Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Тепловое загрязнение атмосферы

ТЕПЛОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ - тип физического (чаще антропогенного) загрязнения окружающей среды, характеризующийся увеличением температуры выше естественного уровня. Основные источники теплового загрязнения - выбросы в атмосферу нагретых отработанных газов и воздуха, сброс в водоемы нагретых сточных вод.

Тепловое загрязнение геологической среды в городах представляет собой повышение ее температуры относительно естественных значений. На территории большого города нарушение температурного режима может наблюдаться до глубины 100-150 м и более. При этом на горизонтах 10-30 м наблюдается тенденция к расширению по площади геотермических аномалий с повышением на 2-6°С фоновых значений температуры горных пород и подземных вод. Под влиянием избыточного тепла может происходить локальное просушивание пород с изменением их прочности. С повышением температуры грунтовых вод возрастает скорость химических реакций в зоне их контакта с материалами подземных сооружений. Установлено, что скорость коррозии строительных марок стали линейно возрастает при изменении температуры от 0 до 80°С. Увеличение температуры пород и подземных вод активизирует деятельность микроорганизмов, являющихся агентами биокоррозии. Наиболее распространенными источниками теплового загрязнения геологической среды городских территорий являются магистральные теплопроводы и сети горячего водоснабжения.

В сущности, воздушную среду загрязняет не только человек, но и сама природа: чего стоят одни только извержения вулканов. Однако последствия извержения вулканов, в отличие от деятельности человека, всегда остаются обратимыми - пусть через несколько лет, но атмосфера самовосстановится в прежнем составе. Человек губит атмосферу тремя путями:

1. выбросом промышленных дымов и пыли

2. выхлопами автомобилей

3. сжиганием горючего для обогрева жилья, приготовления пищи или просто для развлечения (например, на туристских кострах)

Сжигание горючего идет по нарастающей, загрязнение воздуха - тоже, и близится рубеж, за которым природе уже не восстановится. Этот рубеж не за горами - нас отделяет от него всего несколько десятилетий.

В принципе, все эти загрязнители связаны с получением энергии от сжигания энергоносителей (нефть, газ, уголь и т.д.) и ее использованием. Отсюда и выход: переход от тепловой энергетики, губительной для амтосферы, к альтернативной, использущей "чистые" источники энергии.

Порой загрязнение атмосферы принимает не только необратимый, но и неуловимый характер. Так лишь сравнительно недавно было обнаружено истончание в верхних слоях атмосферы озонового слоя, защищающего от чрезмерной солнечной радиации все живое на планете. Причиной являются фреон и другие вещества, без которых невозможны современные холодильники и пульвелизатроная парфюмерия. Понятно, что нужно немедленно прекратить производство холодильников и парфюмерии, использующих фреон и другие подобные вещества, иначе наша планета может остаться без своей единственной защиты от солнечной радиации.

Всю свою историю человечество относилось потребительски к природе и Земле. Сначала это было единственным образом жизни человека, когда ему приходилось бороться с природой и брать у нее все, что возможно, ради своего выживания, и тогда он просто не умел производить ничего сам. Затем люди научились этому, но отношение к природе, как враждебной среде, осталось. Многие явления природы грозили человеку смертью, он их боялся, так как не понимал их сущности и не мог противостоять им. Конечно, ущерб, наносимый природе человеком был невелик, потому что тогда людей было сравнительно мало, а их средства покорения природы относительно примитивными - природа компенсировала то вредное воздействие, которое оказывал на нее человек. Настоящее покорение планеты началось значительно позже, в XIX, а особенно в XX в, когда человек начал использовать против нее машины и высокоэффективное оружие. Массы людей с детских лет выучивали наизусть и с упоением декламировали лозунг: "Мы не можем ждать милостей от природы, взять их у нее - наша задача", не подозревая того, что автор этих слов, селекционер, вкладывал в них чисто рабочее содержание: не сиди сложа руки, не жди у моря погоды, занимайся селекцией, выведением новых сортов, а вовсе не пропогандировал воинствующее отношение к природе. Результатом подобной идеологии могло и стало только разрушительное воздействие человека на природу. Лишь недавно до широких масс дошло, что больше не с кем воевать: дни человека, доведшего природу до предсмертного состояния, и ее самой сочтены.

