14. Екологічні аспектації гес.

Всего несколько десятилетий назад широкое распространение получи¬ла точка зрения о том, что ГЭС не могут отрицательно влиять на окружа¬ющую среду. Однако со временем стало ясно, что при строительстве и эксплуатации ГЭС окружающей природной среде наносится существен¬ный ущерб (рис. 7.5).

Главным бедствием являются именно водохранилища, большую часть которых составляют мелководья. Площади мелководий особенно велики при зарегулировании равнинных рек, например, у водохранилищ Днепровского каскада. Вода мелководий интенсивно прогревается солнцем, что в совокуп¬ности с поступлением биогенных веществ создает благоприятные условия для развития синезеленых водорослей и других эвтрофикационных процес¬сов. При создании водохранилищ затапливается территория, равная площади его зеркала. Для аккумулирования 1 км3 воды в водохранилищах, сооружае¬мых на равнинных реках, площадь затопления составляет порядка 300—320 км2, на горных реках — порядка 80—100 км2. Поэтому развитие гидроэнерге¬тики предпочтительней вести в горной местности. В результате фильтрации воды в борта водохранилища вокруг него формируется обширная зона под¬топления, почти равная по площади зеркалу водохранилища. Волновые явле¬ния вызывают переработку берегов и их обрушение, что увеличивает площа¬ди мелководий. Мелководья и подтопление способствуют заболачиванию тер¬риторий, прилегающих к водохранилищу.

При сооружении ГЭС происходит перераспределение стока реки, изменя¬ется ее уровень, а также волновой, термический и ледовый режимы. Скорости течения реки уменьшаются в десятки раз. В отдельных частях водохранилища возникают застойные зоны. Изменяется тепловой режим в нижнем бьефе во¬дохранилища в осенне-зимний период за счет поступления из верхнего бьефа более теплой воды, нагретой в водохранилище за лето. Эти отклонения от естественных условий распространяются на сотни километров от плотины ГЭС. Наблюдаются существенные изменения гидрохимического и гидробиологичес¬кого режимов водных масс. В верхнем бьефе массы воды насыщаются органи¬ческими веществами, поступающими с речным и поверхностным стоком, сточ¬ными водами, а также вымываемыми из затопленных почв.

Под давлением огромных масс воды, накопленных в водохранилищах, нередко происходят просадки земной поверхности, сопоставимые с земле¬трясениями силой до 2—3 баллов. В результате изменения русловых режимов в водохранилищах оседают наносы. Зарегулирование речного стока отража¬ется на состоянии морской среды. Губительным для Азовского моря оказа¬лось зарегулирование стока рек Дона и Кубани. Сооружение Цимлянского (на Дону) и Краснодарского (на Кубани) водохранилищ уменьшило поступ¬ление речного стока в Азовское море примерно на 30%, что привело к сниже¬нию уровня моря на 70 см. Черноморская вода с соленостью 14—17% хлыну¬ла в акваторию Азовского моря, соленость которого составляла 7—11%. По¬степенное изменение солености Азовского моря привело к исчезновению его многочисленного и разнообразного рыбного населения. Этому способство¬вали также неоправданно высокие квоты ежегодного улова рыбы и загрязне¬ние акватории Азовского моря сбросными водами рисовых плантаций, дру¬гими сточными водами, сбросами судов. В результате в течение 15—20 лет рыбные запасы Азовского моря оказались практически исчерпанными.

15. Енергогенеруючі потужності України

Потенціал електроенергетики України складають 44 потужних ТЕС, 7 ГЕС та 5 АЕС. Головна роль належить електростанціям, які обладнані в основному енергоблоками потужністю 150, 200, 300 та 800 тис. кВт.

Найбільш крупними тепловими електростанціями України є Вуглегірська (3600 МВт), Запорізька (3600 МВт), Криворізька (2820 МВт), Бурштинська (2300 МВт), Зміївська (2150 МВт), Ладижінська (1800 МВт), Трипільська (1800 МВт).

Конденсаційні електростанції. Конденсаційна електростанція потужністю 2,5 млн. кВт спалює в рік біля 6 млн. т. антрацитового вугілля чи біля 12 млн. т. бурого вугілля. Для перевезення 6 млн. т. вугілля в рік необхідно за добу 300 вагонів.

Транспортні витрати ростуть пропорційно відстані від місця видобутку палива до ТЕС. При потужності електростанції біля 4 млн. кВт транспорт високоякісного палива не вигідний вже при відстані біля 400 км, а низькокалорійних – 100 км. Тому більш раціонально будувати станцію поблизу місця видобутку палива, а електроенергію подавати по лініям електропередач.

Крім цього, на охолодження відпрацьованого тепла та конденсату даної електростанції витрачається біля 90 м³/с води. Водойма-охолоджувач, яка забезпечує подачу та охолодження такої кількості води, повинен мати площу дзеркала не менше 2500 га. Використання градирень для охолодження води знижує термічний ККД станції. Тому крупні ТЕС будують в місцях, наближених до родовищ палива, де можливе будівництво водойми-охолоджувача.

