экологическая экспертиза дьяконов (практики). Дьяконов К. П., Дончева Л. В
 Скачать 34.78 Mb.
|
|
внесением в геологическую среду загрязняющих веществ в твердой фазе (вскрышные породы, пустая порода, хвосты обогащения, пыление отвалов и терриконов, пыль от взрывов в карьерах); в жидкой фазе (рудничные и шахтные воды, сточные воды, пульпа, шламы, хвосты); в газообразном виде (вентиляционные выбросы шахтных и рудничных газов, газообразные вещества от взрывов в карьерах); изменением геофизических и физических полей — гравитационного, электрического, магнитного, температурного; электромагнитного излучения; радиационного сейсмического фона; шумом; ударной волной. Ниже приводится перечень возможных изменений в основных составляющих компонентах геологической среды.
— изменение запасов подземных вод (чаще истощение); — нарушение взаимосвязи между подземными и поверхностными водами. • В поверхностных водах:
— нарушение взаимосвязи между поверхностными и подзему ными водами. • В рельефе и почвах: — формирование горнопромышленного ландшафта (отвалы терриконы, дамбы, канавы, хвосто- и шламохранилища мульды сдвижения, провалы и т.д.); — уничтожение почвенного покрова; — уменьшение плодородия почв за счет: запыления загрязненных атмосферных осадков и поверхностного стока; уменьшения гумуса, угнетения и уничтожения биоты почвенного слоя; нарушения физико-механических свойств почвенной слоя (изменение структурных связей, пористости, влажности); изменения химического состава (засоление, загрязнение тяжелыми металлами, изменение кислотности). Процессы и явления, возникающие при разработке полезных ископаемых:
Экологичность технологий добычи полезных ископаемых Экологические последствия традиционных подземного (шахтного) и открытого (карьерного) способов добычи полезных ископаемых значительны. Суммарный экологический ущерб от открытого способа добычи в десятки раз превышает ущерб от подземной добычи Будущее за геотехнологическими скважинными методами извлечении полезных компонентов сырья. Скважинные методы — новая прогрессивная технология по срам-нению с горным способом добычи, причем добычные, обогатительные и передельные технологии объединены единой системой циркуляции рабочего раствора по стволам закачных и откачных буровых скважин, рудному пласту, трубопроводам на поверхности и перерабатывающей установки. Экологические достоинства скважинных методов состоят в перемещении процессов извлечения полезных компонентов в недра и работе геотехнологических систем в замкнутых циклах, что значительно ограничивает сферу их воздействия на природную среду. Подземное и открытое кучное выщелачивание осуществляется высокотоксичными растворами. Открытое кучное выщелачивание применяют как вторичные процессы при добыче урана, золота, меди из отвалов забалансовых руд или в качестве первичных при добыче золота из месторождений бедных рассеянных руд. Производят орошение, выщелачивающим раствором крупных штабелей свежей руды на поверхности или в подземных камерах (блоках) маганизированной руды. Выщелачивающие растворы (серная кислота, цианистый натрий) высокотоксичны, поэтому основную экологическую опасность представляет утечка рабочих растворов и попадание их в подземные воды, особенно в верхние водоносные горизонты. Экологические последствия функционирования геотехнологического комплекса подземного скважинного выщелачивания состоят в том, по после отработки месторождения в пластах остаются остаточные рабочие растворы, которые представляют экологическую опасность для подземных вод. Поэтому предусматривают утилизацию растворов технологическом цикле, подземное захоронение остаточных растворов, рекультивацию водоносных горизонтов. Перспективен метод скважинкой гидравлической добычи, однако и он не лишен недостатков. При применении этого метода происходит нарушение целостности массива горных пород, локальные нарушения динамики подземных вод, нарушение рельефа. Экологизация технологий извлечения полезных ископаемых — это переход от карьерного и шахтного способов добычи к более экологичным скважинным технологиям, хотя их внедрение также таит в себе серьезную экологическую угрозу. