Реферат Энергетика источник жизни и загрязнения биосферы
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
« Кузбасский государственный технический университет»
Реферат
«Энергетика – источник жизни и загрязнения биосферы»
Выполнила: ст. группы ЭП 072
Проверила:
2008г.
Введение
Ни один современный человек не может представить свой дом без света, тепла и горячей воды. Мы настолько привыкли, что уже не замечаем этих благ и воспринимаем их как должное. Мало кто, уходя из дома и не выключая свет, задумывается, а, сколько же это стоит? Нет, не его кошельку, а нашей матушке природе.
Научно доказано что потребность человечества в ресурсах и энергии растет значительно быстрее чем численность населения. В1986г. На международном конгрессе энергетиков доказывалось, что запасов угля хватит примерно на 430 лет, нефти на 35, а газа более чем не 50.там же показано, что за счет электросбережения можно было бы сэкономить 50% энергии!
Экологическая ситуация во всем мире и во многих регионах нашей страны продолжает ухудшаться. Наступление человеческой цивилизации на окружающую среду проявляется в усилении парникового эффекта, выпадении кислотных осадков, утоньшении озонового слоя, загрязнении гидросферы, уничтожении лесов и почвенного покрова, сокращении биоразнообразия. Все эти проблемы обсуждаются сегодня в средствах массовой информации и в научных кругах.
Причиной наступления цивилизации на природу является в первую очередь демографический «взрыв» — резкое увеличение численности населения в мире в XX веке, увеличение потребностей человека и человечества и как следствие усиление давления на окружающую среду. Не менее важную роль играет и потребительский характер нашей цивилизации: исходное представление, что природа бесконечно богата и ее единственная задача — служить людям, а также чрезмерное потребление ресурсов природы, загрязнение окружающей среды в первую очередь богатыми развитыми странами.
Однако в последнее время происходит изменение мировоззрения человечества: все большему числу людей становится ясно, во-первых, что человек как существо биологическое — не царь природы, а только ее часть, причем всецело зависящая от состояния биосферы в целом, и, во-вторых, что ресурсы природы конечны и близки к исчерпанию. Изменить отношение к природе, бережно относиться ко всему живому, экономить природные ресурсы, перерабатывать отходы — вот задачи, которые выходят сегодня на передний план.
Сохранение биосферы является необходимым условием выживания человечества, экология из естественнонаучной дисциплины становится мировоззренческой наукой, интегрирующей результаты разных учебных дисциплин и определяющей поведение человека по отношению к окружающему миру и к самому себе.
Энергия в жизни человека
От Солнца земля получает огромную энергию.30% солнечной энергии отражается в космическое пространство, а основная часть идет на нагрев земли. Солнечная энергия является источником возобновимых видов энергии: энегрии ветра, гидроэнергии рек, энергии продуктов фотосинтеза, продуктами которого всегда пользовался человек.
Начиная с овладения огнем, человек в своей жизнедеятельности постоянно использовал и другие, кроме пищи источники энергии, его энергетическая мощь постоянно возрастала
Если при собирательстве и первобытном рыболовстве он затрачивал на питание мощность в 140Вт, то при подсечно-огневом земледелии и первобытном скотоводстве – уже 250-300 Вт, а при традиционном земледелии и скотоводстве – около 500 Вт. Но самый быстрый рост мощности человеческого хозяйства начался после второй технологической (промышленной) революции XVII в., когда были разработаны методы применения энергии ископаемого топлива (в первую очередь каменного угля и нефти) в различных технологиях. Затем была повышена эффективность традиционных источников энергии: воды, ветра и солнца. Наконец, в ХХ веке началось использование ядерной энергии. В целом энерговооруженность человека возросла в тысячи раз, возникла энергетическая цивилизация – цивилизация большой социоприродной энергетики.
В ХХв. мощность используемая человеком на отопление, освещение, транспорт, промышленное и сельскохозяйственное производство, обработку и передачу информации и т.п., достигла в среднем 2-3 кВт/чел.
За последние 200 лет из-за дополнительного использования энергии урожайность пахотных земель возросла в три раза, площадь обрабатываемых земель увеличилась вдвое, численность населения – в 5 раз. В результате существования людей на вновь освоенных территориях, а также на территориях традиционного обитания без дополнительных энергозатрат стало невозможным. Затраты энергии на полях мира в среднем состовляют половину калорийности урожая, на лов рыбы в океане затрачивается мощность близкая к калорийности выловленной рыбы. Общие затраты на потребление продуктов биосферы составляют 23% общей мощности энергопотребления. Таким образам, энергопотребление невозобновимых ископаемых ресурсов дало возможность человечеству увеличить свою долю потребления растительной продукции биосферы.
Потребление продуктов биосферы совместно с использованием невозобновимых ресурсов ископаемого топлива примерно в 60 раз превышает энергию биологического потребления пищи. На душу населения современный человек затрачивает почти в 100 раз больше энергии, чем первобытный человек. Величина удельного потребления электроэнергии на душу населения отражает, как правило уровень жизни в данной стране. Чем выше удельное потребление энергии, тем выше уровень жизни.
Энергетические ресурсы
В настоящее время свои энергетические потребности человечество удовлетворяет в основном за счет углесодержащих видов топлива(каменного угля, нефти, газа, дров, сланцев, торфа) и урана.
Разведанные запасы каменного угля оцениваются в 1280 млрд. т. Прогназируемые(неразведанные) запасы нефти 100-120 млрд. т, угля -- 3860 млрд.т, газа – 400 трлн. т, в то время как добыча нефти – 3 млрд.т. в год, газа – 2 трлн.т. в год.
