з). Создание водохранилищ в долинах рек или с использованием естественного рельефа поверхности, а также создание искусственных прудов-охладителей, что вызывает: изменение качественного и качественного и количественного состава речных стоков, изменение гидрологии водного бассейна, увеличения давления на дно, проникновение влаги в разломы коры и изменение сейсмичности, изменение условий рыболовства, развития планктона и водной растительности, изменение микроклимата, изменение условий отдыха, спортивных занятий, бальнеологических и других факторов водной среды.
и). 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.
к). 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, химводоочистки, охлаждения и промывки оборудования) потребляют 7% общего расхода воды, являясь при этом , основным источником примесного загрязнения.
АЭС воздействуя на водный бассейн, в то же время влияют на некоторые растения и вещества (растворённые в воде и содержащиеся в данных отложениях), некоторые из них накапливают радиоактивные изотопы в концентрациях, на несколько порядков превышающих равновесные в окружающей воде. При существующих условиях воздействия ядерной теплоэнергетики на гидросферу (и методах контроля выбросов) освоенные типы ядерных теплоэнергетических установок не представляют собой угрозы нарушения локальных и глобальных равновесных процессов в гидросфере и её взаимодействие с другими оболочками Земли (за исключением аварийных ситуаций, вызывающих загрязнение окружающей среды радиоактивными веществами). Все другие виды воздействия АЭС на гидросферу и литосферу, не связанные с радиоактивностью (влияние систем водоснабжения, фильтров), качественно не отличаются от аналогичных воздействий ТЭС и ТЭЦ.
Учёными доказано, что основными видами примесных выбросов энергетических объектов, поступающими на поверхность гидросферы и литосферы , являются твёрдые частицы, выносимые в атмосферу дымовыми газами и оседающие на поверхность (пыль, зола, шлаки), а также горючие компоненты продуктов обогащения, переработки и транспортировки топлив. Весьма вредными загрязнениями поверхности гидросфер и литосфер является жидкое топливо, его компоненты и продукты его потребления и разложения.
Выбросы теплоты являются одним из основных факторов взаимодействия теплоэнергетических объектов с окружающей средой, в частности с атмосферой и гидросферой. Выделение происходит на всех стадиях преобразования химической энергии органического вещества или ядерного топлива для выработки тепловой энергии. Большая часть теплоты, получаемой охлаждающей водой в конденсаторах паровых турбин, передаётся в водоёмы, водотоки, а оттуда в атмосферу (t воды в месте сброса нагретой воды повышается, что ведёт к повышению средней.
Температуры поверхности водоёма, атмосферный воздух над теплоэнергетической установкой повышается, вследствие энергии, выделенной этой установкой в атмосферу).
Теплоэлектростанции оказывают значительное негативное воздействие на состояние всех элементов окружающей природной среды. Это, прежде всего, химическое загрязнение, связанное со значительными выбросами в атмосферу таких загрязнителей, как оксиды азота, углерода, диоксид серы, зола. Одним из наиболее токсичных газообразных выбросов энергоустановок является сернистый ангидрид – SO2 . Он составляет примерно 99% выбросов сернистых соединений (остальное количество приходится на SO3). Его удельная масса – 2,93 кг/м3, температура кипения – 195єC. Продолжительность пребывания SO2 в атмосфере сравнительно невелика. Он принимает участие в каталитических, фотохимических и других реакциях, в результате которых
окисляется и выпадает в сульфаты. В присутствии значительных количеств
аммиака NH3 и некоторых других веществ время жизни SO2 исчисляется
несколькими часами. В сравнительно чистом воздухе оно достигает 15 – 20
суток. В присутствии кислорода SO2 окисляется до SO3 и вступает в реакцию с
водой, образуя серную кислоту. Загрязнение гидросферы органическими и взвешенными веществами, поступающими со сточными водами; различные виды физических воздействий, таких как тепловое и акустическое. Кроме того, деятельность теплоэлектростанций связана с образованием большого количества отходов различных классов опасности, значительную часть которых составляют золошлаковые отходы (ЗШМ).
