ВОЗДЕЙСТВИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ.

---

ВОЗДЕЙСТВИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Введение

Город концентрирует на своей территории значительное количество разнооб­разных техногенных объектов, которые являются источником загрязнения возду­ха, водных источников, почв, растительности, а также причиной ухудшения здо­ровья людей, проживающих в нем. Среди многих источников загрязнения особое место занимают промышленные предприятия. По характеру и масштабам воз­действия они существенно различаются. В этой главе будут рассмотрены различ­ные виды промышленных предприятий в связи с их специализацией и воздей­ствием на экологию города.

Перерабатывающая промышленность

Среди различных промышленных производств особое место занимают круп­ные промышленные предприятия перерабатывающей промышленности, относя­щиеся к типу крупнотоннажных как по объему выпускаемой продукции, так и по объему вредных выбросов. К ним можно отнести предприятия по выпуску чер­ных и цветных металлов, нефтеперерабатывающие, химии органического синте­за, целлюлозно-бумажные. Из общего объема промышленных выбросов в атмо­сферу приходится около 80%, а их доля в объеме сбрасываемых сточных вод со-

ставляет почти 90%. Перерабатывающая промышленность насчитывает несколь­ко десятков отраслей, каждая из которых имеет свои технологические особеннос­ти, специфические, характерные только для нее промышленные выбросы. Пред­приятия отрасли производят особо опасные вещества, представляющие угроз> как природе, так и здоровью населения. Среди них особое место занимают хлс-рорганичесике пестициды, полихлорбифенилы, диоксины, хлорфторуглероды. тяжелые металлы и их соединения и ряд других поллютантов.

Металлургическая промышленность

Металлургический комплекс является одним из ведущих в стране, он включа­ет в свой состав отрасли черной и цветной металлургии.

Черная металлургия

Металлургические комбинаты полного металлургического цикла насчитыва­ют большое число производств: как основных – подготовка руды, производство кокоа, чугуна, стали, проката, так и обслуживающих – энергетическое, транспор­тное, ремонтно-механические службы.

Мощности современного металлургического цикла рассчитаны на выпуск от 10 до 14 млн. т металла. В настоящее время даже при существенном спаде про­мышленного производства объем производимого металла на крупнейших пред­приятиях – Северсталь, Магнитогорский, Новолипецкий – превышает 7 млн. т.

По экспертным оценкам удельный выход твердых, газообразных и жидких отходов на 1 т проката в целом по черной металлургии составляет: шлаки – 500-1000 кг, шламы – 80-120 кг, сухая пыль – 80-120 кг, окалина – 30-40 кг, сточные воды – 250-300 м³, технологические газы – 8000-10000 м³. Суммарно отходы предприятия черной металлургии превышают объем выпуска черных металлов в

2-4 раза.

Особенностью металлургических предприятий полного цикла является то, что они дают большую часть загрязнения на территории города. К примеру, Нижне­тагильский металлургический завод, Череповецкий, Новолипецкий металлурги­ческие комбинаты дают свыше 90% общегородских выбросов в атмосферу.

Учитывая, что металлургический завод представлен многими технологиче­скими стадиями, различающимися по объему выбросов и специфике загрязняю­щих веществ, необходимо рассматривать каждое производство отдельно.

Основной вклад в загрязнение дают производства, связанные с подготовкой сырья – агломерационная фабрика, коксовые батареи, а также доменные печи, выпускающие чугун.

Агломерационная фабрика является основным поставщиком в атмосферу пыли, более 30% всех пылевых выбросов от общих выбросов пыли по комбинату. В состав агломерационной пыли входят Р, Р,О₃ 8Ю₂ АЬ,О₃ СаО, М§О, МпО, и др. Агломерационное производство дает наибольшую долю выбросов сернистого газа (более 60%). Отходящие газы некоторых агломерационных фабрик содержат окислы мышьяка и цинка.

Размеры выбросов коксового производства зависят от способа тушения кокса. Особую опасность представляет мокрое тушение, для которого применяется тех­ническая или сточная вода. При этом способе тушения в атмосферу поступают вредные вещества, состав которых зависит от содержания вредных веществ в сточ­ной воде. Здесь можно обнаружить компоненты смолы, 3,4 бенз(а)пирен, серово­дород, и др.

Основным элементом, содержащимся в сточных водах коксового производ­ства, является фенол (до 2000 мг/л), кроме этого могут присутствовать роданиды, цианиды, смолы, масла, аммиак.

Доменное производство является крупным загрязнителем атмосферы, выбра­сывая пыль, сернистый газ, окись углерода, окислы азота, сероводород. Особен­но значительны выбросы сточных вод, образующихся в процессе производства чугуна. Они содержат частички руды, кокса, известняка, а также химические со­единения – сульфаты, хлориды и др. Доменный процесс сопровождается выхо­дом доменных шлаков и шламов. На 1 т чугуна приходится от 0,4 до 0,65 т домен­ных шлаков. Состав их сложен, в них встречается до 30 химических элементов. Основные из них – §Ю₂, А1,,О₃, СаО и М§О.

Хотя имеются технологии переработки доменных шлаков для использования их в качестве сырья в производстве многих материалов, применяются они мало. Для городов с металлургическими заводами проблема хранения доменных шла­ков особенно актуальна, так как они хранятся в пределах заводской площадки, занимая территории и загрязняя окружающую среду. Особенно остра проблема шлаков в городах старейшей металлургической базы страны – Урала.

Масштабы и специфика воздействия сталеплавильного производства зависят от применяемого метода плавки стали. Наибольшую опасность представляют мартеновские печи, дающие до 30% окислов азота. Велики и выбросы плавиль­ной пыли, состоящей в основном из окиси железа. На 1 т мартеновской стали приходится до 15 кг пыли.

В прокатном производстве опасны сточные воды, образующиеся при горячей прокатке. Сточные воды имеют температуру до 80°С и содержат серную кислоту, сернокислую закись железа, железо, хлориды, сульфаты, взвешенные вещества.

Влияние металлургического завода на экологическое состояние города явля­ется определяющим. К примеру, г. Липецк, где расположен Новолипецкий метал­лургический комбинат, входит в число городов с максимальным загрязнением атмосферы, и в составе поллютантов превалируют выбросы комбината как

объему, так и по видам соединений. Вокруг крупных комбинатов уничтожается растительный покров, загрязняются почвы и поверхностные воды.

Цветная металлургия

Предприятия цветной металлургии при всех различиях в используемом сы­рье и видах технологических процессов имеют несколько общих черт воздействия. Во-первых, они являются источниками поступления в окружающую среду раз­личных канцерогенных веществ, в первую очередь тяжелых металлов. Во-вто­рых, образуются шлаки, отличающиеся чрезвычайным разнообразием и значи­тельно большими объемами, чем при производстве чугуна (на 1 т при выплавке никеля – до 15т, меди – 10—30 т). В то же время каждая из отраслей цветной металлургии имеет свои специфические особенности загрязнения.

Электролиз А1₉О₃ в алюминий при температуре до 950°С сопровождается выбросами газов, содержащих многие соединения фтора. Гидрофторид и твер­дые фториды представляют собой наиболее опасные вещества в этом процессе. Удельный выброс соединений фтора может достигать 15-20 кг на 1 т выпущен­ного алюминия. Известно, что фториды обладают ярко выраженным эффектом вымывания кальция из костей и снижения содержания его в крови. При вдыха­нии фториды сильно поражают дыхательные пути.

При производстве свинца из сульфидных руд или рудных концентратов моглт образовываться оксиды мышьяка, попадающие в отходящие газы. Оксиды мы­шьяка могут также сопровождать выплавку меди и сурьмы.

Многие города, где расположены предприятия цветной металлургии, являют­ся городами экологического бедствия в силу особой опасности находящихся здесь производств – Карабаш, Каменск-Уральский, Орск.

Особое место среди предприятий отрасли по воздействию на окружающую среду занимает Норильский горнометаллургический комбинат. Норильск в тече­ние многих лет занимает 1-е место среди городов России по атмосферному за­грязнению.

Нефтеперерабатывающая промышленность

Нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ) относятся к типу крупнотоннажных производств. Основной продукцией НПЗ являются горючие и смазочные матери­алы, битумы, электродный кокс, ароматические углеводороды. Технологический процесс переработки нефти включает ряд последовательных стадий. Основными загрязняющими веществами, выбрасываемыми в атмосферу предприятиями неф­тепереработки, являются углеводороды, диоксид серы, оксид углерода, оксид

Таблица 11.1. Эмиссия поллютантов при переработке нефти

Технологический процесс	Состав выбросов
каталитический крекинг	окислы серы, углеводороды, альдегиды, аммиак,	N0,
каталитический реформинг	выбросы незначительны, могут выбрасываться углеводороды, аммиак, сероводород
каталитический гидрокрекинг	СО,ШЗ,Н28
обессеривание	Н2§, меркаптаны
высоковакуумная перегонка	фенолы

азота. Из специфических элементов можно выделить пентоксид ванадия, фтори­стые соединения, метилмеркаптан.

Основные выбросы в атмосферу по технологическим процессам НПЗ можно видеть из таблицы 11.1.

Со сточными водами НПЗ в поверхностные воды поступает значительное ко­личество нефтепродуктов, сульфатов, хлоридов, соединений азота, фенолов, со­лей тяжелых металлов. Большой проблемой НПЗ являются токсичные отходы, состоящие из химически активных газов, образующихся при эксплуатации очи­стных сооружений.

Предприятия нефтепереработки, так же как и металлургические, являются наиболее мощными загрязнителями в пределах городов, где они размещены. Сре­ди нефтеперерабатывающих предприятий наибольшими масштабами воздействия отличаются Новокуйбышевский, Ангарский, Омский. В городах, где сконцентри­ровано несколько НПЗ – Ярославль, Уфа – именно эти предприятия создают ост­рую экологическую ситуацию.

Химическая промышленность

Химическая промышленность представлена большим многообразием произ­водств, технологий, использованного сырья. Предприятия отрасли размещаются во многих городах страны. При индивидуальности воздействия каждого хими­ческого предприятия можно выделить некоторые общие особенности, характер­ные для двух основных групп химической промышленности — неорганической химии и химии органического синтеза.

Неорганическая химия

Для производств неорганической химии можно выделить три основных загрязнителя – оксиды серы, азота, взвешенные частицы. Фиксируется около

400 ненормируемых загрязняющих веществ, имеющих широкий диапазон опас­ных свойств (так называемые некритериальные поллютанты).

К ним можно отнести аммиак, хлороводород, фтороводород. Некритериаль­ные загрязняющие вещества незначительны по объему, но их многообразие пред­ставляет проблему для работы очистных сооружений. Предприятия неорганиче­ской химии создают высокие уровни загрязнения атмосферного воздуха, поверх­ностных вод и почв диоксинами и диоксиноподобными веществами.