Таким образаом, при современном уровне добычи нефти и газа их запасы кончатся после 2050г. В общем производстве энергии на
Запасы урана U 235, который используется в качестве топлива для реакторов на тепловых нейтронах, будут исчерпаны через 50 лет. Использование реакторов на быстрых нейтронах позволит применять в качестве топливаU 238, запасы, которого огромны.
Альтернативные источники энергии – энергия ветра, солнца, геотермальная энергия, энергия течений пока вносят небольшой вклад в мировое производство энергии. Важную роль в жизни населения развивающихся стран играют дрова.
Различные оценки показывают, что имеющиеся на земле ресурсы топлива достаточны для обеспечения потребностей человечества в ХХIв.
При сжигании топлива реализуется первичная (тепловая) энергия, которая может быть преобразована в электрическую с определенным коэффициентом полезного действия (40-44% на тепловых электростанциях где сжигается углесодержащее топливо, и 30-33% на атомных электростанциях). Выработка одновременно электрической энергии и горячей воды на теплоэлектроцентралях повышает КПД использования первичной энергии до 80%.
Электрическая энергия – основа современной цивилизации. Во всем мире она рассматривается в качестве самого предпочтительного промежуточного вида энергии, универсального (легко преобразуется в любых количествах в тепло, свет, механическую энергию и т.п.), передаваемого на значительном расстоянии и вызывающего наименьшее загрязнение окружающей среды в местах потребления. Подавляющее большинство машин и устройств, которые использует человечество, содержат электрические цепи и соответствующие узлы, работа которых невозможна без электрической энергии.
В жизни современного общества последствия отключения электроэнергии подобны катастрофе. Такая катастрофа произошла 9 ноября 1965г. На территории США и Канады. За 11 мин.на площади в 200 тыс. кв. метров отключилось электричество, на которой расположены такие гигантские города как Нью-Йорк, Бостон, Монреаль и многие другие, полностью отключилось электричество. На 12ч. Улицы погрузились во мрак, остановились поезда метро, в которых находились более 1 млн. чел, электропоезда, троллейбусы, из-за отключения светофоров нарушилось автомобильное движение. Самолеты не могли совершить посадку на погруженные в темноту аэродромы. Остановились все фабрики и заводы, застыл металл в электропечах, отключились лифты небоскребов.
Энергетика является одной из наиболее крупномасштабных отраслей промышленного производства. Это основа развития всех отраслей промышленности, определяющих прогресс в целом.
Вместе с тем самым серьезным фактором загрязнения природной среды являются добыча и использование ископаемых энергоносителей, прежде всего нефти, угля и природного газа, обеспечивающего более 90% мировой потребности в энергии.
Рассмотрим экологические характеристики энергетики, основанной на сжигании углесодержащих видов топлива (тепловой энергетики), атомной энергетики, гидроэнергетики, использующей энергию падающей воды, и альтернативные ее источники.
Воздействие систем производства, передачи и использования энергии на окружающую среду проявляется в таких процессах и явлениях как:
1.Изъятие территорий для добычи топлива, размещений электростанции и линий электропередачи, захоронение отходов;
2. загрязнение атмосферы и литосферы продуктами сгорания (выбросы в атмосферу, шлаки, радиоактивные отходы и т.д.);
3.тепловое загрязнение – сброс тепловой энергии электростанции в окружающую среду и повышение температуры среды;
4.электромагнитное загрязнение – создание электрических, магнитных и электромагнитных полей;
5.радиоактивное загрязнение;
6.затопление полезных территории( в случае гидроэлектростанции);
7.воздействие на климат;
8.воздействие на флору и фауну;
9.наведенная сейсмичность – возникновение землетрясении при создании электроустановок, в первую очередь гидроэлектростанции.
Экологические характеристики тепловой энергетики
Тепловые электростанции (ТЭС) дают около 70% потребляемой энергии, они работают за счет сжигания угля или мазута, и чрезмерно загрязняют атмосферу, энергия получаемая на ТЭС является одной из самых грязных. ТЭС мы будем рассматривать вкупе с предприятиями угольной промышленности т.к. тепловая энергетика требует изъятия территории для добычи топлива, его транспортировки, размещения электростанций и линий передач, а также отвалов и терриконов.
. Угольная промышленность — важное звено энергетического комплекса. 3/4 угля используется в промышленности, на тепловых электростанциях как топливо, а также как технологическое сырье и топливо в металлургии и химической промышленности (коксующиеся угли). Районообразующая роль топлива сказывается тем сильнее, чем крупнее масштабы и выше технико-экономические показатели ресурсов. Массовое и дешевое топливо притягивает к себе топливоемкие производства, определяя в известной мере направление специализации района. В топливно-энергетическом балансе (ТЭБ) России доля угля в 1950-е годы достигала 65%, в 1960-е годы — 40-50%. В 1970-80-е годы угольное топливо было вытеснено нефтегазовым, и в настоящее время доля угля в ТЭБ России составляет лишь 12-13% , а в топливном балансе теплоэлектростанций — примерно 25%. В настоящее время в ТЭБ России на газ приходится 49%, нефть — 32%, уголь — около 13%. В перспективе доля угля в ТЭБ будет повышаться, и спрос на уголь в России в связи с изменением структуры запасов основных энергоносителей будет возрастать. В восточных регионах России, включая Урал, доля угля возрастает в производстве электроэнергии. В настоящее время на Дальнем Востоке удельный вес угля в балансе котельно-печного топлива превышает 80%, а электрическая и тепловая энергия в регионах Дальнего Востока вырабатывается в основном на ТЭС, сжигающих уголь.