При сжигании угля на тепловых электростанциях (ТЭС) образуется большое количество золошлаковых отходов (ЗШО), оказывающих негативное влияние на все компоненты окружающей природной среды. Из числа самых главных экологических проблем, возникающих при образовании и размещении ЗШО, выделяют следующие:
накопление токсичных элементов в продуктах сжигания угля;
расположение золошлакоотвалов (далее золоотвалов) вблизи больших городов (а нередко в черте города); поступление (выброс) токсичных микроэлементов в атмосферный воздух, загрязнение окружающей среды прилегающего района; загрязнение токсичными элементами, тяжелыми металлами поверхностных и подземных источников, земли, почвы при складировании и хранении золошлаковых материалов на золоотвале (золошлакоотвале); отчуждение больших территорий с целью строительства золоотвалов для размещения ЗШО; использование в большинстве ТЭС технологического оборудования, не отвечающего требованиям экологической безопасности;
низкий процент утилизации ЗШО в качестве товарной продукции.
Следует особо подчеркнуть, что защита подземных и поверхностных вод от загрязнения токсичными химическими элементами и их соединениями является одной из наиболее серьезных и сложных проблем.
ТЭС производят энергию при помощи турбин, приводимых в движение нагретым паром, а
отработанный пар охлаждается водой. Поэтому от электростанций в водоёмы
непрерывно поступает поток воды с температурой на 8-12єC превышающей
температуру воды в водоёме. Крупные ТЭС сбрасывают до 90 мі/с нагретой
воды. По подсчётам немецких и швейцарских учёных, возможности рек Швейцарии
и верхнего течения Рейна по нагреву сбросной теплотой электростанций уже
исчерпаны. Нагрев воды в любом месте реки не должен превышать больше чем на
3єC максимальную температуру воды реки, которая принята равной 28єC. Из
этих условий мощность электростанций ФРГ, сооружаемых на Рейне, Инне,
Везере и Эльбе, ограничивается значением 35000 МВт. Тепловое загрязнение
может привести к печальным последствиям. По прогнозам Н.М. Сваткова
изменение характеристик окружающей среды (повышение температуры воздуха и
изменение уровня мирового океана) в ближайшие 100-200 лет может вызвать
качественную перестройку окружающей среды (стаивание ледников, подъём
уровня мирового океана на 65 метров и затопление обширных участков суши).
Для уменьшения концентрации вредных соединений в приземном слое
воздуха котельные ТЭС оборудуют высокими, до 100-200 и более метров,
дымовыми трубами. Но это приводит также к увеличению площади их
рассеивания. В результате крупными промышленными центрами образуются
загрязнённые области протяженностью в десятки, а при устойчивом ветре – в
сотни километров.
Наиболее «чистое» топливо для тепловых электростанций – газ, как
природный, так и получаемый при переработке нефти или в процессе метанового
брожения органических веществ. Наиболее «грязное» топливо – горючие сланцы,
торф, бурый уголь. При их сжигании образуется больше всего пылевых частиц и
оксидов серы.
Эколого-гидрогеологические проблемы использования подземных вод для водоснабжения г. Москвы
В качестве примера предполагаемого крупного отбора подземных вод и связанных с этим природоохранных ограничений рассмотрим проблемы водоснабжения г. Москвы.
Питьевое водоснабжение большинства небольших городов с населением менее 100 тыс. человек в каждом почти полностью основано на подземных водах. Третья часть крупных городов с населением свыше 250 тыс. человек, использует для питьевого водоснабжения исключительно подземные воды, и еще треть -подземные и поверхностные воды совместно. Однако водоснабжение крупнейших городов России и прежде всего таких многомиллионных городов как Москва и Санкт-Петербург основано почти полностью на поверхностных водах.
До настоящего времени Москва остается одним из немногих крупных городов России, практически не использующих для питьевого водоснабжения подземные воды. Выход из строя водозаборов в связи с возможными аварийными ситуациями приводит к загрязнению поверхностных вод. Поэтому использование защищенных от загрязнения пресных подземных вод напорных водоносных горизонтов должно повысить надежность системы хозяйственно-питьевого водоснабжения города.
Состав и свойства подземных вод изучены в пределах Московского региона до глубин, составляющих примерно 1500 м. Пресные подземные воды с минерализацией до 1 г/л распространены до глубин в среднем 250-300 м, в отдельных районах до глубин всего 80-100 м. В настоящее время сеть скважин включает около 1100 наблюдательных скважин.