2. Химическое загрязнение

Химическое загрязнение - одно из самых серьезных и наиболее распространенное загрязнение на сегодняшний день. "Далеко простирает химия руки свои в дела человеческие". М. В. Ломоносов и не предполагал, насколько далеко она протянет свои руки в XX в. Действительно, химия нашла широкое применение во многих сферах жизни человека, но не везде это пошло на пользу ему или природе.

Чтобы очистить от примесей и устранить бактерии, вирусы и другие микроорганизмы, живущие во всякой воде, ее стали пропускать через всевозможные фильтры и растворять такое количество химических элементов, что перед ними не устояли даже самые живучие бациллы. Убив все микроорганизмы, очистив воду от всех необходимых организму веществ, мы вливаем в себя вместо этого разные химикаты, ослабляя тем самым иммунитет и передавая по наследству гены ослабленного организма.

Та же ситуация и в сельском хозяйстве: чтобы поднять урожайность и не дать вредителям попробовать наших овощей и фруктов, мы засыпаем почву химическими удобрениями и ядами, которые вместе с уцелевшими от вредителей продуктами неизбежно попадут в человеческий организм.

К химическому загрязнению относятся также и вовсе катастрофические явления, которые, к сожалению, становятся обыденными в современном мире: разливы нефти из-за повреждений емкостей транспорта или нефтепроводов, ее возгорание, выбросы в атмосферу отходов химической промышленности и т.д.

О радиационном загрязнении мы говорили в связи с атомной энергетикой и применением атомного оружия. Главными опасностями такого загрязнения являются:

· Необратимость загрязнения. Оно может сохраняться от нескольких дней до миллионов лет в зависимости от длительности периода распада радиоактивных веществ.

· Смертельное радиационное воздействие на человека не ощущается им сразу, в то же время даже небольшого промежутка времени достаточно, чтобы ослабить организм и вызвать тяжелые болезни, которые рано или поздно приведут к смерти.

· Результатом облучения может стать изменение генетического кода человека, который, передаваясь потомкам, может привести не только к болезням и смерти, но и к мутациям.

Людям, живущим в крупных промышленных городах, приходится дышать воздухом, перенасыщенным вредными и ядовитыми веществами, которые выбрасывают в атмосферу промышленные предприятия. При этом масштабы загрязнения зависят от размеров предприятия, потребляемого сырья. Особенно сильно влияют на загрязнение воздуха предприятия чёрной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, стройиндустрии, энергетики, топливной промышленности.

Окислами углеводорода, азота, серы загрязняют атмосферный воздух тепловые электростанции. Предприятия химической промышленности, выпускающие лекарства, средства бытовой химии, удобрения и многие другие продукты, используемые почти во всех случаях жизни, выбрасывают в воздух до 80 тысяч различных химикатов. При производстве строительных материалов, особенно таких, как цемент, стекло, асфальтобетон воздух загрязняется пылью, соединениями свинца, окисью азота, фтористым водородом и другими.

Немалый вклад в загрязнение воздуха вносит Китай, строящий по две новых электростанции в неделю. Эта страна опережает США по выбросам углекислого газа и становится самым большим источником загрязнения воздуха, причём выбросы увеличиваются с каждым годом. Например, за прошлый год увеличение выброса углекислого газа составило 9%. Такой рост объясняется тем, что китайские товары пользуются большим спросом у потребителей, а для их производства требуется немалое количество энергии. Виной этому в какой то мере являются и западные компании, переносящие свои производства в Китай в погоне за дешёвой рабочей силой. Третье место после Китая и США по загрязнению воздуха углекислым газом занимают страны Евросоюза, их объёмы производства этого газ составляют приблизительно половину китайского и снижаются из года в год. За ними следуют Россия, Индия и Япония.