Атомні електростанції характеризуються більш крупними енергоагрегатами та, відповідно, більшими потужностями електростанцій. В Україні функціонує 5 АЕС: Запорізька потужність 6000 МВт, Південно-Українська – 3000 МВт, Рівненська – 1818 МВт, Чорнобильська – 1000 МВт, Хмельницька – 1000 МВт.

Таким чином, АЕС зайняли в енергетиці України основне місце. Однак їх експлуатація супроводжується цілим рядом екологічних проблем, що пов’язані перш за все із захороненням радіоактивних відходів.

Серйозний вплив електроенергетики на навколишнє середовище проявляється в регіональних показниках стану погоди, у зв’язку з концентрацією великих об’ємів теплових викидів на порівняно малих площах. Так, ТЕС на органічному паливі має теплові викиди еквівалентні її полуторній потужності. Станція потужністю 4 млн. кВт виділяє в навколишнє середовище 6 млн. кДж/с. АЕС має ще більші теплові викиди, при тій же потужності у 4 млн. кВт викиди тепла складають 9,2 млн. кДж/с, тобто у півтора рази більше, ніж на тепловій електростанції.

Теплові потоки крупних електростанцій, при їх щільному розташуванні, як це є в Україні, можуть змикатись та складати бар’єри підвищеної теплової віддачі та пароутворення. Ці бар’єри можуть порушувати сторіччями встановлені сезонні переміщення мас повітря в регіонах, що приведе до різких кліматичних змін.

Гідравлічні електростанції. Утворення гідроелектростанцій, як правило, забезпечує не тільки виробіток електроенергії, але й дякуючи наявності водосховища дозволяє вирішити ряд інших господарських проблем, які пов’язані з пароплавством, водопостачанням, зрошенням, розвитком рибної галузі та рекреацією.

Прикладом комплексного рішення народногосподарських задач є каскад ГЕС на Дніпрі. Із загальної встановленої потужності ГЕС та ГАЕС України більш 3,8 млн. кВт приходиться на долю 6 ГЕС цього каскаду: Київську, Канівську, Кременчуцьку, Дніпродзержинську, Дніпровську, Каховську. Поряд з Київською ГЕС споруджена гідроакумулююча електростанція, що забезпечує зняття навантажень, в основному для Києва, у ранкові та вечірні часи, коли необхідність в електроенергії зростає.

На річці Дністер поряд з Могильовом споруджена Дністровська ГЕС потужністю 702 МВт, а в Закарпатті – Теребля-Рікська ГЕС потужністю 27 МВт.

Основним виробником електроенергії в Україні є атомні станції, доля яких у загальному об’ємі виробництва енергії буде зростати і в подальшому (табл. 2.1). Виробництво енергії в Україні залежить від імпорту енергоресурсів. Доля власних ТЕР складає у паливно-енергетичному балансі країни біля 50 %. Забезпеченість власним вугіллям оцінюється на рівні 92 %, нафтою – на 18 %, природним газом – на 22 %. Ядерне паливо повністю імпортується з Росії .

Природно-кліматичні умови України дають можливість достатньо ефективно використовувати нетрадиційні первинні джерела енергії: метан, біогаз, енергію вітру, сонячну енергію, геотермальну енергію. Намічене вичерпання паливних корисних копалин та високий рівень впливу традиційних джерел енергії на навколишнє середовище викликає у всьому світі цікавість до більш ефективних засобів використання нетрадиційних, малих та поновлювальних джерел енергії (НМПЕ)

Тому мала енергетика, дякуючи таким превагам, як автономність, може з успіхом доповнювати централізовану систему енергопостачання, особливо при використанні нетрадиційних та поновлювальних джерел енергії.

До основних НМПЕ відносяться: енергія сонця, енергія вітру, тепло Землі. Біомаса, енергія океанів, морів, нетрадиційні види гідроенергетики, вторинні енергетичні ресурси. По деяким оцінкам сумарний та потенціальний вклад всіх НМПЕ у світовий енергетичний баланс має складати більше 10 %. Очікується, що об’єм використання окремих видів НМПЕ розподілиться наступним чином: сонячна енергія – 36, геотермальна енергія – 29, енергія вітру – 7, енергія біомаси – 7, інші види енергії – 7, всього – 86 млн. т.у.т.

Задоволення потреб України у паливі пов’язане, у першу чергу, з скороченням використання природного газу та збільшенням долі твердого палива при виробництві електричної та теплової енергії. Це дозволить знизити залежність економіки України від дорогого імпортного газу. Однак перерозподіл видів палива, що використовується у сторону твердого, тільки загострює непросту екологічну ситуацію, в першу чергу у великих промислових центрах.

