Министерство образования и науки Республики Казахстан
Костанайский социально технический университет
имени
академика З. Алдамжар
Влияние индустриальных объектов на изменение геоэкологических условий окружающей среды на примере теплоэлектростанции
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА
специальность
5В 060800 «Экология»
Токарь Валентина Ивановна
Костанай
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Общая характеристика взаимодействия индустриальных объектов с окружающей средой
1.1 Оценка влияния индустриальных объектов на экологические условия Казахстана
1.2 Особенности воздействия топливно -энергетического комплекса на различные компоненты биосферы Костанайской области
.3 Специфика выбросов и загрязнений, возникающих в результате работы теплоэлектростанций
2.Физико -географическая характеристика районов исследования
.1 Краткая географическая характеристика Костанайской области
.2 Краткая характеристика урбанизированных территорий Костанайской области
2.3 Характеристика геоэкологических условий Федоровского района
. Методология исследований
. Анализ влияния теплоэлектростанции на геоэкологические условия изучаемого района
4.1 Характеристика изучаемой теплоэлектростанции, как объекта проводимого исследования
.2 Геоэкологические условия функционирования топливно-энергетического комплекса села Федоровка
4.3 Анализ изменения геоэкологических условий окружающей среды под воздействием Федоровской теплоэлектростанции
Выводы
Заключение
Список использованной литературы
Приложения
Введение
геоэкологический загрязнение теплоэлектростанция
Актуальность.
Окружающая среда - основа жизни человека, а ископаемые ресурсы и вырабатываемая из них энергия являются основой современной цивилизации. Без энергетики у человечества нет будущего это очевидный факт. Однако современная энергетика наносит ощутимый вред окружающей среде, ухудшая условия жизни людей. Основа современной энергетики - различные типы электростанций. Сегодня проблема влияния энергетики на природу становится особенно острой, так как загрязнение окружающей среды, атмосферы и гидросферы с каждым годом всё увеличивается.
Если учесть, что масштабы энергопотребления постоянно увеличиваются, то и соответственно увеличивается отрицательное воздействие энергетики на природу. Загрязняющие вещества, выбрасываемые в больших концентрациях промышленными предприятиями приводит к загрязнению атмосферы и водных объектов, что в свою очередь может привести к заболеванию населения, к уничтожению флоры и фауны. На современном этапе проблема взаимодействия энергетики и окружающей среды приобрела новые черты, распространяя влияние на огромные территории, большинство рек и озер, громадные объемы атмосферы и гидросферы Земли. Еще более значительные масштабы энергопотребления в обозримом будущем предопределяют дальнейшее интенсивное увеличение разнообразных воздействий на все компоненты окружающей среды в глобальных масштабах [1, 11].
Тепловые электростанции на основе сжигания органического горючего оказывают значительное отрицательное влияние на окружающую среду. С дымовыми газами в атмосферу выделяются в большом количестве твердые и газообразные загрязнители, из которых наиболее опасны окислы серы и азота, двуокись углерода и водяные пары. Кроме основных компонентов влияние теплоэлектростанций состоит в: пылевые частицы различного состава, фтористые соединения, окислы металлов, газообразные продукты неполного сгорания топлива. Их поступление в воздушную среду наносит большой ущерб как всем основным компонентам биосферы, так и предприятиям, объектам городского хозяйства и населению городов. Наличие пылевых частиц, окислов серы обусловлено содержанием в топливе минеральных примесей, а наличие окислов азота - частичным окислением азота воздуха в высокотемпературном пламени [2,6].
В Казахстане в период становления энергетики в первую очередь руководствовались целесообразностью с точки зрения экономических затрат, то сегодня всё чаще при возведении и эксплуатации объектов энергетики на первый план выдвигаются вопросы их влияния на экологию [1,3,5] .
Эксплуатация теплоэлектростанций сопряжена с рядом негативных факторов, одним из которых является изменение геоэкологических условий окружающей среды [2,4]. Изучение изменений геоэкологических условий окружающей среды под влиянием теплоэлектростанции является важным вопросом, что обуславливает актуальность темы данной работы.
Поэтому целью дипломной работы является изучение влияния индустриальных объектов на геоэкологические условия на примере Федоровской теплоэлектростанции.
В связи с целью были поставлены следующие задачи:
.Собрать и систематизировать литературный материал по изучаемой проблеме.
.Определить характер влияния размещения теплоэлектростанции на окружающую среду и человека.
. Проанализировать характер влияния теплоэлектростанции на изменение геоэкологических условий изучаемого района
.Дать геоэкологическую оценку влияния индустриальных объектов на изменение условий окружающей среды.
Предмет исследования: Теплоэлектростанция , как источник выбросов загрязняющих веществ
Объект исследования: Изучение влияния загрязняющих веществ теплоэлектростанции на окружающую среду.
Гепотеза: Гипотеза работы сводится к тому, что nтеплоэлектростанция оказывает существенное влияние на геоэкологические условия окружающей среды района своего расположения , в особенности находясь близ жилых массивов.