В городах, где развита угольная промышленность воздух перенасыщен зольной пылью, летучими органическим соединениями и свинцом, что ведёт к росту заболеваемости органов дыхательной системы, болезням мозга. Производство металла является "чемпионом" по отравлению воздуха. Например, в Норильске в год выбрасывается колоссальные количества диоксида серы, свинца, сероуглерода, ксилола. Эти отходы разлетаются на многие километры вокруг.

Наряду с развитием промышленности происходит постоянное увеличение загрязнённости атмосферного воздуха. Предприятия выбрасывают в воздух тысячи тонн пыли, химических соединений, тяжёлых металлов. Если посчитать, то на каждого жителя России приходится примерно по 200 килограммов распылённой в окружающем воздухе "грязи" - это сажа, диоксид серы, аммиак, оксид углерода, бензпирен, формальдегид, диоксид азота, сероводород и другие вещества. Многие предприятия не достаточно оборудованы очистными сооружениями, либо экономят энергию на неполной загрузке этих сооружений.

3. Альтернативная энергетика

тепловой загрязнение атмосфера энергия альтернативный

Увеличивающееся загрязнение окружающей среды, нарушение теплового баланса атмосферы постепенно приводят к глобальным изменением климата. Дефицит энергии и ограниченность топливных ресурсов с всё нарастающей остротой показывают неизбежность перехода к нетрадиционным, альтернативным источникам энергии. Они экологичны, возобновляемы, основой их служит энергия Солнца и Земли.

Основные причины, указывающие на важность скорейшего перехода к АИЭ:

Глобально-экологический: сегодня общеизвестен и доказан факт пагубного влияния на окружающую среду традиционных энергодобывающих технологий (в т.ч. ядерных и термоядерных), их применение неизбежно ведет к катастрофическому изменению климата уже в первых десятилетиях XXI веке.

Политический: та страна, которая первой в полной мере освоит альтернативную энергетику, способна претендовать на мировое первенство и фактически диктовать цены на топливные ресурсы;

Экономический: переход на альтернативные технологии в энергетике позволит сохранить топливные ресурсы страны для переработки в химической и других отраслях промышленности. Кроме того, стоимость энергии, производимой многими альтернативными источниками, уже сегодня ниже стоимости энергии из традиционных источников, да и сроки окупаемости строительства альтернативных электростанций существенно короче. Цены на альтернативную энергию снижаются, на традиционную - постоянно растут;

Социальный: численность и плотность населения постоянно растут. При этом трудно найти районы строительства АЭС, ГРЭС, где производство энергии было бы рентабельно и безопасно для окружающей среды. Общеизвестны факты роста онкологических и других тяжелых заболеваний в районах расположения АЭС, крупных ГРЭС, предприятий топливно-энергетического комплекса, хорошо известен вред, наносимый гигантскими равнинными ГЭС, - всё это увеличивает социальную напряженность.

Эволюционно-исторический: в связи с ограниченностью топливных ресурсов на Земле, а также экспоненциальным нарастанием катастрофических изменений в атмосфере и биосфере планеты существующая традиционная энергетика представляется тупиковой; для эволюционного развития общества необходимо немедленно начать постепенный переход на альтернативные источники энергии.

Источники энергии

Сегодня суммарное потребление тепловой энергии в мире составляет >200(2 г 1007) млрд. кВт/ч в год, (эквивалентно 36 млрд. т усл. топлива). В России сегодня общее потребление топлива составляет около 5 % мирового энергобаланса.

Геологические запасы органического топлива в мире более 80 % приходится на долю угля, который становится все менее популярным. А известные запасы топливных ресурсов к 2100 г. будут исчерпаны. По данным экспертов, в начале XXI в. добыча нефти и природного газа начнет сокращаться: их доля в топливно-энергетическом балансе снизится к 2020 г. с 66,6 % до 20 %. На долю гидроэнергетики приходится всего 1,5 % общего производства энергии в мире и она может играть только вспомогательную роль. Таким образом, ни органическое топливо, ни гидроэнергия не могут решить проблемы энергетики в перспективе.

