Тема: Енергетика, природа і екологія
1. Паливно-енергетичний комплекс та джерела енергії.
2. Вплив на довкілля ТЕС.
3. Вплив на довкілля ГЕС.
4. Вплив на довкілля АЕС.
I п. Паливно-енергетичний комплекс та джерела енергії.
Розвиток людської цивілізації базується на енергетиці. Від стану паливно-енергетичного комплексу залежать темпи науково-технічного прогресу й виробництва, а отже і життєвий рівень людей. Темпи зростання виробництва енергії у світі сьогодні є вищими за темпи приросту населення.
ПЕК України складається з підприємств, що спеціалізуються на видобутку, переробці та споживанні твердого, рідкого та газоподібного палива; виробництві, передачі і використанні електроенергії і тепла. ПЕК представляє собою багатогалузеве господарство, до складу якого входять вугільні шахти, нафтові та газові свердловини, електростанції, ЛЕП, розподільні мережі, підстанції і т. д. В енергетичних розрахунках застосовується спеціальна одиниця – тонна умовного палива (ТУП), яка еквівалентна 1т кам’яного вугілля, або 2,5т бурого вугілля, або 0,7т нафти, або 770-850м3 природного газу (залежно від його складу й відповідно до теплоти згорання). Теплота згорання 1кг умовного палива дорівнює 29,3 ГДж.
Якщо мінеральне паливо й далі спалюватиметься сьогоднішніми темпами, то, за розрахунками, всі його запаси будуть вичерпані через 130 років. Спалювання мінеральної сировини – вкрай нераціональний спосіб використання природних ресурсів. Наприклад, нафта – дуже цінна сировина для хімічного синтезу (сьогодні з неї отримують безліч потрібних матеріалів: синтетичні тканини і каучук, пластмаси, добрива, фарби й тисячі інших). Д.І.Менделєєв говорив з обуренням «Нафта – не паливо, топити можна й асигнаціями!»
Джерела енергії, які використовує людство, поділяються на 2 види: відновлювальні (енергія Сонця, вітру, гідроенергія річок тощо); не відновлювальні (викопне мінеральне паливо, ядерна енергія поділу урану, термоядерна енергія, що не освоєна промисловістю). Ці 2 види джерел енергії є різними за впливом на біосферу. Відновлювальні джерела енергії постійно діють у біосфері і їх використання не призводить до змін теплового балансу Землі. Людина лише перетворює одні види енергії на інші. Так енергія Сонця, що спрямована на нагрівання земної поверхні, перетворюється на електроенергію. Використання невідновлювальних джерел енергії призводить до додаткового нагрівання навколишнього середовища, виникнення парникового ефекту.
II п. Вплив на довкілля ТЕС
70% електроенергії виробляється ТЕС. Більшу часину (~ 60%) електроенергії виробляється ТЕС Донецької, Запорізької, Харківської і Київської обл.. Найбільше ТЕС в Донецькій області: Старобешівська ГЕС, Курахівська, Зуївська, Вуглегірська, Слав’янська, Миронівська. Виробництво електроенергії супроводжується виробництвом великої кількості тепла, яким обігріваються житлові будинки. Тому їх намагаються будувати біля великих міст і промислових центрів. Переведення ТЕС на режим теплоцентралей дозволяє економити 35-40% палива.
В результаті роботи ТЕС на органічному паливі забруднюється довкілля. Вони викидають в довкілля велику кількість:
1) вуглекислого газу, що сприяє нагріванню атмосфери за рахунок парникового ефекту;
2) оксидів сірки і азоту, які при сполученні з атмосферною вологою утворюють сірчану та азотну кислоти;
3) оскільки разом з вугіллям в топки ТЕС попадає деяка кількість пустих порід, що містять радіоактивні елементи, то частки золи, попелу, сажі, що вилітають з труб ТЕС, є слаборадіоактивними;
4) негативний вплив ТЕС позначається на ґрунтах, так як велика їх кількість вилучається під відвали шлаків.
Найбільше забруднюють навколишнє середовище невеликі сільські і районні котельні, де, як правило, відсутні фільтри чи інші вловлюючі установки.
Для очищення відходів ТЕС потрібно:
1. Очищати вугілля від піриту.
2. Розробляти нові технології очищення газо-димових викидів, встановлення більш ефективнішого устаткування замість застарілої системи очищення.
3. Перехід ТЕС на газ, в результаті чого відбувається забруднення тільки оксидами азоту.
III п. Вплив на довкілля ГЕС
Гідроелектростанції в наш час виробляють біля 20% електроенергії в світі. Країни, що мають багаті гідроресурси більшу частину енергії одержують саме за рахунок ГЕС (Норвегія – 97% ).
ГЕС мають певні екологічні переваги над ТЕС. Вони зовсім не забруднюють повітря шкідливими викидами. Затоплюючи водою вузькі порожисті ділянки рік ГЕС у цілому покращують роботу річкового транспорту.
Але вони теж не позбавлені недоліків. Найбільш нарікання викликають ГЕС побудовані на рівнинних ріках, наприклад на Дніпрі. Водосховищами Дніпровського каскаду ГЕС (Київським, Канівським, Кременчуцьким, Каховським, Дніпровським, Дніпродзержинським) затоплено 7 тис. км² —чверть території Бельгії.