Органическая химия

Основными выбросами производств органической химии являются углеводо­роды и оксиды углерода. Имеются и токсичные вещества, выбросы которых мо­гут образовываться в небольших количествах, но быть очень опасными – бензол, стирол, акрилонитрил. Среди потенциально опасных полициклических аромати­ческих соединений – бенз(а)пирен, перилен, бенз(е)пирен, бенз(жи)перилен, ко-ронен и др.

В отраслях химической переработки древесины особо нужно выделить пред­приятия целлюлозно-бумажной промышленности. Прежде всего потому, что про приятия отрасли размещены во многих городах России. Затем, технологии, при­меняемые в отрасли, существенно различаются по воздействию на компоненты природного комплекса. Существует два способа получения целлюлозы – суль­фитный и сульфатный.

При сульфитном (кислотном) загрязняются преимущественно водные источ­ники, при сульфатном – воздушный бассейн. Предприятия, производящие цел­люлозу по сульфитному способу, преобладают, они находятся в городах Карелии. Ленинградской области, Северного Урала, Волго-Вятского района. Сточные воды при данной технологии различаются по типу основных загрязняющих веществ, образуя пять потоков – коросодержащий, волокно- и каолиносодержащий, щело-косодержащий, хлорсодержащий. Эти сточные воды, попадая в водоемы, приво­дят к накоплению токсичных илов, к повышению биологической потребности кислорода (ВПК), резкому ухудшению качества воды, гибели ценных пород рыб.

В процессе производства древесины сульфатным способом образуются выб­росы, содержащие диоксид серы, метантион, диметилсульфид, диметилдиарко-фид. Это пахучие вещества, которые даже при небольших объемах выбросов об­разуют так называемый "сульфатный букет запахов"

В целлюлозно-бумажном производстве большую опасность представляет за­грязнение водных источников диоксинами и диоксиноподобными веществами, уровни которых вблизи целлюлозно-бумажных комбинатов (ЦБК) резко возрас­тают. Загрязнение диоксинами связано с процессами отбеливания бумажной пуль­пы газообразным хлором и может быть ликвидировано лишь с внедрением но-

вых технологий. Крупнейшие предприятия отрасли — Усть-Илимский, Братский, Котласский ЦБК начали работу по установке кислородных станций, работающих по бесхлорному методу отбелки бумаги.

Города, где сконцентрированы предприятия целлюлозно-бумажной промыш­ленности, являются наиболее неблагополучными с экологической точки зрения, независимо от того, какая технология применяется. На протяжении многих лет Братск, Селенгинск, Новодвинск, Волжск входят в число городов с 10-кратным превышением содержания метилмеркаптана в воздухе. Максимальные разовые концентрации метилмеркаптана зарегистрированы в Архангельске, Байкальске, Коряжме, Сыктывкаре. ЦБК, расположенные в Коряжме, Братске, Новодвинске, являются крупнейшими загрязнителями поверхностных водных объектов, их доля в сбросе сточных вод по области составляет соответственно 44,3, 17,1, 29,1%.

Машиностроительная промышленность

Машиностроительные предприятия размещаются практически в каждом про­мышленном центре. В одном случае это группа различных по специализации машиностроительных производств, в других – единичные предприятия. Учиты­вая многообразие производств и технологических процессов, можно выделить несколько направлений воздействия предприятий отрасли на природную среду и на человека. В выбросах в атмосферу можно выделить пыль различного грануло­метрического состава, сернистый ангидрид, окись углерода, окислы азота, серо­водород. Кроме того, выбрасываются масляный и сварочный аэрозоли, раствори­тели ароматического ряда (бензол, толуол, ксилол, ацетон), углеводороды эфир­ного ряда (бензин, уайт-спирит).

Спецификой отрасли являются элементы, поступающие в атмосферу при про­цессах сварки и пайки. При этих процессах выделяются пары окислов железа и цинка, аэрозоли марганца, кремния, меди, а также фторидов и озона. Применяе­мые в производстве теплоизоляционные и звукопоглощающие материалы могут быть источниками асбестовой пыли. Работа гальванических ванн связана с по­ступлением в атмосферу токсичных испарений закалочных процессов, например свинцовых. В красочных цехах преобладают испарения органических раствори­телей лакокрасочных материалов и аэрозоли пигментов.

При работе металлорежущего оборудования всех видов применяются смазоч-но-охлаждающие жидкости: масла, эмульсии, сульфофрезол. Аэрозоли этих ве­ществ также попадают в воздух. Абразивная пыль, выделяемая при сухой обра­ботке абразивными инструментами, представляют серьезную опасность.

Машиностроительные предприятия являются источником существенного за­грязнения сточными водами. Особой токсичностью выделяются сточные воды травильных отделений и гальванических цехов, где они по своему действию на-

поминают яды. Травильный раствор обычно состоит из серной или соляной кис лоты. Концентрация в свежем растворе составляет от 15 до 20%, а в отработан ном – 4,5%. В сточных водах, образующихся при травлении цветных металлов 1 их сплавов, содержатся кроме остатков кислот также катионы металлов из про травленных заготовок. Около 40% стоков составляют хромсодержащие сточны воды.

Твердые отходы машиностроительных предприятий различной специализа ции отличаются однородным составом – черные и цветные металлы, окалина горелая формовочная смесь, древесина, пластмассы, бумага, картон.

К числу специфических видов загрязнения можно отнести промышленные шумы и вибрацию. Интенсивный шум регистрируется практически во всех техно логических процессах (табл. 11.2).

Источниками аэродинамических и механических шумов и вибраций высокю уровней являются вентиляционные системы, насосы, компрессорные установки

Особое место среди машиностроительных предприятий занимают высокотех нелогичные отрасли, к которым можно отнести производство полупроводников * элементной базы для ЭВМ, микроэлектронику, производящую электро- и радио­элементы. Миниатюризация и микроминиатюризация электронной аппаратуры повышение ее надежности привели к производству печатных плат (ПП). Счита­ется, что новые высокотехнологичные отрасли являются экологически чистыми. Масштабы воздействия, безусловно, меньше, чем у традиционных отраслей ма­шиностроения. Но есть свои специфические особенности. Во-первых, в выбро­сах этих производств имеются незначительные по количеству, но разнообразные по составу высокотоксичные вещества. Отходы производства полупроводников и элементной базы для ЭВМ содержат тяжелые металлы, соединения кремния, гер­мания, мышьяка и др. При производстве полупроводников используются токсич­ные соединения боранов, силанов и их хлоропроизводных, которые могут приво-

Таблица 11.2. Уровни звукового давления на различных технологических стадиях машиностроительных предприятий

Виды производств	Уровни звукового давления (дБ)
сталеплавильное	74-103
прокатное	118-122
литейное	105-115
кузнечно-прессовое, штамповочное	115-130
обрезные, гвоздильные и др. рубильные машины, ножницы, полуавтоматы и автоматы	110-115
сварочные работы	100-105
металлорежущие станки	100-106
заточка инструмента	85-90

дить к загрязнению атмосферы. В выбросах этих производств есть вещества, вли­яние которых еще слабо изучено.

Пищевая промышленность

Предприятия пищевой промышленности также имеются практически во всех городах, поэтому так важно знать особенности их воздействия на окружающую среду. Технологические процессы различных производств пищевой промышлен­ности связаны с переработкой продуктов растительного и животного происхож­дения, что существенно меняет характер выбросов, отличает их от большинства отраслей перерабатывающей промышленности. Сточные воды, сбрасываемые поверхностные водные объекты, являются высококонцентрированными по за­грязняющим веществам и содержат органические вещества, сульфаты, фосфаты, нитраты, щелочи и кислоты. В сточные воды поступают поваренная соль, мою­щие и дезинфицирующие вещества, болезнетворные микроорганизмы.

В атмосферный воздух от предприятий пищевой промышленности поступа­ют загрязняющие вещества от технологических процессов, сопровождаемых выб­росами сильно пахнущих компонентов, сухих частиц животного и растительного происхождения, канцерогенных веществ. Выбрасываемые вещества имеют раз­личные запахи комплексной природы с эффектом синергизма. Как все аэрозоли органического происхождения, частицы пищевых продуктов обладают способно­стью к взрывам, и при работе с ними должны быть приняты меры предосторож­ности.

Строительная промышленность

Важным источником твердых загрязняющих веществ является производство строительных материалов, особенно цементные заводы, известковые печи, уста­новки по производству магнезита, печи обжига кирпича. Твердые загрязнения от цементных заводов и известковых печей по химическому составу соответствуют составу сырьевых материалов, они содержат известняк, известь, цементный клин­кер, шлак. На объем выбросов от цементных заводов может влиять принятая тех­нологическая схема производства – "сухая" или "мокрая". Более благоприятна для эффективного отделения пыли мокрая схема, дающая меньшие концентра­ции пылевых выбросов и значительно меньший суммарный уровень выбросов. Однако чаще применяется сухой метод в силу большей производительности и экономической эффективности.

Печи обжига кирпича могут быть источниками выбросов соединений фтора, главным образом гидрофторида и кремнефторидов. Как правило, выбросы их

невелики и характеризуются невысокими концентрациями, и их вредное воздей­ствие ограничивается непосредственной близостью к источнику.

Типизация загрязняющих веществ

Промышленные предприятия оказывают воздействие на все компоненты при­родной среды – атмосферу, гидросферу, почвы, растительность, животный мир и. конечно, на здоровье человека.

Воздействие на атмосферу

Наиболее сильному воздействию от промышленных предприятий подверга­ется атмосфера. Особенности загрязнения атмосферы городов связаны с высокой концентрацией промышленных предприятий на городской территории, при кото­рой многократно увеличиваются не только объемы выбросов на единицу терри­тории, но и структура выбросов.

Вещества, загрязняющие атмосферу, могут быть твердыми, жидкими или га­зообразными. Они могут оказывать вредное воздействие на окружающую сред> непосредственно, после химических превращений в атмосфере, либо в сочетании с другими веществами.

Газообразные и жидкие загрязняющие вещества могут различаться по хими­ческому составу:

Соединения серы неорганические (серная кислота, гидросульфид) и органи­ческие (меркаптаны, диметилсульфид и др.).

Соединения азота неорганические (азотная кислота, аммиак, нитриты) и орга­нические (амины, разбавители, растворители и др.).

Соединения галогенов неорганические (фтор, фтороводород, хлор, бром и др.) и органические (хлорированные углеводороды, например ДДТ, трихлорэтилен. хлороформ).

Соединения углерода неорганические (оксид углерода, диоксид углерода, уг­леводороды) и органические (спирты, фенол, крезол, простые и сложные эфиры. альдегиды, бензол и его производные).