Что касается ядерной энергии, все известные запасы урана, пригодного для реакторов, действующих на тепловых нейтронах, будут исчерпаны в первом десятилетии XXI в. [8]. Создание и эксплуатация АЭС на реакторах-размножителях значительно дороже и не менее безопасны, чем на тепловых нейтронах. От населения до сих пор скрывают не только реальную опасность атомной энергетики, но и ее реальную стоимость. Учитывая все затраты на добычу топлива, нейтрализацию, утилизацию и захоронение отходов, консервацию отработавших реакторов (а их ресурс не более 30 лет), расходы на социальные, природоохранные нужды, то стоимость энергии АЭС многократно превысит любой экономически допустимый уровень. По оценкам специалистов, только затраты на вывоз, захоронение и нейтрализацию накопившихся на российских предприятиях отходов ядерной энергетики составят около 400 млрд. долл. Затраты на обеспечение необходимого уровня технологической безопасности составят 25 млрд. долл. С увеличением числа реакторов повышается вероятность аварий: по прогнозам МАГАТЭ, из-за увеличения количества реакторов с 2000 г. вероятность крупной аварии повысится до одной в 10 лет. В районах расположения АЭС, уранодобывающих и производящих предприятий постоянно растет уровень заболеваемости, особенно детской. АЭС служит одним из основных "нагревателей" атмосферы: в процессе деления 1 кг урана выделяется 18,8 млрд. ккал. Таким образом, тезис о безопасности и дешевизне атомной энергии - пустой и опасный миф, а атомная энергетика по причине огромной потенциальной опасности и низкой рентабельности не имеет долгосрочной перспективы.

Что касается электростанций на основе термоядерного синтеза, то, по оценкам специалистов, в ближайшие 50 лет они вряд ли будут технологически освоены, а пагубное тепловое влияние на климат планеты будет не меньшим, чем от ТЭС и АЭС.

К так называемым нетрадиционным источникам энергии относятся: тепло Земли (геотермальная энергия), Солнца (в том числе энергия ветра, морских волн, тепла морей и океанов), а также "малая" гидроэнергетика: морские приливы и отливы, биогазовые, теплонасосные установки и другие преобразователи энергии.

Но только возобновляемые источники энергии, могут представлять реальную альтернативу традиционным технологиям сегодня и в перспективе.

Солнечная энергия

Общее количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли в 6,7 раз больше мирового потенциала ресурсов органического топлива. Использование только 0,5 % этого запаса могло бы полностью покрыть мировую потребность в энергии на тысячелетия. На Сев. Технический потенциал солнечной энергии в России (2,3 млрд. т усл. топлива в год) приблизительно в 2 раза выше сегодняшнего потребления топлива.

Ветровая энергия

В России валовой потенциал ветровой энергии - 80 трлн. кВт/ч в год, а на Северном Кавказе - 200 млрд. кВт/ч (62 млн. т усл. топлива). Эти величины существенно больше соответствующих величин технического потенциала органического топлива.

Таким образом, потенциала солнечной радиации и ветровой энергии в принципе достаточно для нужд энергопотребления, как страны, так и регионов. К недостаткам этих видов энергии можно отнести нестабильность, цикличность и неравномерность распределения по территории; поэтому использование солнечной и ветровой энергии требует, как правило, аккумулирования тепловой, электрической или химической. Однако возможно создание комплекса электростанций, которые отдавали бы энергию непосредственно в единую энергетическую систему, что дало бы огромные резервы для непрерывного энергопотребления.

Наиболее стабильным источником может служить геотермальная энергия. Валовой мировой потенциал геотермальной энергии в земной коре на глубине до 10 км оценивается в 18 000 трлн. т усл. топлива, что в 1700 раз больше мировых геологических запасов органического топлива. В России ресурсы геотермальной энергии только в верхнем слое коры глубиной 3 км составляют 180 трлн. т усл. топлива. Использование только около 0,2 % этого потенциала могло бы покрыть потребности страны в энергии. Вопрос только в рациональном, рентабельном и экологически безопасном использовании этих ресурсов. Именно из-за того, что эти условия до сих пор не соблюдались при попытках создания в стране опытных установок по использованию геотермальной энергии, мы сегодня не можем индустриально освоить такие несметные запасы энергии.