Господствующими являются каменные угли: они составляют 70% общих запасов. Пропорции между каменными и бурыми углями имеют заметные территориальные различия. В европейской части России, например, явно преобладают каменные угли, составляющие свыше 9/10 всех запасов, в Казахстане они находятся примерно в равном количестве, а в Сибири бурых углей в 3 раза меньше, чем каменных.
Основными потребителями угля являются: электроэнергетика — 39%, промышленность и коммунально-бытовой сектор —27%, коксохимические предприятия — 14%, население — 8%, сельское хозяйство — 5%.
Угольная промышленность, с точки зрения воздействия на окружающую среду, является одной из сложных отраслей промышленности.
На экологическую обстановку в угледобывающих регионах оказывают большое влияние шахты, разрезы, обогатительные фабрики, предприятия угольного машиностроения, производства строительных материалов, а также строительно-монтажные предприятия, автобазы, управления водно-канализационного хозяйства и др.
Основными направлениями негативного воздействия угольной промышленности являются следующие:
— изъятие из землепользования и нарушение земель;
— истощение водных ресурсов и нарушение гидрологического режима подземных и поверхностных вод;
— загрязнение подземных и поверхностных водных объектов сбрасываемыми в них производственными и хозяйственно-бытовыми сточными водами предприятий и населенных пунктов;
— загрязнение воздушного бассейна твердыми и газообразными вредными веществами при применении существующих технологических процессов добычи, переработки и сжигания твердого топлива;
— загрязнение земной поверхности отходами добычи и обогащения угля и сланца;
— деятельность предприятий отрасли способствует ухудшению качества атмосферного воздуха (многочисленные котельные, дымящиеся терриконы и т. д.).
Негативные воздействия горных работ на природную среду особенно значительны при открытом способе добычи угля. Более 60% угольных шахт России взрывоопасны (газ и угольная пыль), почти в 50% возможно самовозгорание угля.
По мере эксплуатации любого угледобывающего предприятия горные работы все более передвигаются в глубь земных недр, что сопровождается удлинением производственных коммуникаций и падением их «производительности». Эти неблагоприятные изменения особенно заметны в отдельных звеньях технологической цепочки шахты (вентиляция, транспорт добытого угля и породы), которые становятся «узкими местами» в работе предприятия. В итоге производительность шахты постепенно снижается, а ее экономические показатели ухудшаются [19].
Проектами строительства шахт предусматриваются вскрытие и подготовка к выемке запасов только одного верхнего горизонта. Но по истечении 10-12 лет шахта полностью отрабатывает данную часть угольных запасов, и на ней должны быть завершены вскрытие и подготовка к эксплуатации следующего, расположенного ниже, горизонта. Во многих случаях это означает осуществление комплекса работ по реконструкции, что требует крупных инвестиций. Таким образом, периодическая реконструкция угольного предприятия является не только (как в других отраслях) средством экономически выгодного обновления, но и условием его физического существования.
Конечный срок службы угледобывающего предприятия жестко ограничен величиной запасов угольного поля. Средний срок службы шахты составляет около 40 лет, то есть в отрасли ежегодно выбывает 5-7 шахт. При сохранении стабильной общей потребности страны в угле для компенсации этой потери необходимо регулярно и заблаговременно, с запасом 8-10 лет, строить такое же количество новых шахт, под которые вновь отчуждается определенное количество земель.
Основной проблемой охраны водных ресурсов является реконструкция и повышение эффективности действующих очистных сооружений сточных вод, т. к. 90% загрязненных сточных вод проходят очистные сооружения, но сбрасываются недостаточно очищенными. Ежегодно в связи с ужесточением требований контролирующих органов, расширением перечня ингредиентов-загрязнителей сброс сточных вод увеличивается, несмотря на строительство и ввод очистных сооружений.
Выбросы вредных веществ в атмосферу шахтерских городов и поселков тоже являются немаловажным фактором. Под экологически чистыми технологиями добычи и переработки угля следует понимать такие технологии, использование которых должно обеспечивать минимизацию отрицательных экологических последствий уже на стадии основного производства и тем самым сократить объёмы собственно природоохранных работ.
В настоящее время добыча 1 т угля сопровождается образованием от 0,3 т (шахтная добыча) до 4 т (открытая разработка) вскрышных пород, 0,3 т отходов обогащения и выбросом 5-
На долю ТЭК приходится около половины всех выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников, более 15% сбросов загрязненных сточных вод. Доля в сбросе сточных вод угольной промышленности в России составляет 8,6%. По статистическим данным, в начале 80-х годов XX века на планете добывалось около 100 млрд. т различных руд, горючих ископаемых. При этом в результате хозяйственной деятельности человека в биосферу поступило более 200 млн. т С02, около 146 млн. т. S02, 53 млн. т оксидов азота и других химических соединений. Побочными продуктами деятельности этих предприятий явились также 32 млрд м3 неочищенных вод и 250 млн т пыли.
Загрязнителями среды, проступающими от предприятий угольной промышленности, являются: отходы, угольная пыль, шахтная вода, что ведет к угнетению и смерти живых организмов.
