виде твёрдых частиц и жидких растворов продуктов выброса в атмосферу, в том числе: кислот и кислотных остатков, металлов и их соединений, канцерогенных веществ;

выбросы непосредственно на поверхность суши и воды продуктов сжигания твёрдых топлив (зола, шлаки), а также продуктов продувок, очистки поверхностей нагрева (сажа, зола);

выбросы на поверхность воды и суши твёрдых топлив при транспортировке, переработке, перегрузке;

выбросы твёрдых и жидких радиоактивных отходов, характеризуемых условиями их распространения в гидросфере и литосфере;

выбросы теплоты, следствиями которых могут быть: постоянное локальное повышение температуры в водоёме, временное повышение температуры, изменение условий состава льда, зимнего гидрологического режима, изменение условий паводков, изменение распределения осадков, испарений, туманов;

изменение ландшафта при сооружении разнородных теплоэнергетических объектов, потребление ресурсов литосферы, в том числе: вырубка лесов, изъятие из сельскохозяйственного оборота пахотных земель, лугов, взаимодействие берегов с водохранилищами;

воздействие выбросов, выносов и изменение характера взаимодействия водных бассейнов с сушей на структуру и свойства континентальных шлейфов.

Примесные загрязнения могут суммарно воздействовать на естественный круговорот и материальные балансы тех или иных веществ между атмосферой, гидросферой и литосферой.

Из анализа общих схем взаимодействия теплоэнергетических установок с окружающей средой, следует, что основным фактором взаимодействия ТЭЦ и ТЭС с водной средой является потребление воды системами технического водоснабжения, в том числе безвозвратное потребление воды. Основная часть расхода воды в этих системах на охлаждение конденсаторов паровых турбин. Остальные потребители технической воды (системы золо- и шлакоудаления, химической водоочистки, охлаждения и промывки оборудования) потребляют 7% общего расхода воды, являясь при этом, основным источником примесного загрязнения.

3. Негативные факторы АЭС и техногенные аварии

Техногенные воздействия на окружающую среду при строительстве и эксплуатации атомных электростанций многообразны. Обычно говорят, что имеются физические, химические, радиационные и другие факторы техногенного воздействия эксплуатации АЭС на объекты окружающей среды.

Отметим наиболее существенные факторы

· локальное механическое воздействие на рельеф - при строительстве,

· повреждение особей в технологических системах - при эксплуатации,

· сток поверхностных и грунтовых вод, содержащих химические и радиоактивные компоненты,

· изменение характера землепользования и обменных процессов в непосредственной близости от АЭС,

· изменение микроклиматических характеристик прилежащих районов.

Возникновение мощных источников тепла в виде градирен, водоемов- охладителей при эксплуатации АЭС обычно заметным образом изменяет микроклиматические характеристики прилежащих районов. Движение воды в системе внешнего теплоотвода, сбросы технологических вод, содержащих разнообразные химические компоненты оказывают травмирующее воздействие на популяции, флору и фауну экосистем.

Особое значение имеет распространение радиоактивных веществ в окружающем пространстве. В комплексе сложных вопросов по защите окружающей среды большую общественную значимость имеют проблемы безопасности атомных станций (АС), идущих на смену тепловым станциям на органическом ископаемом топливе. Общепризнанно, что АС при их нормальной эксплуатации намного - не менее чем в 5-10 раз "чище" в экологическом отношении тепловых электростанций (ТЭС) на угле. Однако при авариях АС могут оказывать существенное радиационное воздействие на людей, экосистемы. Поэтому обеспечение безопасности экосферы и защиты окружающей среды от вредных воздействий атомных электростанций - крупная научная и технологическая задача ядерной энергетики, обеспечивающая ее будущее.

Отметим важность не только радиационных факторов возможных вредных воздействий АС на экосистемы, но и тепловое и химическое загрязнение окружающей среды, механическое воздействие на обитателей водоемов-охладителей, изменения гидрологических характеристик прилежащих к АС районов, т.е. весь комплекс техногенных воздействий, влияющих на экологическое благополучие окружающей среды.

