Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
До недавнего времени человек жил в условиях практически неиссякаемых природных ресурсов — скорость потребления возобновляемых ресурсов была относительно невелика, а расход невозобновляемых — мал.
Сейчас возникла качественно иная ситуация — уровень потребления возобновляемых природных ресурсов начал превышать скорость их возобновления, стала также очевидна ограниченность запасов многих невозобновляемых видов ресурсов, в частности ископаемого топлива.
Поскольку скорость возобновления ресурсов растительного и животного мира во многом зависит от деятельности человека, возникает задача сбалансированности масштабов потребления и возобновления природных ресурсов. В противном случае по мере роста потребления произойдет снижение возобновительной способности природных систем за счет истощения их биопродуктивности.
Что касается невозобновляемых ресурсов, то их истощение со временем неизбежно и задача заключается не столько в том, чтобы растянуть эти ресурсы на более длительный срок, сколько в том, чтобы до исчерпания того или иного природного ресурса найти ему заменитель природного или искусственного происхождения либо изыскать возможность его регенерации за счет использования вторичного сырья.
Из невозобновляемых природных ресурсов наиболее существенно исчерпание ископаемого топлива. По оценкам специалистов, запасов такого топлива хватит еще на 50—100 лет. Что же дальше? Прекратится производство энергии на тепловых электростанциях, возникнут проблемы с транспортом, подорвется сырьевая база предприятий нефтехимического синтеза. В предвидении этих последствий уже сейчас необходимо искать альтернативные виды топлива. Ориентация идет на использование в качестве топлива газообразного водорода, получаемого при электролизе воды, а также на использование метанола, получаемого при переработке древесины, ресурсы которой возобновляемы. Но даже при успешном преодолении технологических проблем крупномасштабного производства водорода и метанола возникает проблема производства электроэнергии, которая тоже имеет свои экологические пределы.
§ 1.5. ЭНЕРГЕТИКА И ЭКОЛОГИЯ
Использование многих природных ресурсов связано с производством энергии. Главным образом это ископаемое топливо, радиоактивные
35
элементы и потенциальная энергия воды. Рост потребностей в электроэнергии приводит к необходимости расширения масштабов существующих способов ее производства. Однако современные способы получения электроэнергии страдают существенными недостатками с точки зрения ущерба (прямого, косвенного или потенциального), наносимого окружающей среде.
О масштабах потребления электроэнергии см. табл. 7.
Таблица 7. Производство электроэнергии по состоянию на 1988 г.*
Регион Общая мощность, млн. кВт Доля, %
ТЭС ГЭС АЭС
Северная Америка (США и Канада) 855 81 17 12
Западная Европа 531 51 27 22
Япония 180 63 21 16
Страны, входившие в СЭВ 490 73 18 9
Остальные страны 570 65 33 2
Всего 2626 65 23 2
* Ч а л ы й Г.В. Энергетика и экология. -— Кишинев: Штиинца, "1991.
Всего в 1988 г. всеми электростанциями мира было произведено 10513 млрд.кВт-ч электроэнергии, а на территории бывшего СССР -1705 млрд.кВт*ч. В 1989 г. на территории СССР было произведено около 1750 млрд.кВт-ч: 65%.- ТЭС, 24% - ГЭС, 11% - АЭС.
Рассмотрим основные виды электростанций и их экологическое воздействие на окружающую среду.
1.5.1. Тепловые электростанции
Из табл. 7 следует, что львиная доля мирового производства электроэнергии принадлежит тепловым электростанциям (ТЭС), работающим на ископаемом органическом углероде. Топливо (уголь, мазут, газ, сланцы) сжигается в топках паровых котлов, где его химическая энергия превращается в тепловую энергию пара. В паровой турбине энергия пара переходит в механическую, которая в турбогенераторе превращается в электрическую. Тепловой коэффициент полезного действия обычной ТЭС (типа ГРЭС) составляет 37—39%. Около 2/з 36
тепловой энергии и остатков топлива вылетает в буквальном смысле слова в трубу, нанося огромный вред обширному региону.
ТЭС ежесуточно потребляют огромные количества топлива, зачастую привозимого издалека. Так, ГРЭС мощностью 2 млн.кВт ежесуточно сжигает 17800 т угля, что соответствует 6—7 большегрузным составам, и, кроме того, 2500 т мазута. Весь уголь перемалывается в угольную пыль и непрерывно подается в топки котлов, туда же в больших количествах (150 000 м3) непрерывно поступает вода, к чистоте которой предъявляются весьма высокие требования.
Пар, отработавший в паровых турбинах, охлаждаясь, превращается в воду и затем снова направляется в котлы. Для охлаждения отработавшего пара ГРЭС требуются специальные системы — градирни либо большой водоем. На охлаждение ежесуточно расходуется более 7 млн.м3 воды и при этом происходит тепловое загрязнение водоема — охладителя.
При работе ТЭС в атмосферу выбрасывается огромная масса золы и различных вредных химических веществ. Та же ГРЭС за год выбрасывает в атмосферу около 43 тыс.т золы, 220 тыс.т БОг, 36—40 тыс.т оксидов азота.
Тепловые электростанции, работающие на природном газе, экологически существенно чище угольных, мазутных и сланцевых, однако в этом случае огромный вред природе наносится при прокладке тысячекилометровых газовых трубопроводов, особенно в северных регионах, где сосредоточены основные месторождения газа.