Процесс добычи угля сопровождается пылевыми и газовыми выбросами. При производстве взрывных работ появляется вероятность взрыва газопылевоздушной смеси. При выбросе горных выработок, газопыльных породных отвалов, открытых карьеров происходят выбросы в атмосферу пыли, метана, диоксида углерода, токсичных веществ, попадание минеральных солей в водоемы. В пыли содержится много различных минералов (гипс, асбест и др.), около 20% окиси железа, 5% сажи и других веществ. Пыль создает экран для солнечной радиации, из-за загрязнений крупные города получают на 15% меньше солнечного света. Пыль в атмосфере ведет к появлению и обострению респираторных и легочных заболеваний.
При окислении и самовозгорании угля при его хранении происходит выделение дыма и токсичных веществ, ухудшение качества топлива, что ведет к загрязнению атмосферы. При подземной разработке угля основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются газопылевые выбросы из горных выработок и газопылевые выделения из породных отвалов. С газопылевыми выбросами и образуемыми при взрывах газами в окружающую среду выделяются вещества, обладающие токсичным воздействием. Добыча 2 млрд. т угля сопровождается выделением 27 млрд. м3 метана (СН4) и 16,8 млрд. м3 диоксида углерода.
Существенным фактором загрязнения атмосферного воздуха является также выделение значительного количества пыли, газообразных, в том числе ядовитых, продуктов дыма с поверхности отвалов пород (терриконов), что обусловлено эрозией, окислением и горением в терриконах породы, содержащей значительное количество угля (от 5 до 20%), пирита (до 10%), серы (от 5% и более). В результате при горении отвалов выделяется до 180 м3/г углерода и серы на
Для предотвращения указанных явлений в карьерах и на автомобильных дорогах применяют специальные методы борьбы с пылью: подавление пыли путем орошения; применение водовоздушных смесей, растворов солей хлоридов натрия, кальция, магния. Эффективным средством решения проблемы взрывобезопасности углей является комплексная переработка твердых видов топлива: коксование каменных углей, гидрогенизация твердого топлива и т. д.
Промышленные предприятия сбрасывают в реки, озера, моря сточные воды, содержащие десятки тысяч тонн растворенных в них химических соединений. Эти водоемы становятся непригодными при использовании их для хозяйственно-пищевых, промышленных, сельскохозяйственных нужд, в качестве мест отдыха населения, других разумных видов эксплуатации.
Промышленные сточные воды могут содержать кислоты, щелочи, масло и другие органические и неорганические соединения. Некоторые из них содержат яды, синтетические детергенты и радиоактивные вещества.
Сточные воды угольной промышленности состоят из стоков шахт и обогатительных фабрик. Зачастую шахтные воды относятся к высокоминерализованным. Высокая минерализация обусловливается повышенным содержанием в них хлоридов, сульфатов, солей кальция, магния, калия. Поступая в водоем, такие стоки увеличивают жесткость воды; показатели содержания магния, железа, сульфатов возрастают в 1,5-2 раза. Эти изменения качества водоемов вызывают постепенное изменение растительного и животного мира, иногда приводят к гибели рыб.
Большой вред водоемам наносят кислые шахтные воды. С ними в водоем сбрасывается большое количество железа, окисные и закисные соединения которого придают водам металлический привкус. В воде происходит окисление закисных соединений железа в окисные, в результате чего за счет образования белых хлопьев, находящихся во взвешенном состоянии, снижается ее прозрачность. Окисные соединения, оседая на дно, заиливают его. В процессе окисления уменьшается содержание растворенного в воде кислорода. Окисление закисного железа не зависит от температуры, поэтому зимой, когда ледяной покров препятствует поступлению кислорода в воду, его содержание значительно снижается. Снижение растворенного кислорода в водоемах приводит к нарушению процессов биологического очищения воды, а также к гибели рыб. Полное отсутствие в воде растворенного кислорода способствует распаду органических веществ и повышению содержания сероводорода, метана и других газов. Некоторые из водоемов могут превратиться в сточные канавы.
Угольную промышленность можно также отнести к источникам порчи и уничтожения земельных ресурсов. В результате разработки месторождений природных ископаемых обычно образуются отвалы, терриконы, остающиеся после подземной добычи угля. Химический состав отвалов может быть самым разнообразным. Нередко в них содержатся вредные для окружающей среды и здоровья человека вещества. В результате их реакции друг с другом могут выделяться вредные газы, загрязняющие атмосферу. Подобное происходит и при возгорании отвалов. Отвалы обычно подвержены эрозии и потому способствуют и могут быть причиной пыльных бурь и загрязнения близлежащих территорий, во много раз превосходящих по площади сами отвалы.
При подземной разработке угольных месторождений поверхность Земли нарушается провалами, проседаниями в результате выемки угля. Земли захламляются породой, заливаются шахтными водами, загрязняются пылью. Необратимый вред почве наносят промышленные отходы. В результате взаимодействия, горения, действия атмосферных осадков из отходов выделяются и поступают в почву самые разнообразные вредные вещества, при их взаимодействии образуются еще более сильные яды, отравляющие почву, атмосферу и подземные воды. Существенный ущерб почве наносят, кроме провалов и проседаний, еще и затопления земной поверхности.
Промышленные выбросы влияют также на состояние растений, распространенных в окрестностях предприятий. Данные свидетельствуют, что промышленные выбросы угольных предприятий (пыль, сернистый ангидрид, различные органические соединения) вызывают глубокие биохимические изменения у растений: нарушают функционирование многих ферментативных систем, что в свою очередь приводит к различным изменениям в накоплении ими питательных веществ, нарушают аминокислотный баланс, уменьшают количество витаминов и т. д. В районах, загрязненных выбросами угольной промышленности, в воздухе много окислов серы и аз'ота, аммиака, промышленной пыли, окисей углерода. Растения в зоне промышленного загрязнения, как правило, более ослаблены и чувствительны к грибковым заболеваниям, что значительно снижает качество растениеводческой продукции.