Загрязняющие вещества можно сгруппировать по принципу их действия: ал­лергены, тяжелые металлы, радиоактивные вещества, канцерогены и мутагены.

Для многих веществ, выделяемых в процессе промышленного производства, важно учитывать запахи.

При классификации твердых загрязняющих веществ, выбрасываемых в ат­мосферу, применяются различные критерии. Одна из наиболее часто употребляе­мых классификаций – по содержанию вредных примесей:

• 1-я группа – пыль, содержащая токсичные компоненты, например тяжелые металлы и другие биологически активные токсичные вещества – мышьяк, берил­лий, фтор, германий, марганец, ртуть, цианиды, радиоактивные вещества;

• 2-я группа – пыль без биологически активных токсичных компонентов -пыль с фракциями асбеста, каменноугольная пыль, пыль от агломерирования руды, переработки хлопка, джута, шерсти и др.

В атмосферной пыли можно обнаружить практически все химические эле­менты, хотя большинство из них присутствуют в следовых количествах.

При оценке загрязнения атмосферы важен период времени, в течение которо­го загрязняющие вещества сохраняются в ней (табл. 11.3).

Таблица 11.3. Время пребывания загрязняющих веществ в атмосфере (Бретшнайдер, Курфюст, 1989)

Элемент или соединение	Среднее время пребывания в атмосфере
диоксид углерода	5-1 Олег
водород	4-8 лет
метан	4-7 лет
оксид диазота	2,5—4 года
озон	0,3-2 года
оксид углерода	0,2-0,5 лет
диоксид азота	8-1 1 суток
вода	10 суток
оксид азота	9 суток
аммиак	5-6 суток
ион аммония	6 суток
нитрат-ион	5 суток
диоксид серы	2-4 суток

Выбросы стационарных источников Эмиссия поллютантов в Москве

Стационарным источникам промышленных предприятий принадлежат 11% по массе выбросов загрязняющих веществ (3В) в атмосферу города. Государствен­ной инспекцией по охране атмосферного воздуха постоянно контролируются пред­приятия, дающие более 80% от валового выброса всех промышленно-производ-ственных объектов города. Все они по уровню загрязнения атмосферы подразде­ляются на 3 категории: 1 – предприятия, имеющие массу выбросов более 5 тыс. т в год; 2-е массой выбросов 100-5000 т в год и 3 – предприятия с ежегодным выбросом до 100 т. Распределение суммарной по городу массы выбросов от пред­приятий указанных категорий представлены на рисунке 11.1.

за 10-20 минут. Температурные изменения приводят к конденсации некоторых газов и паров, сопровождающейся образованием туманов, капель. Солнечное из­лучение вызывает в атмосфере химические реакции между различными загряз­няющими веществами.

Необходимо учитывать эффект совместного действия нескольких загрязните­лей, находящихся в атмосфере, известный как эффект суммации. При одновре­менном содержании нескольких вредных веществ, имеющих невысокие концент­рации, их совместное действие может носить особо опасный характер. В настоя­щее время определено несколько веществ, имеющих эффект суммации. Например, сочетание бензол+никель+сажа+бенз(а)пирен+формальдегид имеет канцероген­ный эффект; углеводороды+тяжелые металлы (свинец, медь, ртуть) – вызывает нарушение репродуктивной функции женщин, врожденные патологии и другие опасные последствия.

Основные направления снижения воздействия промышленных предприятий

В настоящее время существует несколько возможностей уменьшения выбро­сов промышленных предприятий, снижения их разрушительного влияния на при­родную среду и на здоровье человека. Наиболее широко применимы методы очи­стки промышленных выбросов, применение природоохранной техники.

Очистка промышленных газов

Защита атмосферы от вредных выбросов, очистка газов подразумевает отде­ление от газа или превращение в безвредное соединение загрязняющего веще­ства, поступающего от промышленного источника. Существует несколько мето­дов выделения из отходящих газов газообразных и парообразных токсичных ве­ществ: абсорбционные, адсорбционные, каталитические, конденсации, методы компримирования, термические.

Выбор метода обработки определяется параметрами газового потока и кон­центрацией загрязняющих веществ.

Сложный состав выбросов большинства производств, высокие концентрации токсичных компонентов предусматривают многоступенчатые схемы очистки, ком­бинацию разных методов. Степень очистки выбрасываемых промышленных га­зов различна.

Имеются очистные сооружения, позволяющие достигать 90-95% очистки. Однако средние показатели очистки существенно ниже. Это зависит от возраста

оборудования, технологий, применяемых при очистке, затрат электроэнергии, повышающих стоимость очистки, особенно на последних стадиях. Кроме того, эффективность очистки значительно снижается за счет неорганизованных выб­росов. Неорганизованные выбросы поступают в атмосферу в результате наруше­ния герметичности основного технологического оборудования, аварий. На их долю приходится до 10% от общего объема выбросов, улавливанию они не поддаются. Большой износ промышленно-производственных фондов, все возрастающее ко­личество старого технологического оборудования на большинстве российских предприятий существенно увеличивает долю этой категории выбросов.

Очистка сточных вод

Количественный и качественный состав промышленных сточных вод разно­образен и зависит от отрасли промышленности, применяемых в ней технологи­ческих процессов. Их можно разделить на две основные группы: содержащие неорганические примеси, в том числе технические, и содержащие яды.

К первой группе относятся сточные воды содовых, фосфатных, азотно-туко-вых заводов, обогатительных рудных фабрик и других объектов, содержащие кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов. Сточные воды этой группы в основ­ном изменяют физические и химические свойства воды.

Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие, нефте­химические заводы, предприятия органического синтеза, коксохимические и дру­гие. В стоках содержатся нефтепродукты, смолы, фенолы, альдегиды и другие вредные вещества. Опасное действие сточных вод этой группы заключается глав­ным образом в окислительных процессах, вследствие чего уменьшается содержа­ние в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем, ухудша­ются органолептические показатели воды.

Уменьшение количества загрязненных сточных вод может достигаться вне­дрением безводных технологических процессов. Основным путем уменьшения водопотребления является создание оборотных и замкнутых систем. Для эффек­тивной работы замкнутой системы водообеспечения требуется предварительная очистка сточных вод, которая осуществляется механическими, химическими, физико-химическими, биологическими и термическими методами.

Есть ряд отраслей, предприятия которых успешно внедряют системы водо-оборотного снабжения. Особенно это относится к металлургическим комбина­там, где доля воды, находящейся в водообороте, превышает 80%. Осуществление полного водооборота тормозится сложностью очистки сильно засоленных, мно­гокомпонентных сточных вод, содержащих специфические загрязнения – кисло­ты, щелочи, цианиды, фенолы, соединения хрома.

Каждое промышленное предприятие в процессе работы может давать боль­шое количество твердых промышленных отходов. Для их утилизации существу­ет ряд методов, выбор которых определяется конкретной характеристикой произ­водства и его отходов. Наиболее применяемыми являются следующие.

1. Термическая переработка с предварительной сортировкой, дроблением, из­мельчением. Термическая обработка включает переплав (отвалы металлургиче­ских шлаков), обжиг (шлаки цветной металлургии), пиролиз (отходы пластмасс, резинотехнических изделий, шламы нефтепереработки), сжигание многих видов твердых отходов на органической основе.

2. Использование отходов в качестве сырья для производства новой продук­ции (металлический лом черных и цветных металлов, фрагменты вышедшей из строя радиоэлектронной аппаратуры).

Наиболее распространенной формой обезвреживания отходов является их хранение в специальных хранилищах – складах, свалках. Часть отходов пред­приятия хранят в пределах заводской площадки, но по мере накопления вынуж­дены вывозить их на специально организованные промышленные полигоны.

Вокруг городов существуют и неорганизованные (несанкционированные) свал­ки. Опасность их особенно велика в связи с возрастающим объемом сбрасывае­мых таким образом токсичных отходов.

Один из перспективных путей переработки твердых отходов – создание го­родских производственных комплексов, которые предусматривали бы сбор, сор­тировку, хранение и переработку отходов. Необходимы также разработка и вне­дрение новых технологий утилизации. К их числу можно отнести плазмохими-ческий метод. Процесс ликвидации отходов должен происходить в специальных установках, где температура достигает 3000 и более градусов, благодаря чему возможно полное обезвреживание особо опасных токсичных веществ.

Вторым, более радикальным и эффективным, направлением является внедре­ние прогрессивных, экологически безопасных технологических процессов, мо­дернизация производства, замена у старевшего оборудования. Практически во всех отраслях промышленности разработаны технологии, активное внедрение кото­рых могло бы не только повысить экономическую отдачу производства, но и су­щественным образом снизить техногенный пресс. Особенно это касается отрас­лей, вносящих наибольший вклад в загрязнение среды.

В черной металлургии наиболее чистым является бескоксовый и бездомен­ный метод получения железа непосредственным восстановлением железорудных концентратов водородом или конвертированным природным газом. При этой тех­нологии существенно сокращается объем выбрасываемых в атмосферу газов, ре­шается проблема переработки шламов аглодоменного и сталеплавильного произ­водств. Перспективной является плазменная плавка, при которой вследствие вы-

соких температур, полной герметичности печей выброс вредных веществ пракп чески отсутствует.

Как уже отмечалось, важным направлением уменьшения выбросов промыа ленных предприятий является совершенствование экономических механизмов. 1 настоящее время действует система штрафов, определяющая размеры выпла предприятием за выбрасываемые отходы сверх установленных объемов. Систеч построена таким образом, что не стимулирует предприятие уменьшать выбросы проводить работы по совершенствованию технологических процессов, измене нию специализации. Провозглашенный принцип "загрязнитель платит" на са мом деле обернулся тем, что платит потребитель, так как все экологические рас ходы, в конечном счете, проявляются в увеличении стоимости готовой продуюш и ложатся на потребителя.

Таким образом, работа промышленных предприятий в городе должна сопро вождаться неуклонным соблюдением всех установленных экологических стан­дартов, направленным на минимизацию загрязнения окружающей среды.

287 стр

Глава 12 ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭНЕРГЕТИКИ

Введение

Советский Союз создал один из крупнейших в мире топливно-энергетиче­ских комплексов (ТЭК). Россия играла в нем решающую роль, поскольку основ­ные топливные ресурсы располагались на ее территории: на десятой части гло­бальной площади суши сосредоточено 45% мировых запасов природного газа, 12% нефти, 23% угля и 14% урана (Энергетическая…, 2001). ТЭК играет в рос­сийской экономике исключительно важную роль: его доля в промышленном про­изводстве составляет около 30%, в экспорте – почти 50%, а доля в налоговых доходах-более 40%. Экономический спад в России конца XX века отрицательно сказался на всех отраслях ТЭКа. По сравнению с 1990-м годом производство не­фти и электроэнергии сократилось к 1999 г. почти на четверть, а потребление упало на 30%(Новая…, 1995). Суммарная мощность 440 электростанций России более 197 млн. кВт, а общая установленная мощность – 214,3 млн. кВт¹.

