XII. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ

Энергетика - это та отрасль производства, которая развивается невиданно быстрыми темпами. Если численность населения в условиях современного демографического взрыва удваивается за 40-50 лет, то в производстве и потреблении энергии это происходит через каждые 12-15 лет. При таком соотношении темпов роста населения и энергетики, энерговооруженность лавинообразно увеличивается не только в суммарном выражении, но и в расчете на душу населения.

Нет основания ожидать, что темпы производства и потребления энергии в ближайшей перспективе существенно изменятся (некоторое замедление их в промышленно развитых странах компенсируется ростом энерговооруженности стран третьего мира), поэтому важно получить ответы на следующие вопросы:

- какое влияние на биосферу и отдельные ее элементы оказывают основные виды современной (тепловой, водной, атомной) энергетики и как будет изменяться соотношение этих видов в энергетическом балансе в ближайшей и отдаленной перспективе;

- можно ли уменьшить отрицательное воздействие на среду современных (традиционных) методов получения и использования энергии;

296

- каковы возможности производства энергии за счет альтернативных (нетрадиционных) ресурсов, таких как энергия солнца, ветра, термальных вод и других источников, которые относятся к неисчерпаемым и экологически чистым.

В настоящее время энергетические потребности обеспечиваются в основном за счет трех видов энергоресурсов: органического топлива, воды и атомного ядра. Энергия воды и атомная энергия используются человеком после превращения ее в электрическую энергию. В то же время значительное количество энергии, заключенной в органическом топливе, используется в виде тепловой и только часть ее превращается в электрическую. Однако и в том и в другом случае высвобождение энергии из органического топливахвя-зано с его сжиганием, а следовательно, и с поступлением продуктов горения в окружающую среду.

Познакомимся кратко с основными экологическими последствиями современных способов получения и использования энергии.

ХИЛ. Экологические проблемы тепловой энергетики

За счет сжигания топлива (включая дрова и другие биоресурсы) в настоящее время производится около 90% энергии. Доля тепловых источников уменьшается до 80-85% в производстве электроэнергии. При этом в промышленно развитых странах нефть и нефтепродукты используются в основном для обеспечения нужд транспорта. Например, в США (данные на 1995 г.) нефть в общем энергобалансе страны составляла 44%, а в получении электроэнергии - только 3%. Для угля характерна противоположная закономерность: при 22% в общем энергобалансе он является основным в получении электроэнергии (52%). В Китае доля угля в получении электроэнергии близка к 75%, в то же время в России преобладающим источником получения электроэнергии является природный газ (около 40%), а на долю угля приходится только 18% получаемой энергии, доля нефти не превышает 10%.

В мировом масштабе гидроресурсы обеспечивают получение около 5-6% электроэнергии (в России 20,5%), атомная энергетика дает 17-18% электроэнергии. В России ее доля близка к 12%, а в ряде стран она является преобладающей в энергетическом балансе (Франция - 74%, Бельгия - 61 %, Швеция - 45%).

297

Сжигание топлива - не только основной источник энергии, но и важнейший поставщик в среду загрязняющих веществ. Тепловые электростанции в наибольшей степени «ответственны» за усиливающийся парниковый эффект и выпадение кислотных осадков. Они, вместе с транспортом, поставляют в атмосферу основную долю техногенного углерода (в основном в виде С02), около 50% двуокиси серы, 35-40%- окислов азота и около 35% пыли. Имеются данные, что тепловые электростанции в 2-4 раза сильнее загрязняют среду радиоактивными веществами, чем АЭС такой же мощности.

В выбросах ТЭС содержится значительное количество металлов и их соединений. При пересчете на смертельные дозы в годовых выбросах ТЭС мощностью 1 млн. кВт содержится алюминия и его соединений свыше 100 млн. доз, железа-400 млн. доз, магния -1,5 млн. доз. Летальный эффект этих загрязнителей не проявляется только потому, что они попадают в организмы в незначительных количествах. Это, однако, не исключает их отрицательного влияния через воду, почвы и другие звенья экосистем.