Затоплені землі могли давати тисячі тонн овочів, фруктів, зерна. З затоплених площ довелось відселити жителів сотень сіл, прокласти нові комунікації, дороги тощо. Крім цього у місцевостях прилеглих до водосховищ має місце зміна рівня ґрунтових вод, заболочення територій. На Дніпровських водосховищах тривають обвали берегів, греблі і водосховища змінюють гідрологічний режим річок. Дніпро перетворилося в ланцюг застійних озер-водосховищ, які мають слабкий водообмін і самоочищуваність. Влітку вони «цвітуть», прибережні ділянки водосховищ заростають рослинністю, тут накопичуються шкідливі стоки. Особливо потерпають від гребель і водосховищ риба, планктон. Вона відірвана від своїх звичних нерестилищ, багато їх гине в лопатях гідротурбін.
Але доцільно будувати невеликі ГЕС на малих гірських річках, вони не потребують гребель і не змінюють режим рік. Вчені і інженери нині створили повністю автоматизовані малі ГЕС. За ними майбутнє.
Будувати ГЕС на рівнинних ріках економічно невигідно, бо країна втрачає більш ніж отримає під час роботи ГЕС.
IV п. Вплив на довкілля АЕС
Першу атомну станцію введено в дію в Обнінську під Москвою в 1954р. У 1988 р. за даними МАГЕТЕ в 26 країнах експлуатувалося 416 ядерних енергоблоків потужністю ~ 295 млн кВт. Вони вробляли близько 16% усієї електроенергії світу. Деякі країни, наприклад Франція, основну ставку зробила саме на АЕС, у цій країні 49 реакторів виробляють близько 70% всієї електроенергії.
Поряд з тим такі країни, як: Швеція, Данія, Австрія та Філіппіни повністю відмовились від АЕС. АЕС з’явилися з надр військово-промислового комплексу. Коли з’ясувалося, що виробництво плутонію супроводжується виділенням великої кількості теплоти, було вирішено використати цю теплоту для одержання електроенергії. В атомних реакторах, що виробляють мирну електроенергію накопичується надвибухівка – плутоній та інші ізотопи.
На користь АЕС висувались такі аргументи:
1) Електроенергія, що виробляється на АЕС дешевша тієї, що виробляється на ТЕС.
2) АЕС використовують мало «пального» порівняно з ТЕС.
3) АЕС менше забруднюють навколишнє середовище, ніж ТЕС, тобто вони екологічно чисті.
Наслідки катастрофи ЧАЕС спростувало ці доводи.
По-перше, було розвіяно міф про дешевизну атомної енергетики (була у тричі меншою, ніж у розвинутих країнах Заходу), виявилась набагато вищою, так як у вартість не було свідомо включено такі витрати, як переробка і поховання радіоактивних відходів, а це становить 75% вартості всього паливного циклу. Не було також враховано вартість демонтажу АЕС, а кожна станція через 25-30 років має бути розібрана або похована через те, що радіоактивність її агрегатів перевищить усі допустимі норми. Вартість демонтажу АЕС дорівнює вартості її будівництва.
По-друге, реактор типу РБМК завантажується близько 180 т таких твелів, які в результаті роботи реактора перетворюється на радіоактивні відходи. Протягом 5 років роботи лише одного такого реактора на АЕС накопичується близько 300 т відпрацьованих, високорадіоактивних твелів, а нині в світі не існує надійних методів тривалого зберігання радіоактивних відходів.
По-третє згубно впливає на біосферу. Настільки забруднює біосферу, що відстоювати цей спосіб одержання електроенергії абсолютно неприпустимо.
Паливно-енергетичний цикл передбачає добування уранової руди, вилучення з неї урану, переробки сировини на ядерне паливо, використання палива в реакторах, транспортування та хімічна регенерація відпрацьованого палива, захоронення радіоактивних відходів. І на всіх стадіях відбувається радіаційне забруднення. А починається воно уже на стадії добування сировини на уранових рудниках. 90% добутої з землі маси порід іде у відвали, з яких виділяється продукт розпаду урану радіоактивний газ – радон.
Під час аварії на ЧАЕС в атмосферу надійшло близько 450 типів радіонуклідів. З них основну кількість становили короткоживучий ізотоп йоду – 131, який накопичувався в щитовидні. Дуже небезпечними для людей є довгоживучі ізотопи стронцію – 90 (період напіврозпаду 20 тис. років), цезій – 137 (період напіврозпаду 80 тис. років), плутоній.
Потрапляючи в організм людини з повітрям, водою, продуктами харчування вони спричиняють внутрішнє опромінення. Дія радіації проявляється у вигляді променевої хвороби, здатної привести до смерті, до локальних уражень шкіри, ока, кісткового мозку.
1 мікрограм плутонію потрапивши з пилом в легені спричиняє смерть.
Наслідки аварії на ЧАЕС становлять загрозу генетичному здоров’ю нації. Під дією радіоактивних речовин відбуваються мутації в організмі людини, тобто змінюється спадковість у організмів.
У забруднених радіонуклідами зонах спостерігаються масові аномалії рослин і тварин, гігантизм листя дуба, липи, акації, спотворення деяких видів бур’янів до такого стану, що важко визначити їх вид. Хвоя на молодих пагонах ялин має довжину у 5-6 разів більшу, ніж нормальна. На Житомирщині у Народницькому районі народжувались мутанти домашніх тварин: поросята без очей, лошата з вісьмома кінцівками.
Чорнобильська катастрофа призвела до пригнічення імунної системи людей і тварин. Внаслідок чого ускладнюється перебіг таких хвороб, як запалення легень, грип, збільшилась смертність від «звичайних» хвороб.
Це явище зумовлене накопиченням радіоактивного йоду в щитовидній залозі, змінює її діяльність, сприяє на відділ головного мозку – гіпофіз, що регулює імунні реакції організму. Опромінення спричинює також збільшення серцево-судинних і нервових захворювань, знижує народжуваність, підвищує дитячу смертність.