Будучи одним из самых важных в российской экономике, энергетический сек­тор в то же время является крупнейшим загрязнителем окружающей среды:

• предприятия ТЭКа выбрасывают в атмосферу почти половину всех вредных веществ, электроэнергетика занимает первое место среди всех отраслей хозяй­ственного комплекса страны по объему загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух от стационарных источников и до 70% общего объема пар­никовых газов;

• АЭС выбрасывают в атмосферу более 250 видов загрязнителей, как радио­активных, так и химических;

• добывающие отрасли ТЭКа несут ответственность за 70% земель, нарушен­ных в результате добычи полезных ископаемых;

• электроэнергетика потребляет две трети свежей воды, идущей на нужды про­мышленности, и 20% всего объема водопотребления в стране;

• в результате строительства гидроузлов большой мощности было затоплено 4,5 млн. га земли, по большей части плодородных сельскохозяйственных и по­крытых лесами;

• по официальным данным, ежегодно на землю проливается около 7% добы­ваемой нефти (около 17-20 млн. т), что помимо многомиллионных убытков нано­сит ни с чем не сравнимый ущерб биоразнообразию уникальных северных ланд­шафтов в условиях вечной мерзлоты.

Российская экономика чрезвычайно энергоемка, чему наряду с природно-кли­матическими факторами, размерами страны способствует уровень экономическо­го развития. В промышленности энергоемкость даже до начала спада была в 2-3 раза выше, чем в США и Европе, и в 6 раз выше, чем в Японии. В период кризиса 90-х годов энергопотребление сокращалось медленнее, чем промышленное про­изводство, в результате чего энергоемкость дополнительно возросла на 20%.

Теплоэлектроэнергетика относится к числу главных источников загрязнения. На долю ТЭС приходится около 70% мощностей и около 26,7% (2000 г.) валового выброса загрязняющих веществ в атмосферу стационарными источниками и бо­лее 90% – в водные объекты (Государственный…, 2000).

Атмосферное загрязнение от предприятий теплоэлектроэнергетики

В результате функционирования тепловых электростанций и теплоэлектро­централей в атмосферу поступает около 90% валового выброса всей отрасли. В связи с тем, что объекты теплоэнергетики размещаются, как правило, в горо­дах и отличаются значительными масштабами воздействия, особенно важно пра­вильно определить влияние станций на окружающую среду, выявить терри­тории, ареалы, которые страдают от данного загрязнения (Битюкова, Бурденко. 2002а, б).

В абсолютном выражении валовой выброс энергетики в последнее десятиле­тие постепенно уменьшается. Обвальное падение объемов валового выброса от­расли 1991-1995 гг. (в среднем на 600-800 тыс. т в год) сменилось плавным (око­ло 300 тыс. т в год) в результате как структурного кризиса в промышленности, так и изменения топливного баланса, и, прежде всего, перехода на природный газ. Это обусловило сокращение удельных и валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. В 2000 г. валовые выбросы объектами электроэнергетики сократились до 3857,27 тыс. т., несмотря на рост выработки электроэнергии (в 1999 г. возросла на 2,3% по сравнению с 1998 г., но на ТЭС за тот же период она несколько сократилась (на 0,2%), выбросы же уменьшились на 9,4%, т.е. выра­ботка на ТЭС стабилизировалась, а выбросы уменьшились). В предыдущие годы

происходили более заметные изменения, и выбросы уменьшались на большую

величину¹.

Структура выбросов поллютантов

В среднем по отрасли структура выбросов выглядит следующим образом: пыль – 31%, диоксид серы – 42%, окислы азота – 23,5% (Государственный…, 2000).

Оксиды серы и азота относятся к классическим "неканцерогенным" веще­ствам. Но их влияние на окружающую среду и здоровье человека также значи­тельно. На теплоэнергетику приходится около половины всех выбросов оксида азота. Несмотря на меньшую эмиссию, оксиды азота более токсичны. Они спо­собствуют образованию фотохимического смога, приводят к накоплению в при­земном слое озона, усиливают парниковый эффект. Опасно и влияние оксида серы. В многочисленных исследованиях установлена связь между загрязнением возду­ха сернистым ангидритом и хроническими заболеваниями бронхитом, эмфизе­мой легких и астмой. Кроме того, диоксид серы вызывает коррозию металлов и ведет к разрушению различных строительных материалов. Массовые выбросы 8О₂ являются причиной возникновения кислотных дождей, приводящих к гибе­ли обитателей рек и озер, поражению лесов, ухудшению свойств почв и другим неблагоприятным последствиям. Наконец, выбросы 8О₂ совместно с другими загрязнителями приводят к уменьшению видимости и увеличению повторяемос­ти и интенсивности туманов, что влияет как на климат, так и на усиление накоп­ления примесей в приземном слое воздуха (Алексеева и др., 1999). Но особенно опасна суммация сернистого газа и двуокиси азота (Ратанова, 1999).

Также при сжигании топлива в атмосферу поступают различные металлы. Так, доля энергетики в суммарной антропогенной эмиссии элементов-примесей составляет (в % от общего поступления из всех антропогенных источников): ва­надий – 85, хром – 15, кобальт – 98, никель – 77, медь – 32, цинк – 10, мышьяк -6, селен – 50, кадмий – 9, сурьма – 80, ртуть – 20. Особенно опасны выбросы У,О₅ и бериллия – веществ с высокой токсикологической опасностью. Хотя их выбро­сы незначительны, например, бериллия за год поступает более 3 тыс. т., что, од­нако, превышает его промышленное производство, равное приблизительно 500 т. Опасные концентрации бериллия имеются в углях Донбасса, Кузбасса, Подмо­сковного бассейна, а угли Южно-Якутского бассейна и Забайкалья в этом отно­шении сравнительно безопасны (Гухман, 1999).

Важнейшим глобальным аспектом воздействия тепловых станций является выброс парниковых газов. "Корзина" парниковых газов включает диоксид угле-

рода, метан, закись азота, гидрофтор-углероды, перфторуглероды и гексафторил серы. Их эмиссия может привести к глобальным изменениям климата, прежде всего, вызвать повышение среднегодовой температуры, в результате чего мог\т растаять огромные ледниковые щиты Антарктиды и Гренландии, что приведет • поднятию уровня Мирового океана и, следовательно, затоплению низменных тер­риторий. В декабре 1997 г. на Конференции высшего органа рамочной Конвек­ции ООН об изменении климата (РКИК) была принята резолюция по выбросам парниковых газов. В результате нее Россия должна оставить выброс на уровне 1991 г., а страны Западной Европы и США – сократить эмиссию. Только совме­стными усилиями можно достичь уменьшения выбросов и избежать глобальных изменений.

Особое внимание надо уделить таким продуктам недожога топлива, как кан­церогенные вещества – пирен, перилен, антрацен, безантрацен, бенз(е)пирен. бенз(а)пирен и др. Они содержатся во всех нефтях, каменноугольных смолах, в продуктах переработки углей и сланца. Для канцерогенных веществ не существу­ет понятия ПДК (предельно допустимая концентрация), они опасны в любом ко­личестве. Их опасность доказана эпидемиологическими исследованиями. Осо­бенно распространено такое специфическое вещество, как бенз(а)пирен. Его кон­центрация велика в воздухе городов, размещенных вблизи крупнейших электростанций на угле (Канск и Назарове Красноярского края, Губаха Пермской обл., Новочеркасск Ростовской обл., Черемхово Иркутской обл.) (Ревич, Быков. 1998).

Состав и объем выбросов

Состав и объем выбросов вредных веществ, поступающих от конкретной элек­тростанции, зависит от множества параметров, таких, как топливный баланс, качество сжигаемого топлива, тип и возраст сжигающей энергоустановки.

1-ый фактор – топливный баланс

Как правило, на электростанциях применяют три основных вида топлива: уголь, мазут (энергетическая фракция нефти, используемая исключительно для сжигания в электростанциях) и природный газ. В настоящее время в основном используется природный газ, затем уголь и мазут.

Но такое соотношение топлива было не всегда. Например, в начале XX в. основным топливом был уголь, а нефть в качестве основного топлива для элект­ростанций не рассматривалась, так как у нее была иная стратегическая сфера использования (как ценное сырье для химической промышленности). Но в конце

50-х годов была открыта богатая нефтегазоносная Северотюменская провинция. И пальму первенства перехватила нефть, а природный газ – почти идеальное сырье для многих химических технологий – в качестве топлива для такой газорасточи­тельной отрасли, как электроэнергетика, первоначально также не рассматривал­ся. Но доля газа в топливном балансе увеличивалась и в конце века составила 50%. А доля газа в энергобалансе составляет в настоящее время примерно 62% (Ларин, 1998) и продолжает увеличиваться.

В результате изменения топливного баланса изменяется не только общее ко­личество выбросов, но и их структура. Перечень оосновных вредных веществ, выделяющихся при сжигании главных видов топлива, представлен в табл. 12.1.

Таблица 12.1. Выход вредных соединений при сжигании топлива в топках котлов (Беньямовский и др., 1977)

Вредные соединения	Выход вредных соединений, кг/тут
нефть, мазут, О = 10000 ккал/кг	уголь, С> = 7000 ккал/кг	природный или промышленный газ, 0 = 9000 ккал/кг
сернистый ангидрит	14	20	0,39
серный ангидрит	0,7	1	0,031
сероводород	<0,7	<1	0,08
окислы азота	4,9	4	6,55
синильная кислота	<0,7	<1	0
аммиак	0,7	1	0,28
соляная кислота	<0,7	1	0,28
формальдегид	0,7	1	0,85
органические вещества	3,5	10	1,37
кислоты в пересчете на уксусную	10,5	15	1,25
пыль	0,7	100	0,08
фтористые соединения	0	0,2	0

В настоящее время полностью исключить промышленные выбросы в окружа­ющую среду невозможно. Определенная доля выбросов в атмосферу является объективно обусловленной современным этапом развития технологии энергети­ческого производства. Однако в конкретной хозяйственной ситуации количество вредных выбросов может быть уменьшено или увеличено в результате изменения топливного баланса той или иной теплоэлектростанции ввиду того, что выбросы разных видов топлива могут различаться. Поэтому важно рассмотрение особен­ности формирования экологической ситуации при использовании основных ви­дов топлива – угля, мазута и природного газа.