В настоящее время применяются различные способы защиты окружающей среды от отрицательных воздействий на нее предприятий угольной промышленности в России. Отходы угольной промышленности используются в целях народного хозяйства. К материалам и изделиям из отходов углеобогащения, например, относятся: кирпич, цемент, аглоперит, газобетон, керамзит, материал для отсыпки дамб. В Министерстве промышленности России разрабатываются рациональные способы использования породных отвалов в качестве сырья для народного хозяйства. Эффективным направлением является использование породных отвалов для производства минеральных удобрений, так как сланцевые породы, содержащиеся в отвалах, обладают высоким естественным плодородием.
Для борьбы с пылью должен применяться комплекс противопылевых мероприятий, включающий увлажнение горного массива, орошение водой со смачивающими добавками отбитого угля и породы, бурение шпуров и скважин с промывкой, пылеулавливанием.
Деятельность предприятий угольной промышленности сопровождается нарушением земель. Угольное производство требует изъятия земель из сельхозоборота, приводит к загрязнению почв. Предлагается проводить инженерно-технические мероприятия по рекультивации эксплуатируемых земельных площадей одновременно с ведением горных работ, благодаря чему еще и достигается значительная экономия средств.
Глубокий анализ влияния хозяйственной деятельности предприятий на изменение состояния водных ресурсов и ущерба от загрязнения окружающей среды должен быть положен в основу разработки комплекса мероприятий, обеспечивающих экономическую заинтересованность предприятий в соблюдении планов и норм рационального природопользования.
Компенсационные платежи являются одной из мер улучшения экологической обстановки. Сформированные за счет этих мер средства могут быть использованы для строительства новых очистных сооружений и реконструкции устаревших, внедрения мероприятий по совершенствованию технологических процессов.
Экологическая характеристика гидроэнергетики.
Важное место в энергетике занимают гидроэлектростанции (ГЭС).Выработка электроэнергии на ГЭС обходится относительно дешево; ГЭС незаменимы для моментального покрытия пиковых нагрузок в энергосистемах.
Работа ГЭС не вызывает загрязнения природной среды. Водохранилища ГЭС можно использовать для орошения, рыболовства, судоходства, в рекреационных целях, для водоснабжения и т.д.
Но тем не менее с деятельностью ГЭС связано и много проблем.
Большинство водохранилищ нашей страны находятся на равнинах. Равнинные водоемы велики по площади и изменяют природные условия на значительных территориях. Так, водами волжских водохранилищ затоплены огромные площади пойменных земель – лучших сельскохозяйственных угодий с влажными лугами и плодородными почвами. Для предотвращения затопления земель приходится строить вдоль естественных берегов рек специальные дамбы.
Многие крупные антропогенные водоемы находятся во влажной лесной зоне. Вокруг них часто происходит заболачивание земель и расширение существующих болот. В степной зоне и зоне полупустынь создание водохранилищ может сопровождаться заселением почв. Ниже плотин уменьшается продолжительность и высота половодий, что приводит к деградации лугов и пойменных почв, гибели ряда растительных сообществ. Водоемы на равнинных реках замедляют скорость обмена воды в их бассейнах. Соответственно происходит замедление скорости движения подземных вод, что в свою очередь, влияет на их химизм. Снижение интенсивности паводков и половодий ухудшает санитарное состояние водоемов. Нечистоты, которые раньше выносились реками, теперь накапливаются в водохранилищах. Кроме того, снижение скорости течения в водохранилищах сопровождается их заилением. Темпы заиления водохранилищ сильно различаются в зависимости от природных условий и водосборов. Так, например, Цимлянское водохранилище на Дону расположено в степной зоне, где интенсивно протекают процессы эрозии почв. Поэтому за сорок лет оно потеряло десятую часть своего объема. Заиление же братского водохранилища составляет доли процента, так как оно находится в лесной зоне, где практически смыв почв не происходит.
На участках рек ниже плотин снижается частота и высота половодий и паводков. Это отрицательно сказывается на долинных геосистемах. Происходит деградация влажных пойменных лугов, снижается их урожайность. В южных районах высыхают и исчезают тугайные леса.
Плотины ГЭС преграждают путь на нерест проходным рыбам, ухудшают состояния нерестилищ (заиливание). Для предотвращения негативного влияния плотин на экосистемы аквальных комплексов разработан ряд инженерных и биотехнических мер. На современных плотинах в обязательном порядке строятся рыбопроходы и рыбоподъемники, обеспечивающие движение рыб на нерест. В водохранилищах создаются искусственные нерестилища, производится подкормка рыб. Плотины задерживают твердые взвеси. Поэтому в устья рек поступают воды, содержащие меньше питательных веществ. А это значительно ухудшает условия нереста рыбы в прибрежных районах морей и океанов, условия их нагула. По этой причине некоторые популяции рыб уменьшаются и даже исчезают.