Можно считать, что тепловая энергетика оказывает отрицательное влияние практически на все элементы среды, а также на человека, другие организмы и их сообщества. В обобщенном виде эти воздействия представлены в таблице 34.

Вместе с тем влияние энергетики на среду и ее обитателей в большей мере зависит от вида используемых энергоносителей (топлива). Наиболее чистым топливом является природный газ, далее следует нефть (мазут), каменные угли, бурые уши, сланцы, торф.

Хотя в настоящее время значительная доля электроэнергии производится за счет относительно чистых видов топлива (газ, нефть), однако закономерной является тенденция уменьшения их доли. По имеющимся прогнозам, эти энергоносители потеряют свое ведущее значение уже в первой четверти XXI столетия. Здесь уместно вспомнить высказывание Д. И. Менделеева о недопустимости использования нефти как топлива: «нефть не топливо - топить можно и ассигнациями».

Не исключена вероятность существенного увеличения в мировом энергобалансе использования угля. По имеющимся расчетам, запасы углей таковы, что они могут обеспечивать мировые потребности в энергии в течение 200-300 лет. Возможная добыча углей, с учетом разведанных и прогнозных запасов, оценивается более чем в 7 триллионов тонн. При этом более 1/3 мировых запасов углей находится на

298

Таблица 34

Влияние теплоэлектростанций на окружающую среду и биоту Технологичес- Влияние на элементы среды и биоту Примеры

цепных кий воздух почвы и воды экосистемы реакций процесс грунты и человека 1 2 3 4 5 б Добыча Углеводо- Повреж- Загрязне- Разруше- Загрязне- топлива: родное дение или ние неф- ние и пов- ние почв-» -жидкое загрязне- уничтоже- тью в ре- реждение загрязне- (нефть) ние при ние почв зультате экосистем в ние вод и в виде испаре-. при раз- утечек, осо- местах до- нефтью и газа НИИ и ведке и до- бенно при бычи и при химреаген- утечках быче топ- авариях и обустройст- тами-» ги- лива, пе- добычах со ве месторо- бель план- редвиже- дна водое- ждений(до- ктона и дру- ниях мов, загряз- роги,линии гих групп транс- нение тех- электропе- организ- порта нологичес- редач, водо- мов -?сни- и т.п.; заг- кими проводы и жение рязнение химре- т.п.), загряз- рыбопро- нефтью, агентами и нение при дуктивнос- техничес- другими утечках и ти -»потеря кими хи- отходами; авариях, по- потребите- микатами, разруше- теря проду- льских или металло- ние водо- ктивности, вкусовых свойств лом и др. носных ухудшение отходами структур в грунтах.от-качка подземных вод их сброс в водоемы качества продукции.

продуктов промысла 299 1 2 3 4 5 6 X -твердое: Пыль Разруше- Сильное Разрушение угли, при ние почв наруше- экосистем сланцы, взрыв- и фунтов ние водо- или их эле- торф и ных и при добы- носных ментов, осо- т.п.) других че откры- структур, бенно при работах, тыми ме- откачка и открытых продук- тодами сброс в способах ты горе- (карьеры), водоемы добычи, ния тер- просадки шахтных, снижение риконов рельефа, часто вы- продуктив- и т.п. разруше- сокомине- ности, воз- ние фун- рализиро- действие тов при ванных, на биоту и шахтных железис- человека методах тых и дру- через добычи гих вод зафяз- ненные воздух, во- ды и пищу. Высокая степень за- болеваемос- ти, травма- тизма и смертности при шахт- ных спосо- бах добычи 300 : 1- 2 3 4 5 6 Транс- Зафяз- Зафязне- Зафязне- В основном порти- нение ние при ние неф- через заг- ровка при испа- утечках, тью в ре- рязнение топлива рении авариях, зультате вод и гид- жидкого особенно потерь и робионтов топлива, нефтью при ава- потере га- риях за, неф- ти, пы- лью от твердого топлива Работа Основ- Разруше- Тепловое Основной 1.3афяз- электро- ные пос- ние и зафязне- агент раз- нение станций тавщики сильное ние в ре- рушения и воздуха на твер- углекис- зафязне- зультате гибели эко- продукта- дом топ- лого га- ние почв сбросов по- систем, осо- ми горе- ливе за, сер- вблизи догретых бенно озер ния-» ки- нистого предприя- вод, хими- и хвойных слые осад- ангидри- тий (тех- ческое заг- лесов (обед- ки-» ги- да, окислов азота, ногенные пустыни), зафязне- рязнение через кислые осад- нение видового состава, снижение бель лесов и экосистем озер -» нарушение круговоротов ве- продуктов для ние тяжелыми ме- ки и сухое осаждение продуктивности, раз- кислых таллами, из атмо- рушение ществ-»ан- осадков, радиоак- сферы, заг- хлорофилла, тропо- аэрозо- тивными рязнение вымывание генные лей, сажи сукцессии 301 1 2 3 4 5 б загрязне вещества- продуктами биогенов, 2.Тепло- ние ра- ми, кис- вымывания поврежден- вое загря- диоакти- лыми оса- биогенов и ие корней и знение вными дками; ядовитых т.п.). вод -«де- вещест- отчужде- веществ Эвтрофика- фицит вами.тя- ние земель (алюминий) ция вод и кислоро- желыми под из почв и их цветение. да-» эвтро- металла- земле- фунтов На человека фикация ми отвалы,