Видно, что все вопросы защиты окружающей среды составляют единый научный, организационно- технический комплекс, который следует называть экологической безопасностью. Следует подчеркивать, что речь идет о защите экосистем и человека, как части экосферы от внешних техногенных опасностей, т.е. что экосистемы и люди являются субъектом защиты. Определением экологической безопасности может быть утверждение, что экологическая безопасность - необходимая и достаточная защищенность экосистем и человека от вредных техногенных воздействий.

Обычно выделяют защиту окружающей среды как защищенность экосистем от воздействий атомных станций при их нормальной эксплуатации и безопасность как систему защитных мер в случаях аварий на них.

Как видно, при таком определении понятия "безопасность" круг возможных воздействий расширен, введены рамки для необходимой и достаточной защищенности, которые разграничивают области незначимых и значимых, допустимых и недопустимых воздействий, о чем разговор пойдет ниже. Отметим, что в основе нормативных материалов по радиационной безопасности лежит идея о том, что слабейшим звеном биосферы является человек, которого и нужно защищать всеми возможными способами. Считается, что если человек будет должным образом защищен от вредных воздействий АС, то и окружающая среда также будет защищена, поскольку радиорезистентность элементов экосистем, как правило, существенно выше человека. теплоэнергетика экологический электростанция выбросы

Ясно, что это положение не является абсолютно бесспорным, поскольку биоценозы экосистем не имеют таких возможностей, какие есть у людей - достаточно быстро и разумно реагировать на радиационные опасности. Кроме того, различны сорбционные характеристики различных элементов биогеоценозов. И поэтому в случаях тяжелых аварий на АС запасы радио-нечувствительности биоценозов могут быть исчерпаны. Отсюда следует, что при оценке уровня безопасности АС необходимо явно учитывать экологические последствия воздействий АС, а при разработке мер противоаварийной защиты АС предусматривать и действия по защите окружающей среды.

Атомные электростанции оказывают на окружающую среду - тепловое, радиационное, химическое и механическое воздействие. Для обеспечения безопасности биосферы нужны необходимые и достаточные защитные средства. Под необходимой защитой окружающей среды будем понимать систему мер, направленных на компенсацию возможного превышения допустимых значений температур сред, механических и дозовых нагрузок, концентраций токсикогенных веществ в экосфере. Тогда защита не требуется, если

Т(r,t) < Tд, В(r,t) < Вд, М(r,t) < Mд, Сi(r,t) < С iд.

В противном случае, при невыполнении неравенств необходимы меры, которые будут компенсировать превышение параметров над допустимыми значениями. Эти меры суть управляющие воздействия для возвращение системы в область нормального функционирования. Достаточность защиты достигается в том случае, когда температуры в средах, дозовые и механические нагрузки сред, концентрации вредных веществ в средах не превосходят предельных, критических значений, т.е.

Т(r,t) < Tкр, В(r,t) < Вкр, М(r,t) < Mкр, Сi(r,t) < С iкр.

Здесь и выше Т - температура, Tд, Tкр - допустимое и критическое значение температуры, В - дозовая нагрузка, Вд, Вкр - допустима и критическая дозовая нагрузка, Mд, Mкр - допустимое и предельное значение механической, например, шумовой, нагрузки, Сi - концентрация i-того вещества в биосфере, С iд - предельно-допустимая концентрация (ПДК), С iкр - критическая концентрация i-того вещества.

Итак, санитарные нормативы предельно-допустимых концентраций (ПДК), допустимые температуры, дозовые и механические нагрузки должны быть критерием необходимости проведения мероприятий по защите окружающей среды. Система детализированных нормативов по пределам внешнего облучения, пределам содержания радиоизотопов и токсичных веществ в компонентах экосистем, механическим нагрузкам могла бы нормативно закрепить границу предельных, критических воздействий на элементы экосистем для них защиты от деградации. Другими словами должны быть известны экологические емкости для всех экосистем в рассматриваемом регионе по всем типам воздействий.