Особенности формирования выбросов при использовании различных видов топлива

Уголь

Уголь, используемый в народном хозяйстве, делится на каменный и бурый. Главное их отличие друг от друга – количество теплоты, выделяющейся при сго­рании, которое может различаться в 2-5 раз. В целом, теплота сгорания, выделя­ющаяся при сжигании 1 т условного топлива (тут) – высококачественного камен­ного угля, в 1,2 раза меньше, чем при сжигании 1 тут газа, и в 1,4 раза меньше, чем при сжигании природного газа.

Особенности загрязнения окружающей среды при сжигании угля характери­зуются следующими направлениями:

1) Газообразные вещества. Как правило, при сжигании каменного угля выде­ляется в 5-10 раз больше оксидов азота МО_х‘, чем при сжигании других видов топлива (табл. 12.2), причем выброс при использовании каменного угля в 6 раз больше, чем при использовании бурого.

Таблица 12.2. Выбросы в атмосферу при сжигании топлива, г/кВтч (Ларин, 1998)

Загрязнители	Виды топлива
Каменный уголь	Бурый уголь	Мазут	Природный газ
§О2	6	7,7	7,4	0,002
твердые частицы	1,4	2,4	0,7	0
мох	21	3,45	2,45	1,9

Но оксида серы (II) выбрасывается меньше, чем при сжигании мазута. Лишь сернистость низкокачественных бурых углей больше, чем мазута. Наибольшую сернистость имеют подмосковные и украинские бурые, донецкий, кизеловский. интинский каменные угли, эстонские горючие сланцы. Сибирские угли, как пра­вило, имеют небольшое содержание серы, измеряемое десятыми и даже сотыми долями процента (Лущенко, 1999).

2) Твердые частицы. Выброс при сжигании бурых углей почти в два раза превышает выброс каменных углей, который в свою очередь в два раза превыша­ет выброс нефти. С природным газом по этому параметру уголь конкурировать не может, так как при сжигании газа твердых частиц не выделяется. Специфиче­ское твердое вещество – оксид ванадия (\^₂О₅) – выделяется только при сжигании угля.

¹ Азот образует смесь различных оксидов (N.,0, N0, МО₂, МО₃, М₂О₃, М₂О₄, М₂О₅). Однако лишь N0 – оксид азота, и МО₂ – диоксид азота, имеют значение как атмосферные загрязнители. Обычно определяют суммарные концентрации N0 и МО., в атмосфере, обозначая их как МО_х.

3) Радиоактивные выбросы. Огромная радиоактивность золы и выбрасывае­мых в атмосферу твердых частиц приводит к рассеиванию радиоактивных эле­ментов через трубы теплоэнергоцентралей (ТЭЦ) и разносу радиоактивной пыли с золоотвалов. Наибольшая радиоактивность наблюдается у углей Кузбасса, Дон­басса и Экибастуза. При сжигании таких углей на ТЭС за счет термохимических процессов в выбросах возрастает содержание радия-226 и свинца-210, причем последний накапливается в золе. После сжигания угля концентрация в золе свин-ца-210 увеличивается в 5-10 раз, а радия-226 – в 3-6 раз. Исследования показали повышенную опасность для окружающей среды и угрозу здоровью населения подмосковного угля ввиду радиоактивности углей этого бассейна (Кизильштейн, 1997).

Следовательно, при сжигании каменного угля больше всего образуется окси­дов азота (21 г/кВт-ч), далее идут оксиды серы (6 г/кВт-ч), а потом твердые части­цы (1,4). При сжигании бурого угля соотношение основных веществ другое: мак­симум приходится на оксиды серы (7,7), далее идут оксиды азота (3,45), а замы­кают список твердые частицы (2,4). Отсюда можно сделать вывод, что в абсолютном выражении доля выбросов твердых частиц при сжигании угля мень­ше, чем других основных веществ, но в абсолютном значении среди прочих ви­дов топлива уголь по выбросу твердых частиц в атмосферу занимает первое место.

Нефть

Для сжигания в котле электростанции используется "нефтяная грязь" – ма­зут. Он выделяется с помощью перегонки нефти, т.е. выделение содержащихся в ней продуктов методом раздельной конденсации паров углеводородов с различ­ными температурами кипения и давлениями конденсации. Поэтому ТЭС, исполь­зующие в качестве топлива мазут, тяготеют к центрам нефтеперерабатывающей промышленности (Кириши Ленинградской обл., некоторые теплоэлектростанции Поволжья, Рязанской обл.). Некоторые станции также расположены в районах добычи нефти (Печорская и Западно-Сибирская нефтегазоносные провинции). Но, в основном, мазут на ТЭС используется как вспомогательное топливо и дос­тавляется железной дорогой. Особенности загрязнения атмосферы выбросами ТЭС, использующими мазут, проявляются прежде всего в структуре выбросов.

1) Газообразные вещества. При сжигании нефти образуется достаточно боль­шое количество оксидов серы (см. табл. 12.2). Особенно высокую сернистость имеют мазуты, получаемые из нефти Волго-Уральского района, а мазуты, полу­чаемые из нефти сибирских месторождений, имеют низкую сернистость. Выход окислов азота при сжигании мазута больше, чем у газа, но меньше, чем у угля.

2) Твердые частицы. В нефти их содержится меньше, чем в угле. Но, все рав­но, их количество по сравнению с газом значительно.

3) Специфические вещества. При сжигании мазута выделяются окислы раз­личных элементов: У₂О₅, МЮ₃, МпО₂, А1₂О₅, Р₂О₅,8Ю₂, М§О. Высок также выход бенз(а)пирена.

Следовательно, при сжигании мазута больше всего образуется оксидов серы (7,4 г/кВт-ч), на втором месте – оксиды азота (2,45), а выбросы твердых веществ незначительны (0,7).

Нефть как топливо для ТЭС используется неохотно по многим причинам:

• ценность нефти как универсального сырья для химической промышлен­ности;

• ценность нефти как топлива в различных транспортных средствах (от бен­зина для автомобиля до ракетного топлива);

• конкуренция со стороны других видов топлива (прежде всего природного газа).

Поэтому целесообразность сжигания нефти на ТЭС имеется только в том слу­чае, если рядом расположен НПЗ большой мощности. Постройка ТЭС в районах добычи опасна для окружающей среды, так как это районы с ранимой природой, главным образом тундра и северная тайга. Но в целом нефть используется как резервное топливо и как переходное при переводе с угля на природный газ.

Природный газ

Природный газ – самое распространенное в данный момент топливо. Сейчас доля потребления природного газа в объеме топливопотребления составила 50%, а в европейской части – 80%. В производстве энергии доля газа превысила 60%. Причины большого распространения природного газа в качестве топлива на ТЭС заключаются в следующем.

Во-первых, природный газ – экологически более чистое топливо по сравне­нию с мазутом и углем. Как видно из таблицы 12.2, при его сжигании вообще не выбрасывается твердых частиц, выбросы оксидов серы ничтожны (только при­родный газ Астраханского и Оренбургского месторождений обладает высокой сернистостью, а газ Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции серы прак­тически не содержит), и лишь оксиды азота выбрасываются в незначительном количестве (в более чем 10 раз меньше, чем у каменного угля и в 1,3 раза – чем при сжигании мазута).

Но, в целом, при сжигании природного газа выбрасываются оксиды азота (1,9 г/кВт-ч). Поэтому теплоэнергетика высокоурбанизированных (Московская агломерация) и промышленно развитых территорий (Центральный экономичес­кий район) базируется на природном газе. Лишь в депрессивных районах, зарож­дение которых было связано с добычей угля (Кузбасс, Донбасс, часть областей Подмосковного бассейна), сохраняется высокое потребление угля. Для улуч-

шения экологической ситуации необходим перевод и этих станций на природ­ный газ.

Во-вторых, это свобода размещения ТЭС на природном газе по сравнению с ТЭС, потребляющими другие виды топлива. Это связано прежде всего с легко­стью транспортирования газа с помощью газопровода к станции, а для угля нуж­на железная дорога, да и транспортные издержки велики, а для нефти – это необ­ходимость близости к НПЗ или железной дороге.

В-третьих, это богатство России запасами природного газа (первое место по разведанным запасам и добыче), простотой его добычи (по сравнению с углем), простотой подготовки к употреблению (достаточно лишь провести очистку от серы, а, например, мазут надо выделять из нефти).

Именно по этим причинам с 80-х годов на многих электростанциях, находя­щихся в экологически неблагополучных местах, наметилась переориентировка с угля на природный газ. Особенно это касается электростанций Московского ре­гиона. Данный процесс продолжается и по сей день.

2-ой фактор – качество сжигаемого топлива

В зависимости от месторождения различные виды топлива имеют свои ха­рактеристики, а именно, содержание различных химических веществ и содине-ний. Большую роль играет содержание серы (сернистость топлива) и твердых частиц.

Угольный бассейн

Угли основных бассейнов (табл. 12.3) по-разному влияют на атмосферу. Са­мым энергетическим (наибольшая теплота сгорания) является донецкий и куз­басский угли. Бурые угли Экибастуза, Канско-Ачинского и Подмосковного бас-

Таблица 12.3. Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ от разных видов топлива

(Ларин, 1998)

Вид топлива	Теплота сгорания (МДж/кг)	Выбросы 8О2 (г/кВт-ч)	Выбросы N0, (г/кВт-ч)
Мазут	38,8	15,9	2,4
Подмосковный уголь	10,4	53,9	2,2
Донецкий уголь	24,2	21,6	2,8
Кузбасский уголь	22,6	3,5	3,7
Канско-Ачинский уголь	15,7	2,6	1,5
Экибастузский уголь	12,1	10,2	3,5

сейнов имеют теплоту сгорания в два раза меньше. Выброс диоксида серы, как уже говорилось, наибольший у подмосковного угля, а наименьший – у сибир­ских углей, а выброс оксидов азота велик у кузбасского и экибастузского, а у канско-ачинского он незначителен. Следовательно, с экологической и экономи­ческой точки зрения, теплоэлектростанции, работающие на подмосковном и эки-бастузском угле, должны быть переведены на другой вид топлива в первую оче­редь.

Главным образом, уголь используется на теплоэлектростанциях, расположен­ных в районах угольных бассейнов и мелких месторождений. Это, прежде всего, электростанции Кузбасса, Донбасса, Канско-Ачинского, Печорского, Подмосков­ного буроугольных бассейнов и других. Особенно велика доля использования угля на ТЭС азиатской части России (более 50%). Это связано с богатством этой тер­ритории крупными месторождениями и сложностью переориентации. В европей­ской части в топках ТЭС еще применяется подмосковный уголь.