другие

отходы через загрязнение воздуха, воды, продуктов питания,разрушение при-роды,строений, памятников и т.п. и цветение вод-» усиление дефицита кислорода-» превращение водных экосистем в болотные Работа То же, То же, но Тепловое То же, но в электро- но в в значи- загрязнение, значитель- станций значи- тельно как для но меньших на жид- тельно меньших твердого масштабах масшта- топлива, ос- ком топ- меньших бах тальные в ливе и масшта- бах значительно

меньших

масштабах газе территории России. Поэтому закономерно ожидать увеличения доли углей или продуктов их переработки (например, газа) в получении энергии, а следовательно, и в загрязнении среды. Угли содержат от 0,2 до десятков процентов серы в основном в виде пирита, сульфата закисно-го железа и гипса. Имеющиеся способы улавливания серы при сжигании топлива далеко не всегда используются из-за сложности и дороговизны. Поэтому значительное количество ее поступает и, по-видимому, будет поступать в ближайшей перспективе в окружающую среду.

Серьезные экологические проблемы связаны с твердыми отходами ТЭС - золой и шлаками. Хотя зола в основной массе улавливается различными фильтрами, все же в атмосферу в виде выбросов ТЭС ежегодно поступает около 250 млн. т мелкодисперсных

302

аэрозолей. Последние способны заметно изменять баланс солнечной радиации у земной поверхности. Они же являются ядрами конденсации для паров воды и формирования осадков; а попадая в органы дыхания человека и других организмов, вызывают различные респираторные заболевания.

Выбросы ТЭС являются существенным источником такого сильного канцерогенного вещества, как бензо(а)пирен. С его действием связано увеличение онкологических заболеваний. В выбросах угольных ТЭС содержатся также окислы кремния и алюминия. Эти абразивные материалы способны разрушать легочную ткань и вызывать такое заболевание, как силикоз, которым раньше болели шахтеры. Сейчас случаи заболевания силикозом регистрируются у детей, проживающих вблизи угольных ТЭС.

Серьезную проблему вблизи ТЭС представляет складирование золы и шлаков. Для этого требуются значительные территории, которые долгое время не используются, а также являются очагами накопления тяжелых металлов и повышенной радиоактивности.

Имеются данные, что если бы вся сегодняшняя энергетика базировалась на угле, то выбросы С02 составляли бы 20 млрд. тонн в год (сейчас они близки к 6 млрд. т/год). Это тот предел, за которым прогнозируются такие изменения климата, которые обусловят катастрофические последствия для биосферы.

ТЭС - существенный источник подогретых вод, которые используются здесь как охлаждающий агент. Эти воды нередко попадают в реки и другие водоемы, обусловливая их тепловое загрязнение и сопутствующие ему цепные природные реакции (размножение водорослей, потерю кислорода, гибель гидробионтов, превращение типично водных экосистем в болотные и т. п.).