Таким образом, альтернативные возобновляемые источники энергии позволяют долгосрочно обеспечить всю страну.

4. Состояние освоения альтернативных источников энергии в мире и в России Состояние АПЭ в мире

По прогнозу Мирового энергетического конгресса в 2020 году на долю альтернативных преобразователей энергии (АПЭ) придется 5,8 % общего энергопотребления. При этом в развитых странах (США, Великобритании и др.) планируется довести долю АПЭ до 20 % (20 % энергобаланса США - это примерно все сегодняшнее энергопотребление в России). В странах Европы планируется к 2020 г. обеспечить экологически чистое теплоснабжение 70 % жилищного фонда. Сегодня в мире действует 233 геотермальные электростанции (ГеоТЭС) суммарной мощностью 5136 мВт, строятся 117 ГеоТЭС мощностью 2017 мВт. Ведущее место в мире по ГеоТЭС занимают США (более 40 % действующих мощностей в мире). Там работает 8 крупных солнечных ЭС модульного типа общей мощностью около 450 мВт, энергия поступает в общую энергосистему страны. Выпуск солнечных фотоэлектрических преобразователей (СФАП) достиг в мире 300 мВт в год, из них 40 % приходится на долю США. В настоящее время в мире работает более 2 млн. гелиоустановок горячего водоснабжения. Площадь солнечных (тепловых) коллекторов в США составляет 10, а в Японии - 8 млн. м^2. В США и в Японии работают боле 5 млн. тепловых насосов. За последние 15 лет в мире построено свыше 100 тыс. ветроустановок с суммарной мощностью 70000 мВт (10 % энергобаланса США). В большинстве стран приняты законы, создающие льготные условия как для производителей, так и для потребителей альтернативной энергии, что является определяющим фактором успешного внедрения.

Состояние АПЭ в России

В 1990 году на долю АПЭ приходилось приблизительно 0,05 % общего энергобаланса, в 1995 году - 0,14%, в 2005 году около 0,5-0,6% энергобаланса страны (т.е. приблизительно в 30 раз меньше, чем в США, а если учесть соотношение энергобалансов, то у нас "запланировано" отставание примерно в 150 раз). Всего в России 1 ГеоТЭС (Паужекская, 11 мВт), и то технологически крайне неудачная, 1 приливная ЭС (Кислогубская, 400 кВт), 1500 ветроустановок (от 0,1 до 16 кВт), 50 микроГЭС (от 1,5 до 10 кВт), 300 малых ГЭС (2 млрд. кВт/ч), солнечные ФЭС (в сумме приблизительно 100 кВт), солнечные коллекторы площадью 100 000 м^2, 3000 тепловых насосов (от 10 кВт до 8 мВт).

Итак, по всем видам АПЭ Россия находится на одном из последних мест в мире. В нашей стране отсутствует правовая база для внедрения АПЭ, нет никаких стимулов для развития этого направления. В стране отсутствует отрасль, объединяющая все разрозненные разработки в единый стратегический замысел. В концепции Минтопэнерго АПЭ отводится третьестепенная, вспомогательная роль. В концепциях РАН РФ, ведущих институтов, отраженных в программе "Экологически чистая энергетика" (1993 г.) практически отсутствует стратегия полномасштабного перехода к альтернативной энергетике и по-прежнему делается ставка на малую, автономную энергетику, причем в весьма отдаленном будущем. Что, конечно скажется на экономическом отставании страны, а также на экологической обстановке как в стране так и в мире в целом.

Вот чем дышат люди, живущие в промышленных районах

Наверное, скоро всем жителям крупных городов придётся выглядеть таким образом!

Рентгеновский снимок рядового жителя

Любая из этих проблем может перерасти в экологический кризис и привести к исчезновению человека как биологического вида. В основе каждой из этих проблем лежит энергетическая подоплека.

Размещено на Allbest.ru