3-ий фактор атмосферного загрязнения – тип энергоустановки

Как правило, при сжигании топлива в одних, технически отсталых, энергоус­тановках, которые преобладают в нашей стране, особенно в депрессивных райо­нах, таких, как Кузбасс и Донбасс, выбросы вредных веществ больше, чем на технически усовершенствованных. Но вне зависимости от типа топки количе­ство образующихся окислов серы всегда пропорционально содержанию серы в топливе. В связи с этим сокращение выбросов этого компонента в атмосферу воз­можно либо при уменьшении сернистости сжигаемого топлива, с предваритель­ной очисткой его, либо при организации системы улавливания серы из уходящих газов котлов.

4-ый фактор – возраст энергоустановки

Более старые топки представляют большую опасность для окружающей сре­ды по ряду технических параметров ввиду физического и морального износа по сравнению с усовершенствованными новыми топками. Они также используются, главным образом, в электростанциях старопромышленных районов (Тульская, Ростовская и Кемеровская области) и поэтому эти ГРЭС лидируют по выбросам вредных веществ в окружающую среду. Общая изношенность энергетического оборудования в России составляет 50-70%, что представляет потенциальную опас­ность. Энергетические установки для сжигания угля, как правило, являются сильно устаревшими и нуждаются либо в реконструкции, либо в закрытии, что создает дополнительные проблемы отрасли. В последнее время многие угольные стан-

ции переводятся на другой вид топлива, главным образом природный газ. Это выгодно для районов, удаленных от крупных угольных бассейнов, так как газ легче транспортировать. Но для типично угольных районов это большая пробле­ма. В угольной инфраструктуре занято огромное количество трудоспособного населения, которое вследствие уменьшения объема добычи угля и, следователь­но, закрытия не только малорентабельных и нерентабельных мелких шахт, но и достаточно крупных, становится безработным. Как правило, угольные электро­станции расположены в неблагополучных в экологическом плане районах. По­этому данная ситуация тормозит переход на более экологически чистые техноло­гии и улучшение экологической ситуации.

Уже несколько лет рассматривается ряд проектов по созданию гигантских ТЭС на базе углей Канско-Ачинского буроугольного бассейна мощностью 7-10 млн. кВт. Экономическая эффективность этого проекта ощутима (низкокалорийный уголь лучше сжигать на месте его добычи), но влияние на окружающую среду будет также гигантским. Ситуация усугубляется особыми метеорологическими условиям в этом районе, а именно, расположением в котловине, где наблюдаются приземные инверсии и часты антициклоны, что препятствует распространению воздуха по территории и его концентрации в районе ТЭС. А с учетом отрицатель­ных последствий добычи угля, в результате чего уже выведены из земельного фонда огромные площади, последствия могут быть катастрофическими.

Твердые отходы от предприятий теплоэлектроэнергетики

При использовании таких видов топлива, как уголь и мазут, образуется ог­ромное количество твердых выбросов и шлаков. Всего объектами теплоэнергети­ки в отвалах накоплено 1,2 млрд. т золошлаков (Государственный…, 2000). Зола, представляющая собой летучую компоненту, образующуюся при сжигании топ­лива, также относится к числу вредных примесей. Она имеет сложный химиче­ский состав, при этом из оксидов в свободном состоянии в ней могут находиться только оксид кальция и диоксид кремния. Последний из них является сильным канцерогеном и может вызвать рак легких. К тому же, многочисленные золошла-коотвалы являются источником загрязнения подземных вод. Загрязнены подзем­ные воды в районе Курска, Нижнего Новгорода, пос. Партизанский Приморского края, пос. Верхнеднепровский Смоленской обл. и Конаково Тверской обл. (Руб-ченко, Ивантер, 2000).

Загрязнение водных источников от ТЭС

Электроэнергетика является отраслью промышленности, потребляющей ог­ромное количество свежей воды: 77% от общепромышленного объема водопот-

ребления. Большая часть воды расходуется на охлаждение различных агрегатов, в связи с чем тепловые электростанции являются источниками теплового загряз­нения. Выбросы больших объемов тепла и влаги непосредственно в атмосферу приводят к увеличению влажности, облачности, количеству осадков, туманов, гололедов в радиусе до 3 км, особенно в осенне-весенний период. Факелы гради­рен содержат некоторое количество солей вследствие выноса части минеральных веществ, содержащихся в воде, и коррозии металла. В связи с этим возможно засоление почв.

Другим крупным потребителем воды, загрязняющим водоемы и подземные воды, являются системы гидрозолоудаления ТЭЦ, использующие твердое топли­во – угли, сланцы, торф.

Сброс сточных вод

Со сточными водами в водные объекты сбрасываются загрязняющие веще­ства, нефтепродукты, хлориды, сульфаты, соли тяжелых металлов, специфиче­ские вещества (сероводород, капролактам, формальдегид). Сброс сточных вод со­ставил 946 млн. м³, в том числе загрязненных – 1,3 млн. м³ (2000 г.). Необходимо отметить, что в последние годы с очисткой сточных вод сложилось крайне не­удовлетворительное положение: только 12% сбрасываются нормативно очищен­ными. Наибольший сброс сточных вод в 2000 году имели ТЭЦ-2 (г. Владивос­ток), Безымянская ТЭЦ (г. Самара), ТЭЦ-1 (г. Ярославль), Красноярская ТЭЦ-2, Ангарская ТЭЦ-10, Томь-Усинская ГРЭС (Кемеровская обл.), ТЭЦ-15 и Перво­майская ТЭЦ (г. Санкт-Петербург), ТЭЦ г. Дзержинска Нижегородской области.

Таким образом, анализ последствий, связанных с работой теплоэлектростан­ций, показывает, что наиболее значимым является атмосферное загрязнение. В целом многие действующие в стране стандарты отвечают европейским требо­ваниям к содержанию в выбросах в атмосферу опасных веществ. Наша система мониторинга, однако, не полностью учитывает выбросы того или иного веще­ства. Поэтому на самом деле веществ выбрасывается больше.

Города с максимальным влиянием теплоэнергетики на окружающую среду

Теплоэнергетика отличается высокой концентрацией объектов на ограничен­ном пространстве. Особенно это касается ТЭЦ, так как помимо выработки элек­троэнергии они вырабатывают и тепловую энергию, а ее дальше чем на 10-12 км передавать экономически невыгодно. В результате этого в городах помимо про­чих загрязняющих предприятий (другие отрасли, транспорт) возникает необхо-

димость размещать ТЭЦ. В принципе, мощность ТЭЦ значительно ниже мощно­сти ГРЭС, а следовательно, при прочих равных условиях, меньше и выбросы, но расположение их на урбанизированной территории создает опасность для боль­шего количества человек, чем расположение ГРЭС на окраине небольшого горо­да. Но одной-двух ТЭЦ для крупных городов мало. Поэтому и возникает огром­ное количество ТЭЦ, равномерно расположенных по всему городу. Ярким приме­ром служит Москва с четырнадцатью ТЭЦ. Много их в Санкт-Петербурге, Омске, Иркутске и других городах, особенно с резким континентальным климатом.

Практически все ТЭЦ европейской части России переведены на газ, в азиат­ской же части такого перехода не наблюдается. Так, в список городов с наиболь­шим уровнем загрязнения атмосферы, обусловленным деятельностью предприя­тий теплоэнергетики, входят Иркутск, Ростов-на-Дону, Саратов, Улан-Удэ, Хаба­ровск, Чита, Южно-Сахалинск, т.е. пять "азиатских" городов. Особенно высокое загрязнение атмосферного воздуха, т.е. превышение уровня 10 ПДК в разовых или суточных измерениях примесей, в последнее время наблюдается: в Омске (диоксид азота), Губахе (взвешенные вещества), Новосибирске (диоксид азота), Новокузнецке (фтористый водород и диоксид азота), Хабаровске (формальдегид), Южно-Сахалинске (сажа), где все города "азиатские" (Рубченко, Ивантер, 2000).

Государственные районные электростанции (ГРЭС) размещаются, как прави­ло, вдали от урбанизированной зоны. Они вырабатывают только электроэнергию и могут размещаться в любой точке города или за городом в зависимости от мес­тных условий, таких, как роза ветров, жилые массивы. Но их мощность и выбро­сы веществ, при прочих одинаковых условиях, больше, чем на ТЭЦ.

Во многих субъектах РФ к основным загрязнителям атмосферы отнесены предприятия теплоэнергетики. Так, в объеме выброса вредных веществ от этих источников загрязнения доля энергетических предприятий в Ростовской обл. со­ставляет 65,8%, Смоленской обл. – 63,2%, Рязанской обл. – 59,4%. Этот показа­тель превышает 50% в Приморском крае (57,1), Тульской (54,1), Ивановской (50,8) обл. Более 40% объема выбросов вредных веществ приходится на долю предпри­ятий, находящихся в Московской обл. (45,7), Ставропольском крае (45,2), Буря­тии (44,5), Еврейской АО (43,6), Омской (42,2) и Костромской (40,4) обл. Как правило, здесь преобладают области из Центрального экономического района. Конечно, в этом показателе еще и отражена общая структура промышленности этих регионов, т.е. и доля электроэнергетики в валовом региональном продукте у них высока. Причем в каждой из них действует одна, редко две крупных ГРЭС. Они создают энергетическое кольцо вокруг Москвы – центра этого района. Есте­ственно, электроэнергия, вырабатываемая на ГРЭС, на месте потребляться не может. Она поставляется в единую энергосистему (ЕЭС). Но выбросы остаются в регионах, что сделано для более равномерного распределения выбросов по Цент­ральному экономическому району, чтобы они не концентрировались главным образом в Московском регионе (Москва и Московская обл.).

Из электростанций, сжигающих газ и мазут, наименьшие удельные выбросы на тонну использованного топлива имеют московские ТЭЦ, а из сжигающих уголь – Шатурская ГРЭС-5, Березовская ГРЭС-1 (Кемеровская обл.), Барнаульская ТЭЦ-3, Абаканская ТЭЦ, Несветай ГРЭС (г. Красный Сулин Ростовской обл.). Апатитская ТЭЦ, Иркутские ТЭЦ-7 и ТЭЦ-9, Губкинская ТЭЦ и ТЭЦ Кузбасс-энерго. Самые большие выбросы в атмосферу отмечены на следующих предпри­ятиях отрасли: Новочеркасская ГРЭС (Ростовская обл.), Черепетская ГРЭС (Туль­ская обл.), Рязанская ГРЭС, Приморская ГРЭС, Омские ТЭЦ-4 и ТЭЦ-5, Влади­востокская ТЭЦ-2 (табл. 12.4). Все они в качестве топлива используют уголь, причем представлены угли всех бассейнов (Донбасс, Мосбасс, Кузбасс, Примор­ский бассейн). Доля перечисленных электростанций в выбросах отрасли состав­ляет 13,3%. Среди них за последний год значительно уменьшился выброс только на Новочеркасской ГРЭС.