Крупные водохранилища оказывают некоторое, а в ряде случаев и значительное влияние на локальные климатические условия. Так, в долине Енисея на сотни километров ниже краснодарской ГЭС зимой устанавливаются густые холодные туманы. Причиной их возникновения является сброс через турбины электростанции относительно теплых донных вод водохраналища. Поэтому, несмотря на сильные морозы, на расстоянии до
Негативные следствия работы горных ГЭС значительно отличаются от последствий функционирования равнинных. Это обусловлено тем, что на горных реках с крутым падением русла и узкими долинами-ущельями накопление больших объемов воды в водохранилищах не сопровождкается затоплением обширных площадей. Однако скопление дополнительных масс воды нарушает неустойчивое равновесие блоков земной коры. Поэтому в районах крупных гидроузлов частота небольших землетрясений возрастает, а иногда происходят и разрушительные толчки. Спровоцированные строительством гидроэлектростанции разрушительные землетрясения происходили в горах Италии, Индии, в ряде других стран.
Возведение гидроэлектростанций оказывает сильное воздействие на природные территориальные и аквальные комплексы. Поэтому при оценке проектов строительства ГЭС необходимо учитывать возможно больший круг ландшавтно-экологических следствий их осуществления.
Экологическая характеристика атомных электростанций.
Современные АЭС с реакторами на тепловых нейтронах, экономя органическое топливо, расходуют ядерное горючее весьма расточительно — используется лишь 0,5—1% урановой руды, а остальные 99% идут в отвалы. Ныне в ряде стран разработана и успешно внедряется более экономичная технология, которая позволяет значительно полнее использовать урановое топливо. На атомных станциях с реакторами-размножителями на быстрых нейтронах не только производится энергия, но и вырабатывается плутоний — новое ядерное горючее. В реакторах на быстрых нейтронах можно использовать практически все 100% добываемого урана. Сочетание подобных реакторов с реакторами на тепловых нейтронах многократно увеличивает производство энергии из урана.
Производство электроэнергии на атомных станциях не сопровождается выбросами в атмосферу диоксида углерода и поэтому не усугубляет проблемы, связанные с парниковым эффектом. Потребление кислорода на ядерных станциях также сведено к минимуму. Для разбавления небольших выбросов АЭС в атмосферу до допустимых концентраций требуется в тысячи раз меньше воздуха в расчете на единицу вырабатываемой энергии, чем при работе обычных тепловых электростанции.
Наряду с решением большого числа проблем развитие ядерной энергетики ставит перед человечеством и качественно новые экологические задачи. Как показала чернобыльская катастрофа, ядерные станции представляют глобальную угрозу всему живому в случае нарушения нормального режима их работы. Аварии на атомных станциях влекут за собой опасные экологические последствия для обширных территорий и огромных масс людей. При чем радиоактивное загрязнение с помощью воздушных течений и вод распространяются на территории весьма удаленные от АЭС. Так, на Чернобыльской АЭС высота выбросов из аварийного блока достигла
Сложные экологические проблемы возникают не только при авариях, но и при нормальной работе АЭС. К их числу относится проблема длительного и безопасного хранения высокоактивных отходов ядерной энергетики, исключающего распространение антропогенной радиации в пределах биосферы. С каждым годом количество радиоактивных отходов растет. Они сохраняют свою активность в течении многих столетий. Долгоживущие изотопы, образующиеся на ядерных станциях в качестве отходов, должны быть на сотни лет изолированы от живых организмов, от свободно перемещающихся масс воды и воздуха. При организации хранения таких отходов необходимо учитывать комплекс природных факторов и условий.
В 60-е гг. ХХ в. Было выдвинуто предложение использовать для целей захоронения радиоактивных отходов впадины океана глубиной свыше
По международным соглашениям твердые, слабо-, средне-, и высокорадиоактивные отходы должны капсулироваться стеклом и помещаться в специальные хранилища, находящиеся под постоянным контролем. Применяемое для этих целей стекло не выщелачивается. Стеклянные радиоактивные блоки можно разрушить лишь с большим трудом, но и тогда распространение радиоактивности не произойдет, так как отходы сплавлены со стеклом. В таком состоянии они могут храниться тысячи лет. Существуют и другие способы хранения радиоактивных отходов. Все они сложны и дорогостоящи. При любом способе хранения радиоактивные вещества должны быть изолированы от биохимического круговорота элементов в биосфере. Чаще всего в качестве складов используются соляные штольни, в которых нет грунтовых вод. Соляные породы прочны и пластичны, что гарантирует герметичность захоронения в течении длительного времени, а высокая теплопроводность соляных пород способствует отводу тепла, выделяющегося в процессе распада радиоактивных веществ.
Разработан также способ захоронения радиоактивных отходов с помощью гидравлического разрыва, при котором в слое глинистого сланца пробуривается скважина до горизонтов, расположенных ниже грунтовых вод. В скважину под давлением нагнетается вода, что приводит к образованию в сланцах серии трещин. После этого радиоактивные вещества в цементном растворе под огромным давлением вводятся в трещины. Такой способ на сотни лет устраняет возможность распространения радиоактивных веществ даже при землетрясении.
Для захоронения предлагается также использовать скопления гравия в горных районах аридных зон. В этом случае стальные остеклованные канистры помещаются в пакеты из гравия на глубину не более
С работой АЭС связана также проблема теплового загрязнения водоемов. Большое количество воды, используемой при работе АЭС, сбрасывается в водоемы в нагретом состоянии. Водоемы, служащие для охлаждения отработанной воды, занимают значительные площади. При большом числе АЭС трудно найти свободные или малоценные земли для создания подобных водоемов. Поэтому в большинстве случаев нагретые воды сбрасываются непосредственно в реки. В ряде районов мира тепловое загрязнение рек — большая проблема. Например, в США в XXI в. тепловые и атомные станции будут использовать для охлаждения треть стока рек. В засушливые годы для охлаждения потребуется весь сток, что может привести к резкому изменению природных свойств всей гидросети страны. Поэтому в США предполагается нагретые воды АЭС сбрасывать в моря. Для нашей страны в связи с особенностями климата (продолжительная холодная зима) проблемы теплового загрязнения вод практически не существует. Сбросное тепло АЭС может широко применяться для интенсификации сельскохозяйственного производства и для других практических целей.