Разнообразные техногенные воздействия на окружающую среду характеризуются их частотой повторения и интенсивностью. Например, выбросы вредных веществ имеют некоторую постоянную составляющую, соответствующую нормальной эксплуатации, и случайную компоненту, зависящую от вероятностей аварий, т.е. от уровня безопасности рассматриваемого объекта. Ясно, что чем тяжелее, опаснее авария, тем вероятность ее возникновения ниже. Эти воздействия и соответствующие им последствия могут быть разбиты на незначимые, допустимые и недопустимые области.

По-видимому, разумно ввести некоторые относительные коэффициенты вредности воздействий на данные элементы экосистем по отношению к некоторым эталонам. Разумеется, в качестве эталона мог бы быть взят человек. Например, нам известно сейчас по горькому опыту Чернобыля, что сосновые леса имеют радиочувствительность похожую на то, что характерно для человека, а смешанные леса и кустарники - в 5 раз меньшую. Учитывая, что воздействия АС на биосферу не ограничиваются лишь радиационными факторами, ясно, что реальную защиту окружающей среды следует строить на основе нормативного эшелонирования защит от всех воздействий, влияющих на состояния экосистем. Меры предупреждения опасных воздействий, их предотвращения при эксплуатации, создания возможностей для их компенсации и управления вредными воздействиями должны приниматься на стадии проектирования объектов. Это предполагает разработку и создание систем экологического мониторинга регионов, разработку методов расчетного прогнозирования экологического ущерба, признанных методов оценивания экологических емкостей экосистем, методов сравнения разнотипных ущербов. В пределе эти меры должны создать базу для активного управления состоянием окружающей среды.

В настоящее время принято обосновывать экологическую безопасность атомных электростанций при их проектировании в несколько стадий. В начале работ, до реального проектирования АС разрабатывается т.н. Концепция экологической безопасности АС, в которой оценивается состояние окружающей среды в районе предполагаемого строительства АС и определяется уровень допустимых воздействий на природное окружение, т.е. тот уровень, который согласуется с природоохранным и санитарно-гигиеническим законодательством, учитывает социальные аспекты экологической безопасности - сохранность ценных природных комплексов, возможные изменения в жизненном укладе населения, структуре землепользования региона, а также предполагаемую реакцию населения, обеспечивает отсутствие значительного вмешательства в природные процессы и серьезных воздействий на биогеоценозы на прилежащих к АС территориях.

Затем, в рамках Технико-экономического обоснования - ТЭО разрабатывается Оценка воздействий АС на окружающую среду - АВОС АС, а далее, уже на стадии проекта АС разрабатывается т.н. Обоснование экологической безопасности - ОЭБ АС, в котором подтверждается соответствие технических решений требованиям Концепции охраны окружающей среды в регионе.

Эти материалы тщательно анализируются в рамках Экологической экспертизы, проводимой независимыми экспертами.

Исходными событиями, которые развиваясь во времени, в конечном счете, могут привести к вредным воздействиям на человека и окружающую среду, являются выбросы и сбросы радиоактивности и токсических веществ из систем АС. Эти выбросы делят на газовые и аэрозольные, выбрасываемые в атмосферу через трубу, и жидкие сбросы, в которых вредные примеси присутствуют в виде растворов или мелкодисперсных смесей, попадающие в водоемы. Возможны и промежуточные ситуации, как при некоторых авариях, когда горячая вода первого контура выбрасывается в атмосферу и разделяется на пар и воду.

Список использованных источников

1. Влияние ТЭС на окружающую среду. - Режим доступа: http://www.saveplanet.su/articles_114.html - дата обращения: 8.03.15

2. Влияние АЭС на окружающую среду. - режим доступа:

http://www.scienceforum.ru/2014/592/1560 - дата обращения: 8.03.15

3. СТО 02069024. 101 - 2014 Работы студенческие. Общие требования и правила оформления [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.osu.ru/docs/official/standart_110_2008.pdf - дата обращения: 10.03.15

Размещено на Allbest.ru