Таблица 12.4. Предприятия, лидирующие по выбросу загрязняющих веществ в атмосферу

Предприятие	Выбросы в атмосферу	Доля предприятия в выбросах, %
тыс. т	1999г., в % к 1996 г.	от отрасли	от* субъекта РФ
1996г.	1999г.	1996г.	1999г.	1996г.	1999г.
Новочеркасская ГРЭС	200,3	152.3	76	4,2	3,4	66,2	62
Черепетская ГРЭС	90,5	102,1	112,8	1,9	2,3	36,5	44,9
Рязанская ГРЭС	123,2	84,7	68,8	2,6	1,9	58,2	47,9
Приморская ГРЭС	73,5	73,1	99,5	1,5	1,7	26	28,2
Омская ТЭЦ-4	69.1	63,5	91,9	1,5	1.4	22,4	22
Омская ТЭЦ-5	61,8	57	92,2	1,3	1,3	20	20
Владивостокская ТЭЦ-2	61,2	56,4	92,2	1,3	1.3	36,5	21,8
Всего по предприятиям:	679,6	589,1	86,7	14,3	13,3

Рассчитано по данным годовых отчетов предприятий.

Следовательно, ТЭЦ, работающая на угле, дает больше выбросов, чем ГРЭС, работающая на газе и мазуте. В этом и заключается необходимость их перевода на газ даже в районах, богатых углем.

Атомная энергетика

Быстро растущие потребности в электроэнергии, трудности, связанные с на­ращиванием производства электроэнергии на тепловых станциях вызвали необ­ходимость создания атомной энергетики. Для многих стран, особенно не имею­щих собственных топливных ресурсов, определяющим стало развитие ядерной энергетики. Немаловажное значение в развитии ядерной энергетики имел и эко­логический фактор – необходимость сокращения все нарастающих выбросов на предприятиях тепловой энергетики.

В настоящее время в России действует 30 реакторов АЭС с установленной мощностью 22,2 ГВт. Доля ядерной энергетики в производстве энергии составля­ет 14%, а в общем энергобалансе – примерно 3%. За 2001-2010 годы предполага­ется закончить строительство пяти реакторов и построить еще пять новых, уве­личив тем самым установленную мощность АЭС на 10 ГВт. В следующее десяти­летие их мощность должна вырасти до 35 ГВт по минимальному варианту и до 52,6 ГВт (т.е. увеличиться почти в 2,5 раза) – по максимальному. Это означает, что доля АЭС будет доведена до 20%’. В ряде стран эта доля значительно выше -Литва – 83,4%, Франция – 77,4, Бельгия – 57,2, Словакия – 44,5, Швейцария -44,4, Украина-43,8. В России доля АЭС в производстве энергии составляет лишь 13%, однако по отдельным районам она существенно меняется. В Мурманской области – 65%, центральных районах европейской части – до 25%, на Дальнем Востоке – менее 1 %.

Воздействие самих атомных электростанций на окружающую среду относи­тельно невелико: в атмосферу попадает небольшое количество летучих веществ и аэрозолей (строго нормированное по ПДВ) – это тритий, радиоактивные изото­пы ксенона, криптона, йода, осколки деления ядер, продукты активации. Газовые сбросы в атмосферу предварительно очищаются от радионуклидов.

Объемы жидких отходов, образующихся на АЭС, могут достигать 100 тыс. м³/год на энергоблок с реактором РБМК-1000 и 40 тыс. м³/год на энергоблоке с реакторами ВВЭР-440 и ВВЭР-1000. Объем твердых отходов ежегодно достига­ет на АЭС 2000-3000 м³. Основным видом твердых отходов является отработан­ное топливо. Ежегодно заменяют примерно 1/3 действующих тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов) новыми. Как правило, большая часть твердых и жидких ра­диоактивных отходов (РО) хранится в специально оборудованных на станциях хранилищах. Но заполненность хранилищ жидкими и твердыми РО высока и уже достигает 83,5% на Кольской и Белоярской АЭС.

При работе АЭС происходит сильное тепловое загрязнение поверхностных вод, что вызвано технологическими особенностями. Поскольку тепловыделение

¹ Федеральная целевая программа "Энергоэффективная экономика" на 2002-2005 годы и на пер­спективу до 2010 года. Утверждена постановлением Правительства Российской Федерации от 17 ноября 2001 г. №796. См. также ЬПр://\У№\у.§оуеттеп1.га/1та§е5/1ех1/1636_0796_1796_2001.рс1Г

реакторов на единицу израсходованного топлива существенно выше, чем у ТЭС, то и расход воды на атомных станциях в 1,5 раза выше и составляет 50 м³/с. Сбрасываемые воды являются условно чистыми, но приводят к увеличению тем­пературы водоема, что в свою очередь приводит к гибели живых организмов, уменьшению содержания кислорода, увеличению скорости воспроизводства орга­нического вещества. Уровень экологической опасности для водоемов наиболее высок для крайних северных и южных широт (68° – оз. Имандра, 48° – Каховское водохранилище). Наименьшая уязвимость на 56-60° с.ш. Влияние водоемов-ох­ладителей на окружающую территорию особенно сильно в зимнее время, когда они представляют незамерзающие или частично замерзающие акватории, из-за большой разницы температуры воды в водоеме и воздуха образуются сильные туманы. Вблизи водоема выпадает чрезмерное количество осадков в виде снега или изморози. Обмерзают линии высоковольтных передач.

В некотором отдалении от АЭС всегда создаются города или поселки го­родского типа (Десногорск при Смоленской АЭС, Полярные зори при Кольской АЭС и пр.), поэтому прямое воздействие на население ограничено. Что касает­ся персонала, то годовая эквивалентная доза для сотрудников АЭС составляет 4,4 мЗВ. Для людей, проживающих в окрестностях станции, она равна примерно 0,02 мЗВ/год. Для сравнения – фоновое излучение составляет 2 мЗВ/год, а доза, получаемая в среднем за год при рентгеновских обследованиях, достигает 0,5-1 мЗВ.

Однако воздействие АЭС нельзя рассматривать изолированно от других ста­дий ядерного топливного цикла (ЯТЦ). ЯТЦ включает следующие взаимосвязан­ные производства: добычу урановой руды, ее переработку с получением урано­вых концентратов и гексафторида урана; разделение изотопов (обогащение) ура­на; изготовление ТВЭЛов; регенерацию отработавшего ядерного топлива на радиохимических заводах, хранение, отработку и захоронение отходов высокой и низкой удельной активности; транспортировку топлива и радиоактивных отхо­дов между различными предприятиями ЯТЦ.

Стратегическим направлением развития атомной энергетики в России про­возглашается замыкание ядерного топливного цикла. Намечены модернизация радиохимического завода по переработке отработанного ядерного топлива (ОЯТ) – завода РТ-1 в Озерске, а также завершение строительства и пуск завода РТ-2 в Железногорске мощностью 1500 т в год с производством МОКС-топлива (сме­шанное уран-плутониевое топливо).

Переработка отработанного топлива

Переработка отработанного топлива является самой опасной частью цик­ла, так как свыше 99% продуктов деления попадает в высокоактивные отходы

(10⁶-10¹³ Бк/л). Поэтому радиохимические заводы относятся к наиболее опасным стадиям ЯТЦ. Радиохимические заводы расположены на Урале – Озерск (Че-лябинск-40), и Южной Сибири – Железногорск (Красноярск-26), Северск (Томск-7). Первоначально здесь были созданы промышленные реакторы для выработки плутония в военных целях и на их основе ядерно-промышленные военные комплексы. В настоящее время наработка плутония в военных целях пре­кращена.

При размещении этих заводов как наиболее опасных предприятий ЯТЦ не были учтены возможности аварийных ситуаций, которые могут оказать сильное воздействие как на окружающую территорию, так и на население. Все заводы находятся в непосредственной близости от крупных городов, два из них – в вер­ховьях крупнейших рек России. Красноярский ГХК расположен в 40-50 км от Красноярска, под землей. Его покрывает 250-метровый каменный колпак. Это предприятие определяет радиационную обстановку в бассейне р. Енисей на всем ее протяжении – от г. Красноярска до устья. На правом берегу р. Енисей, в 60 км от Красноярска ниже по течению расположен полигон "Северный" для хранения жидких среднеактивных отходов. Жидкие промстоки передаются на полигон ма­гистральным трубопроводом длиной 15 км. Отходы закачиваются под землю в водоносные песчано-глинистые горизонты на глубину 400-500 и 130-220 м. Хра­нилище за время своего существования приняло миллионы кубометров отходов общей активностью около 10⁸ Ки.

Сибирский химический комбинат (СКХ) расположен около города Северска (Томск-7), в 15-20 км от Томска. Комплекс включает пять реакторов с графито­выми замедлителями и химкомбинат. Комбинат имеет полный цикл переработки – первичное обогащение, наработка плутония, установка для отделения плутония от высокорадиоактивных продуктов распада, вторичная переработка отработан­ного урана с использованием технологии фторирования.

Использование комбинатом современных новейших технологий, в том числе и плазменных, позволяет получать обогащенный уран высокого качества.

Существенному воздействию подвергся ряд городов при авариях. В 1957 г. на ПО "Маяк" произошел взрыв одного из хранилищ жидких радиоактивных отхо­дов. В результате переноса продуктов аварии в северо-восточном направлении образовался Восточно-Уральский радиоактивный след. Загрязненными оказались участки Челябинской, Екатеринбургской, Тюменской областей. В выбросах пре­обладали стронций-90, цезий-144, цезий-137.

Авария на Чернобыльской АЭС в значительной степени определила экологи­ческую обстановку в г. Чернобыль, который был полностью отселен, а также в г. Гомель и Могилев в Белоруссии, Плавск, Клинцы, Новозыбков в России, где наиболее высокие уровни загрязнения почвы ¹³⁷Сз наблюдались на западе Брян­ской области, на отдельных участках – свыше 100 Ки/км². Чернобыльская авария привела к необходимости пересмотра стратегии развития атомной энергетики.

Гидроэлектроэнергетика

Россия и страны Содружества располагают значительными гидроэнергоре­сурсами, которые оцениваются в 3942 кВтч/год, из них экономический потенци­ал составляет 1095 кВт-ч. В настоящее время гидропотенциал освоен примерно на 20%.