В числе побочных продуктов работы АЭС образуется плутоний, который может быть использован для изготовления атомных бомб. Ежегодное производство плутония в мире в ближайшие годы составит 1,5 млн кг, а для изготовления бомбы с зарядом мощностью 20 кт требуется лишь
Таким образом, развитие ядерной энергетики ставит перед человечеством новые острые политические проблемы. Предотвратить распространение ядерного оружия призвано Международное агентство по атомной энергетике (МАГАТЭ). Важнейшая задача агентства — содействовать мирному использованию атомной энергии и препятствовать распространению ядерного оружия. МАГАТЭ осуществляет контроль за ядерными материалами, стремясь не допустить их применения в военных целях.
В ряде стран мира (Франция, Великобритания, Россия) осуществляется промышленная переработка отходов АЭС. Для этого построены автоматизированные заводы. Предполагается создать очень крупное предприятие по хранению и переработке радиоактивных отходов в Красноярском крае. На нем планируется также перерабатывать радиоактивные отходы, привозимые из-за рубежа. Но этот проект вызывает опасенйя у многих ученых и инженеров. В случае аварии на таком заводе может возникнуть угроза радиоактивного загрязнения обширных регионов. Кроме того, серьезные опасения связаны также с техническими трудностями обеспечения полной безопасности транспортировки радиоактивных отходов на большие
Экологическая характеристика альтернативных источников энергии.
Солнечные батареи или СЭС.
Солнечная энергия обладает неоспоримыми преимуществами перед традиционными органическим и ядерным горючим. Это исключительно чистый вид энергии, который не загрязняет окружающую среду, а само ее использование не связано ни с какой биологической опасностью. Использование солнечной энергии в больших масштабах не нарушает сложившегося в эволюции энергетического баланса нашей планеты
Это практически неисчерпаемый источник энергии. Ее можно использовать прямо (посредством улавливания техническими устройствами) или опосредованно через продукты фотосинтеза, круговорот воды, движение воздушных масс и другие процессы, которые обусловливаются солнечными явлениями.
Использование солнечного тепла — наиболее простой и дешевый путь решения отдельных энергетических проблем. Подсчитано, что в США для обогрева помещений и горячего водоснабжения расходуется около 25% производимой в стране энергии. В северных странах, в том числе и в России, эта доля заметно выше. Между тем, значительная доля тепла, необходимого для этих целей, может быть получена посредством улавливания энергии солнечных лучей. Эти возможности тем значительнее, чем больше прямой солнечной радиации поступает на поверхность Земли.
Отопление и горячее водоснабжение как низкотемпературные процессы преобразования солнечной энергии в теплоту могут быть осуществлены сравнительно простыми техническими средствами. Солнечные водонагреватели начинают использоваться для целей тепло- и горячего водоснабжения индивидуальных потребителей в южных климатических зонах.
Наиболее распространено улавливание солнечной энергии посредством различного вида коллекторов. В простейшем виде это темного цвета поверхности для улавливания тепла и приспособления для его накопления и удержания. Оба блока могут представлять единое целое. Коллекторы помещаются в прозрачную камеру, которая действует по принципу парника. Имеются также устройства для уменьшения рассеивания энергии (хорошая изоляция) и ее отведения, например, потоками воздуха или воды.
Еще более просты нагревательные системы пассивного типа. Циркуляция теплоносителей здесь осуществляется в результате конвекционных токов: нагретый воздух или вода поднимается вверх, а их место занимают более охлажденные теплоносители. Примером такой системы может служить помещение с обширными окнами, обращенными к солнцу, и хорошими изоляционными свойствами материалов, способными длительно удерживать тепло. Для уменьшения перегрева днем и теплоотдачи ночью используются шторы, жалюзи, козырьки и другие защитные приспособления. В данном случае проблема наиболее рационального использования солнечной энергии решается через правильное проектирование зданий. Некоторое удорожание строительства перекрывается эффектом использования дешевой и идеально чистой энергии.
Ветровые электростанции (ВЭС).
Ветровые электростанции традиционно самые древние. Их мощности могут варьироваться от совсем маленьких до очень мощных 5МВт. Но несмотря на всю их экологичностьу них есть свои отрицательные стороны.
Ветряки распугивают птиц и зверей, нарушая их естественный образ жизни, а при большом их скоплении на одной площадке могут существенно исказить естественное движение воздушных потоков с непредсказуемыми последствиями. Во многих странах, в том числив Ирландии, Англии и других, жители неоднократно выражали протесты против размещения ВЭС вблизи населенных пунктов и сельскохозяйственных угодий, а в условиях густо населенной Европы это означает — везде.
Было выдвинуто предложение о размещении систем ветряков в открытом море. Так, в Швеции разработан проект, согласно которому предполагается в Балтийском море недалеко от берега установить 300 ветряков. На их башнях высотой
Неприятным побочным эффектом использования ветряков для сторонников экологически чистого хозяйства оказались биологические последствия. Союзы охраны природы отмечают, что многие перелетные птицы вынуждены менять свои маршруты, избегая ветряных парков — мельницы отпугивают птиц. В ряде случаев положение сложилось настолько серьезное, что местные экологи вынуждены были поставить вопрос о временном закрытии установок или о переводе их на более гибкий режим работы с учетом сезонных перемещений птиц
.