Теоретическая значимость: Собран и систематизирован литературный материал по данной проблеме, обработаны материалы сети интернет
Практическая значимость: Материалы работы могут быть использованы при
проведении геэкологического мониторинга изучаемой местности, разработки
нормативов загрязняющих веществ для данного региона.
1.Общая характеристика взаимодействия индустриальных объектов с окружающей средой
Анализ перспектив развития мировой энергетики свидетельствует о заметном смещении приоритетных проблем в сторону всесторонней оценки возможных последствий влияния основных отраслей энергетики на окружающую среду, жизнь и здоровье населения.
Энергетические объекты (топливно-энергетический комплекс вообще и объекты энергетики в частности) по степени влияния на окружающую среду принадлежат к числу наиболее интенсивно воздействующих на биосферу. Увеличение напоров и объемов водохранилищ гидроузлов, продолжение использования традиционных видов топлива (уголь, нефть, газ), строительство топливного цикла выдвигают ряд принципиально важных задач глобального характера по оценке влияния энергетики на биосферу Земли. Если в предыдущие периоды выбор способов получения электрической и тепловой энергии, путей комплексного решения проблем энергетики, водного хозяйства, транспорта и др. и назначение основных [6,7].
параметров объектов (тип и мощность станции, объем водохранилища и др.) проводились в первую очередь на основе минимизации экономических затрат, то в настоящее время на первый план все более выдвигаются вопросы оценки возможных последствий возведения и эксплуатации объектов энергетики. Это, прежде всего, относится к крупным гидроузлам, энергокомплексам, предприятиям, связанным с добычей и транспортом нефти и газа и т.п. Тенденции и темпы развития энергетики сейчас в значительной степени определяются уровнем надежности и безопасности (в том числе экологической) электростанций разного типа. К этим аспектам развития энергетики привлечено внимание специалистов и широкой общественности, вкладываются значительные материальные и интеллектуальные ресурсы, однако сама концепция надежности и безопасности потенциально опасных инженерных объектов остается во многом мало разработанной. Развитие энергетического производства, по-видимому, следует рассматривать как один из аспектов современного этапа развития техносферы вообще (и энергетики в частности) и учитывать при разработке методов оценки и средств обеспечения надежности и экологической безопасности наиболее потенциально опасных технологий. Одно из важнейших направлений решения проблемы - принятие комплекса технических и организационных решений на основе концепций теории риска. Объекты энергетики, как и многие предприятия других отраслей промышленности, представляют источники неизбежного, потенциального, до настоящего времени практически количественно не учитываемого риска для населения и окружающей среды [9,10,11].
Под надежностью объекта понимается его способность выполнять свои функции (в данном случае - выработка электро- и тепловой энергии) в заданных условиях эксплуатации в течение срока службы. Или наиболее подробно: свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующие способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения. Под экологической безопасностью понимается сохранение в регламентируемых пределах возможных отрицательных последствий воздействия объектов энергетики на природную среду. Регламентации этих негативных последствий связана с тем, что нельзя добиться полного исключения экологического ущерба[12,13,14].
Отрицательные последствия воздействия энергетики на окружающую среду следует ограничивать некоторым минимальным уровнем, например, социально-приемлемым допустимым уровнем. Должны работать экономические механизмы, реализующие компромисс между качеством среды обитания и социально-экономическими условиями жизни населения. Социально-приемлемый риск зависит от многих факторов, в частности, от особенностей объекта энергетики. В силу специфики технологии использования водной энергии гидроэнергетические объекты преобразуют природные процессы на весьма длительные сроки. Например, водохранилище ГЭС (или система водохранилищ в случае каскада ГЭС) может существовать десятки и сотни лет, при этом на месте естественного водотока возникает техногенный объект с искусственным регулированием природных процессов - природно-техническая система (ПТС). В данном случае задача сводится к формированию такой ПТС, которая обеспечивала бы надежное и экологически безопасное формирование комплекса. При этом соотношение между основными подсистемами ПТС (техногенным объектом и природной средой) может быть существенно различным в зависимости от выбранных приоритетов - технических, экологических, социально-экономических и др., а принцип экологической безопасности может формулироваться, например, как поддержание некоторого устойчивого состояния создаваемой ПТС. Другой оказывается постановка задачи оценки возможных последствий для окружающей среды при создании объектов ядерной энергетики. Здесь под экологической безопасностью понимается концепция, согласно которой при проектировании, строительстве, эксплуатации и снятии с эксплуатации теплоэлектростанций предусматривается и обеспечивается сохранение региональных экосистем. При этом допускается некоторый экологический ущерб, риск которого не превосходит определенного (нормируемого) уровня [15,16].Этот риск минимален в период штатной эксплуатации и возрастает при возведении объекта и снятии его с эксплуатации и, особенно - в аварийных ситуациях. Необходимо учитывать влияние на окружающую среду всех основных факторов техногенного воздействия: радиационного, химического теплового (с учетом их возможного нелинейного взаимодействия). Следует иметь в виду и различные масштабы возможных последствий: локальный (тепловое пятно сброса подогретых вод в водоемы и водотоки), региональный (выброс радионуклидов), глобальный (рассеяние долгоживущих радионуклидов по биосферным каналам). Если же создается крупное водохранилище-охладитель, то, как в случае гидроэнергетического объекта, должна ставиться задача об экологически безопасном функционировании сложной . Аналогичный круг вопросов следует рассматривать при формулировании концепции экологической безопасности объектов теплоэнергетики: учет теплового и химического воздействия на окружающую среду, влияние водоемов-охладителей и т.п. Кроме того, для крупных ТЭС на твердом топливе (уголь, сланцы) возникают проблемы надежной и безопасной эксплуатации золоотвалов - сложных и ответственных грунтовых гидросооружений. И здесь надо ставить задачу о безопасном функционировании ПТС «ТЭС - окружающая среда».