Для гидроэнергетики страны характерна высокая степень концентрации мощ­ностей. Для повышения эффективности гидроэнергетического строительства стро­ятся каскады ГЭС. Основу Российской гидроэнергетики составляют 40 гид­роэлектростанций единичной мощностью 100 МВт и более. Среди 12 самых мощных ГЭС в России находятся Саяно-Шушенская (6400 МВт) и Красноярская (6000 Мвт) на р. Енисее; Братская (4500 МВт) и Усть-Илимская (3840 МВт) на р. Ангаре. В европейской части крупные ГЭС построены на р. Волге: Волгоград­ская – 2541 МВт, Волжская – 2300 МВт, Чебоксарская – 1370 МВт, Саратовская -1360МВт.

ГЭС в отличие от рассмотренных типов станций не загрязняют ни воздуш­ный, ни водный бассейны. С одной стороны, ГЭС – один из самых экологически чистых способов производства энергии. Но с другой – водохранилище изменяет берега, усиливает воздействие на береговую линию, усиливает эрозию, подтопле­ние территории, изменяет гидрологический режим. Площадь некоторых водохра­нилищ столь велика, что они затопили части городов (например Калязина) или даже город целиком, каковым является город Молога.

Крупные гидроэнергетические сооружения в потенциале несут в себе опас­ность крупных катастроф. Ежегодно в мире происходит более трех тысяч аварий на различных плотинах, из них каждая седьмая – в странах СНГ. При аварийном разрушении плотины возникает так называемая волна прорыва, которая затапли­вает огромные территории и приносит большой материальный и экологический ущерб. Критерий остроты, масштабов последствий зависит от высоты волны про­рыва, оттого, насколько она превышает максимальную высоту в створе плотины, а также от времени добегания гребня волны прорыва. Особенно большая потен­циальная опасность существует для рек, на которых сооружены каскады гидро­электростанций (Волга-11, Днепр-6 и т.д.).

Тревожное положение с Саяно-Шушенской ГЭС. Паводки 1985 и 1988 годов привели к разрушению части скального основания и конструкции. Серьезные разрушения скального основания плотины и ошибочная технология ремонтов привели к нарушению пространственного положения плотины. Выводы ведущих институтов страны говорят о том, что в настоящее время Саяно-Шушенская ГЭС находится в аварийном состоянии, последствия при потере устойчивости плоти­ны могут быть катастрофическими.

Но особенно важным для городов дислокации ГЭС является незамерзание реки зимой ниже плотины. Так, в результате сбросов воды Красноярской ГЭС

Енисей не замерзает на расстоянии 250 км и даже относительно небольшая Кам­ская ГЭС приводит к незамерзанию Камы на расстоянии 50 км, т.е. на протяже­нии всего г. Пермь даже в морозы возрастает влажность воздуха, что негативно сказывается как на здоровье населения, так и на конструкциях зданий, сооруже­ний. К тому же повышенная влажность резко ухудшает потенциал самоочищения атмосферы.

Возобновляемые источники энергии

К нетрадиционным возобновляемым источникам энергии (НВИЭ) относятся солнечная энергия, энергия ветра, биомассы малых рек, приливная, волновая, энергия океана. Доля возобновляемых источников в общем производстве состав­ляет сейчас в России 0,1 %. Несмотря на огромный объем нетрадиционных источ­ников энергии, особенно ветра и биомассы, технически освоенный и экономичес­ки оправданный потенциал намного ниже. Поэтому планируется поднять эту долю до 0,8-1,0% (Европейский союз, например, намерен к 2010 г. довести ее до 12% общего энергопотребления).

Основными недостатками НВИЭ являются: 1) малая плотность потоков энер­гии и как следствие землеемкость; 2) высокая себестоимость; 3) непостоянство во времени, особенно солнечной и ветровой энергии. Есть также особенности каж­дого конкретного способа получения энергии. Так, для производства электроэнер­гии на солнечных и геотермальных станциях к воде добавляют многочисленные ингибиторы коррозии (хроматы, нитриты, нитраты, сульфаты, сульфиты, фосфа­ты и т.д.). Использование ветра создает дополнительные шумы и вибрации, а также электромагнитные излучения, способные вызвать теле- и радиопомехи, поэтому ветроэлектростанции должны быть окружены санитарной зоной, что требует отчуждения земель. Приливные станции приводят к нарушению экосис­темы в верхнем бъефе станции.

К возобновляемым источникам энергии относятся и геотермальные источни­ки, широко представленные на Камчатке (бокс 12.1).

Бокс 12.1. Геотермальная энергия

Эта энергия, используемая для получения тепла или производства элект­роэнергии, представлена термальными водами или парогидротермами. Прак­тически на всей территории России имеются запасы тепла Земли с температу­рой от 30 до 2200°С. Территория России хорошо исследована, и сегодня изве­стны основные ресурсы тепла земли, которые имеют значительный промышленный потенциал, в том числе и энергетический. Еще в 1983 г. во ВСЕГИНГЕО был составлен атлас ресурсов термальных вод СССР. На терри-

тории России разведано 47 геотермальных месторождений с запасами термаль­ных вод и пробурено более 3000 скважин с целью использования геотермаль­ных ресурсов. Так, например, на Камчатке уже пробурено на геотермальных полях 365 скважин глубиной от 255 до 2266 м, на что еще в советское время было израсходовано 300 млн. долл. США. По данным института Вулканологии ДВО РАН, уже выявленные геотермальные ресурсы позволяют полностью обес­печить Камчатку электричеством и теплом более чем на 100 лет. Наряду с вы­сокотемпературным Мутновским месторождением мощностью 300 МВт и юге Камчатки известны значительные запасы геотермальных ресурсов на Кошелевском, Большом Банном, а также на севере Камчатки – Киреунском ме­сторождениях. Всего на этих месторождениях можно иметь мощности около 2000 МВт (электрических). Запасы тепла геотермальных вод Камчатки оцени­ваются в 5000 МВт (тепловых).

Сегодня для развития локального теплоснабжения особый интерес пред­ставляет Верхне-Паратунское геотермальное месторождение (горячая вода с температурой 85°С), которое позволяет полностью обеспечить теплом и горя­чей водой город Елизово и его район.

Чукотка также имеет значительные запасы горячих источников на границе с Камчатской областью. Курильские острова имеют свои богатые запасы тепла Земли, которых достаточно для тепло- и электрообеспечения их на 100-200 лет. На острове Итуруп уже обнаружены запасы двухфазного геотерма, ного теплоносителя, достаточного для производства 30 МВт(э) и удовлетворе­ния энергопотребностей острова на ближайшие 100 лет. Здесь на Океанском геотермальном поле уже пробурен ряд скважин и строится ГеоЭС. На южном острове Кунашир имеются и уже используются запасы геотермального сырья для получения электроэнергии и теплоснабжения города Южно-Курильска.

На Камчатке после 30-летнего перерыва (Паужетская ГеоЭС находится в эксплуатации с 1967 г.) в 1999 г. пущена в эсплуатацию Верхне-Мутновская ГеоЭС (ВМГеоЭС) мощностью 12 МВт. Это опытно-промышленная электро­станция, которая отличается от известных ГеоЭС следующим.

Тепловая схема ГеоЭС позволяет реализовать экологически чистую техно­логию использования геотермального теплоносителя, исключая его прямой кон­такт с окружающей средой, за счет применения воздушных конденсаторов и системы 100-процентной закачки геотермального теплоносителя в землю (ре-инжекция рабочего тела).

Неконденсирующиеся газы, содержащиеся в паре, удаляются с помощью эжекторов, затем растворяются в воде и далее вместе с водой закачиваются в землю (не попадая в атмосферу).

Использована блочно-модульная концепция строительства ГеоЭС. Блоки (модули) турбогенераторов, электротехнического оборудования, пульт управле­ния и другие узлы, собраны на заводе-изготовителе ОАО "Калужский турбин­ный завод", испытаны при 100-процентной нагрузке и полностью в собранном виде поставлены на строительную площадку.

Геотермальный теплоноситель, идущий из трех продуктивных скважин, по­ступает в двухступенчатую систему сепарации пара. На ВМГеоЭС применены

сепараторы горизонтального типа, которые одновременно используют три из­вестных метода разделения фаз: центробежный, жалюзный и гравитационный. Эти сепараторы надежно обеспечивают самую высокую эффективность удале­ния воды и примесей, содержащихся в геотермальном теплоносителе. Экспе­риментальные исследования на ВМГеоЭС горизонтальных сепараторов, разра­ботанных в АО "Наука" и изготовленных на Подольском машиностроительном заводе, показали, что содержание влаги (по массе) на выходе из сепаратора не превышает 0,1%-

Защита металлов сепараторов, турбоустановок, конденсаторов и другого обо­рудования от коррозии осуществляется с помощью пленкообразующих аминов.

Высокое качество подготовки пара и изготовление оборудования ВМГеоЭС обеспечивает ее эффективную работу. Устойчивая работа ВМГеоЭС в сложных климатических условиях демонстрирует надежную работу всей энергетической системы: самой ВМГеоЭС, кабельной ЛЭП, электростанции на Мутновском гео­поле, основой ЛЭП (90 км) и электростанции в г. Елизово.

В настоящее время построена первая очередь Мутновской ГеоЭС (МгеоЭС) мощностью 50 (2><25) МВт(э), первый блок которой пущен в эксплуатацию в декабре 2001 г., второй – в августе 2002 г. Эта ГеоЭС находится в 4 км от ВМГе­оЭС в центре геотермального участка "Дачный". Тепловая схема МГеоЭС -традиционная одноконтурная с использованием конденсаторов смешивающего типа и вентиляторными градирнями.

Основные параметры ГеоЭС: номинальная мощность – 50МВт(э), расход пара-320 т/час, температура сепарата в системе реинжекции – 175°С и 145°С, давление пара в конденсаторе – 0,05 бар, доля неконденсирующихся газов в паре – менее 1,5%.

Потенциал Мутновского геотермального поля оценивается в 300 МВт(э). Многолетние геофизические исследования и проведенные буровые работы по­зволили определить на этом поле новые участки для строительства серии Гео­ЭС (Шеховцов и др., 1995).

Высоковольтные линии

Установлено, что воздействие на окружающую среду оказывают не только электростанции, но и высоковольтные линии электропередачи, по которым пере­дается энергия. Известно, что сильное электромагнитное поле, образующееся около ЛЭП-750, оказывает значительное воздействие на насекомых – они не могут на­ходиться в зоне влияния ЛЭП. ЛЭП-1150, проходящие через реки, сильно изменя­ют традиционные пути рыб на нерест. Медицинские исследования показывают, что имеется зависимость риска заболеванием раком и лейкемией у детей, прожи­вающих вблизи высоковольтных линий электропередачи (Ратанова, 1999).

Таким образом, энергетика является одним из самых значимых источников антропогенного воздействия на территории большинства городов. Эта отрасль

загрязняет атмосферу, водные источники, почвы, а также является одним из са­мых крупных потребителей топливных и водных ресурсов.