16. Еколого – геохімічна оцінка забруднення важкими металами

Останнім часом серед речовин-забруднювачів виділилася група елементів 1-го класу небезпеки – важкі метали. Вони стають найбільш небезпечними забруднювачами, випереджаючи відходи атомних електростанцій та забруднювачі органічного походження, за таких причин:

• для важких металів характерний процес міграції та накопичення в рослинах, наступних ланцюгах живлення, кінцевою ланкою яких є людина;

• в організмі людини важкі метали, навіть при невеликих концентраціях, переважно акумулюються клітинами важливих органів, негативно впливаючи на здоров‘я людини, спричиняючи віддалені наслідки;

• у ґрунті накопичується не один елемент, а декілька, підсилюючи дію один одного.

За ствердженнями В. Большакова (1978), В. Артамонова (1986), Ю. Алексеєва (1987), В. Кучерявого (1991), накопичення важких металів у ґрунті може привести до зміни середовища, сприятливого для існування мікрофлори, що в свою чергу, спричинить як пригнічення корисної діяльності мікрофлори, так і погіршення фітоценотичного покриву через захворювання рослинності внаслідок деградації родючого шару ґрунту.

У забрудненні міста важкими металами проявляється наступна закономірність: центри забруднення або масиви найвищого ступеня забруднення важкими металами, тобто ті, що містять у ґрунтовому покриві три елементи понад ГДК (Рb, Нg, Zn), тяжіють до промислових зон. Чітко простежується панування північно-західного напряму вітру у поширенні важких металів, на їх розсіювання, на процеси з‘єднання і накопичення впливають наявність відкритих просторів і добре провітрюваних територій. Забруднення від автотранспорту тяжіють до перехресть, на накопичення ґрунтовим покривом важких металів впливає, певною мірою, щільність забудови, мікрокліматичні фактори.

Проведені дослідження підтверджують наявну картину забруднення міста важкими металами. Одночасно результати досліджень вказують на те, що небезпечним забруднювачем є не лише промисловість, а й автотранспорт, особливо на регульованих перехрестях та у місцях великого скупчення автотранспорту. Дані ділянки відповідають масивам з найвищим ступенем забруднення та утворюють локальні плями на територіях з іншими ступенями забруднення, через які пролягають магістральні автошляхи регульованого руху районного і державного значення.

Для оцінки рівня забруднення атмосферного повітря важкими металами використовують метод геохімічного картування території міста, який дає змогу оцінити структуру забруднення повітряного простору міста, виявити залежність між територіальною геохімічною структурою та показниками здоров‘я населення, і особливо дитячого населення, що характерна для міст чи окремих їх районів.

Метод базується на принципі геохімічного картування розподілу важких металів і деяких інших інгредієнтів у ґрунті і сніговому покриві, тобто природних середовищах, які концентрують забруднення. Це дає змогу швидко і досить точно виявити просторову структуру стану середовища і встановити джерело його забруднення. Практична можливість такого підходу базується на дослідженні кореляційних зв’язків в оточуючому середовищі і в депонуючих середовищах (грунт, сніговий покрив).

При цьому необхідно звернути увагу на негативне явище – формування аномальних полів, механізм появи яких пов’язаний із закономірністю поширення викидів в атмосферу. Виявлено, що експоненційне зменшення концентрацій забруднювачів в атмосфері, віддалення від джерел ведуть до формування ареалів, де вміст хімічних елементів в десятки і сотні разів перевищує фоновий.

І, нарешті, в містах насичених різноманітним виробництвом, периферійні частини ареалів зливаються, утворюючи значні за площею (100 – 150 км²) осередки забруднення невеликої або середньої інтенсивності із мозаїчно розсіяними центрами високих концентрацій.

У дітей, які перебувають у зоні викидів вказаних виробництв, хімічних елементів виявлено менше, ніж у робітників, але їх вміст перевищує фонові значення в десятки разів для дитячого населення.

Слід зазначити, що у міру віддалення місця проживання дитини від джерел забруднення відбуваються зменшення біоконцентрації токсичних елементів, але фоновий рівень досягається на відстані 3 – 4 км. Інтенсивне біоконцентрування токсичних елементів, крім свинцю, має досить локальний характер.

Одним із найнебезпечних серед важких металів є свинець, який широко використовується в промисловості як додаток до пального, тому дослідження його накопичення та негативного впливу на організм людини дуже поширені у багатьох країнах світу.

Кількісна залежність змін показників стану здоров’я дітей і геохімічних показників покладена в основу шкали небезпеки забруднення атмосферного повітря за рівнем забруднення ґрунтів металами, яка включає чотири умовних рівні (табл. 8.3):

• допустимий (Z_С ґрунту до 16) – фоновий рівень, який характеризується найнижчою захворюваністю дітей;

• помірно–небезпечний (Z_С 16 – 32 ) – у дітей, що проживають на цих територіях, можливі відхилення показників фізичного розвитку;

• небезпечний (Z_С 32 – 128) – функціональне морфологічне відхилення збільшується на 30 – 100%;

• надзвичайно–небезпечний (Z_С понад 128) – порівняно із найстійкішими регіонами часто відхилення зростають вдвічі.

Має місце виражена залежність показників здоров’я населення від типу міських систем, де воно проживає/