Какое влияние оказывает на характер вредных выбросов в атмосферу вид топлива,используемый на тепловых электростанциях. В качестве топлива на тепловых электростанциях используют уголь, нефть и нефтепродукты, природный газ и реже древесину и торф. Основными компонентами горючих материалов являются углерод, водород и кислород, в меньших количествах содержится сера и азот, присутствуют также следы металлов и их соединений (чаще всего оксиды и сульфиды).
В тепло энергетике источником массированных атмосферных выбросов и крупнотоннажных твердых отходов являются теплоэлектростанции, предприятия и установки паросилового хозяйства, т.е. любые предприятия, работа которых связана с сжиганием топлива. В состав отходящих дымовых газов входят диоксид углерода, диоксид и триоксид серы и ряд других компонентов, поступление которых в воздушную среду наносит большой ущерб, как всем основным компонентам биосферы, так и предприятиям, объектам городского хозяйства, транспорту и населению городов. Наряду с газообразными выбросами теплоэнергетика является «производителем»огромных масс твердых отходов; к ним относятся хвосты углеобогащения, золы и шлаки.
Отходы углеобогатительных фабрик содержат 55-60% SiO², 22-26%
Al²O³, 5-12% Fe²O³, 0,5-1% CaO, 4-4,5% K²O и Na²O и до 5% С. Он поступают в отвалы, которые пылят, «дымят» и резко ухудшают состояние атмосферы и прилегающих территорий. Жизнь на земле возникла в условия восстановительной атмосферы и только значительно позже, спустя примерно 2 млрд. лет, биота постепенно преобразовала восстановительную атмосферу в окислительную. При этом биота предварительно вывела из атмосферы различные вещества, в частности углекислый газ, образовав огромные залежи известняков и других углеродосодержащих соединений.
Сейчас наша техногенная цивилизация сформировала мощный поток восстановительных газов, в первую очередь вследствие сжигания ископаемого топлива в целях получения энергии. За 20 лет, с 1970 по 1990 год в мире было сожжено 450 млрд. баррелей нефти, 90 млрд. т угля, 11 трлн.куб.м газа. Выбросы в атмосферу электростанцией мощностью 1000МВт в год (в тоннах).
Топливо Выбросы Углеводороды СО NOx SO² Частицы Уголь 400 2000 27000 110000 3000 Нефть 470 700 25000 37000 1200 Природный газ 34 - 20000 20,4 500. Основную часть выброса занимает углекислый газ - порядка 1 млн.т в пересчете на углерод 1 Мт. Со сточными водами тепловой электростанции ежегодно удаляется 66 т органики, 82 т серной кислоты, 26 т хлоридов, 41 т фосфатов и почти 500 т взвешенных частиц. Зола электростанций часто содержит повышенные концентрации тяжелых, редко земельных и радиоактивных веществ [19]. Для электростанции работающей на угле требуется 3,6 млн.т угля, 150 куб.м воды и около 30 млрд. куб.м воздуха ежегодно. В приведенных цифрах не учтены нарушения окружающей среды, связанные с добычей и транспортировкой угля.Если учесть, что подобная электростанция активно работает несколько десятилетий, то ее воздействие вполне можно сравнить с действием вулкана. Но если последний обычно выбрасывает продукты вулканизма в больших количества разово, то электростанция делает это постоянно. За весь голоцен (10-12 тыс. лет) вулканическая деятельность не смогла сколько-нибудь заметно повлиять на состав атмосферы, а хозяйственная деятельность человека за какие-то 100-200 лет обусловила такие изменения, причем в основном за счет сжигания ископаемого топлива и выбросов парниковых газов разрушенными и деформированными экосистемами. Коэффициент полезного действия энергетических установок пока невелик и составляет 30-40%, большая часть топлива сжигается впустую. Полученная энергия тем или иным способом используется и превращается, в конечном счете, в тепловую, т.е. помимо химического в биосферу поступает тепловое загрязнение [16,23].