Геотермальные электростанции(ГеоГЭС).
В данном случае источником тепла являются разогретые воды, содержащиеся в недрах земли. В отдельных районах такие воды изливаются на поверхность в виде гейзеров (например, на Камчатке)! Геотермальная энергия может использоваться как в виде тепловой, так и для получения электричества.
Ведутся также опыты по использованию тепла, содержащегося в твердых структурах земной коры. Такое тепло из недр извлекается посредством закачки воды, которую затем используют так же, как и другие термальные воды.
Уже в настоящее время отдельные города или предприятия обеспечиваются энергией геотермальных вод. Это, в частности, относится к столице Исландии — Рейкьявику. В начале 80-х годов в мире производилось на геотермальных электростанциях около 5000 МВт электроэнергии (примерно 5 АЭС). В России значительные ресурсы геотермальных вод имеются на Камчатке, но используются они пока в небольшом объеме. В бывшем СССР за счет этого вида ресурсов производилось только около 20 МВт электроэнергии.
Достоинства использования глубинного тепла земли очевидны. ГёоТЭС может функционировать десятки лет, используя практически неугасаемые тепловые котлы. Себестоимость электроэнергии, получаемой таким образом, несмотря на значительные первоначальные затраты, вполне сравнима с той, которую мы имеем на тепловых и атомных электростанциях. Кроме того, ГеоТЭС не наносит урона экологии, не загрязняет выбросами окружающую среду.
Использование тепла земных недр весьма перспективно с позиций охраны окружающей среды. В настоящее время во многих странах мира для выработки электроэнергии и отопления зданий, подогрева теплиц и парников используется тепло горячих источников. Речь идет об огромных резервах экологически чистой тепловой энергии, о возможности с большим экономическим эффектом заменить до 1,5 млн т органического топлива в важнейших отраслях, включая сельское и коммунальное хозяйства.
Геотермальные электростанции по компоновке, оборудованию, эксплуатации мало отличаются от традиционных ТЭС и практически не вызывают экологических последствий. Температура месторождений геотермальных вод Камчатки доходит до 257°С, глубина залегания —1200 м. Выявленные в этом районе тепловые ресурсы могли бы обеспечить работу геотермальных электростанций общей мощностью 350—500 МВт.
-
Заключение.
ЭКОНОМИЯ ЭНЕРГИИ
Экономические и экологические соображения требуют всемерной и повсеместной экономии энергоресурсов. Такая экономия позволит уменьшить расходы на производство продукции, сохранить энергоресурсы для будущих поколений, уменьшить загрязнение окружающей среды.
Внимание к энергосберегающим технологиям производства резко возросло после нефтяного кризиса 1973 — 1974 гг., когда страны ОПЕК уменьшили экспорт нефти и увеличили цену на нее. В первую очередь пострадали развитые страны Европы, США, Япония. Новые энергосберегающие технологии были разработаны в Японии: с 1973 по
Резко снизили энергоемкость промышленной продукции и другие страны. Если принять энергоемкость в
Приведем несколько примеров энергосберегающих технологий. Более половины всей энергии, производимой в США, потребляют электромоторы. Использование современных электродвигателей с микропроцессорным управлением позволило бы сэкономить 20 % потребляемой электроэнергии. Улучшение теплоизоляции домов (тройные оконные рамы, толщина стен 10 —
Огромное количество энергии (60 — 80%) удалось бы сэкономить в России, если повсеместно перейти от малоэффективного и экологически вредного мартеновского производства стали к разработанной в нашей стране технологии ее непрерывной разливки. ™Современные~типы двигателей автомобилей—позволяют- снизить потребление топлива в 2 —6 раз (до 4,5 —
В целом потребление энергии в развитых странах при использовании энергосберегающих технологий может быть снижено в 1,5 раза (на 30%). Рекомендации по экономии энергии в быту.
Кипятите столько воды, сколько вам нужно, не больше.
После закипания кипятите воду 1 — 3 мин.
Закрывайте кастрюли и чайники крышками.
Используйте только нужное вам освещение. Остальные светильники выключайте. Уходя из комнаты, гасите свет.
Больше пользуйтесь маломощным местным освещением (настольными лампами, торшерами и т.д.).
Следите за чистотой ламп. Вытирайте на них пыль.
Где возможно, применяйте экономичные люминесцентные или натриевые лампы.
При необходимости использования электроотопительных приборов (электрокамины, рефлекторы и т.п.) ликвидируйте утечки тепла из помещения: заделайте щели в окнах, утеплите двери.
Содержание.
1.Введение…………………………………………………………………………стр. 2
2.Энергия в жизни человека ……………………………………………………..стр.3
3.Энергетические ресурсы………………………………………………………..стр.4
4.Экологические характеристики теплоэнергетики…………………………….стр.6
5. Экологические характеристики гидроэнергетики……………………………стр.11
6. Экологические характеристики ядерных электростанций…………………..стр.13
7. Экологические характеристики альтернативных источников энергии……..стр.16
8.Заключение. Экономия энергии…………………………………………………стр.19
Список литературы.
- «Экология и техника: Проблемы оптимальной ориентации развития техники» Мамедов. В. Ф. 1988.
- «Экология – Природа – Человек – Техника» Акимова О.Г. 1999г.
- «Курс инженерной экологии» Мазур А.А. 2001.