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ БАЗОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ 11.1. Специфика технологии тепловой энергетики Доля тепловых паротурбинных или тепловых электростанций (ТЭС) выработке электроэнергии в России составляет примерно 70%. Для привода электрогенератора используется паровая турбина. Тепловые электростанции, отпускающие потребителям только энергию, называются государственными районными электрическими станции (ГРЭС). Тепловые электростанции, отпускающие потребителям помимо электроэнергии и тепловую, получаемую от отработавшей) и турбинах пара, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Источником энергии для работы тепловых электростанций (ТЭС) являются газ, уголь, мазут; реже — торф, сланцы. Удельный расход условного топлива равен примерно 340 г/кВт -ч. Специфика технологии производства заключается в том, что техническое водопотребление — обеспечение турбоагрегатов водой, необходимой для охлаждения отработавшего пара, на конденсационных электростанциях составляет 25—30 м3/сек в расчете на турбину мощностью 1 ГВт. В связи с этим вблизи ТЭС должен быть крупный источник водозабора (водохранилище, река, озеро, море). С целью экономии воды большей частью применяют оборотное водоснабжение с созданием охлаждающих прудов или градирен (на конденсационных электростанциях) Прямоточное водоснабжение с однократным пропусканием охлаждающей воды через турбины применяется гораздо реже. В отличие от других производств (например, черной и цветное металлургии), дымовые выбросы современных ТЭЦ осуществляются через небольшое количество очень высоких труб, высотой 180—350 м Поэтому загрязнители рассеиваются в обширном пространстве нижней тропосферы. При этом превышение концентрации веществ обычно не превышает ПДК или составляет не более первых десятков процентов. Лишь в исключительных случаях при неблагоприятных метеорологических условиях выбросы превышают ПДК в два-три раза.  Рассмотрим схему паротурбинной конденсационной электростанции, работающей на угле (рис. 19). Из угольного бункера (1) топливо поступает в шахту (2), где размалывается мельницей в пыль. Далее размолотое топливо вместе с воздухом поступает в топочную камеру (3), где сгорает. Выделяющееся тепло нагревает воду и пар в котле (4). Газы из топки и газоходов котла отсасываются дымососом и через дымовую трубу (5) выбрасываются в атмосферу. Из котла перегретый пар поступает в турбину (6), приводя рабочий вал во вращение, который в свою очередь вращает вал генератора (7). Электроэнергия от генератора поступает на сборные шины и от них отводится потребителям. Отработавший пар поступает в конденсатор получения (8), в , котором поддерживается давление ниже атмосферного для получения I наибольшей разности давления, что позволяет обеспечить максимальное использование энергии пара. Для интенсивного охлаждения и быстрой конденсации отработавшего пара через трубы конденсатора пропускают холодную воду, подаваемую насосом (9) из естественного водоема или башни-охладителя (градирни). Конденсат откачивается из конденсатора насосом (10) в питательный бак (11). Из питательного бака вода подается насосом (12) в котел (4). Таким образом, техническая вода, конденсат и пар обращаются по замкнутому циклу. КПД полезного действия ТЭС составляет примерно 30-34%, т.е. только около Уз потенциальной энергии топлива превращается в товарный продукт — электроэнергию; остальное ее количество рассеивается в окружающую природную среду в виде горячих газов и теплой воды.  Описанную технологическую схему дополним функциональной схемой ТЭС, мощностью 2,4 млн кВт, работающей на каменном угле (рис. 20). Она позволяет судить о степени и направлении влияния ТЭС на природную среду. При удельном потреблении топлива 1060 т/ч потребление кислорода и воды составляет 1820 т/ч и 300 000 т/ч. Влияние ТЭС проявляется в выбросах веществ в атмосферу (загрязнении и далее их поступлении в почву, поверхностные и грунтовые воды осаждении в слое растительного покрова); в значительном изъятии вод и земельных площадей. Наибольшая землеемкость и водопотребление характерны для ТЭС , работающих на твердом топливе (бурый уголь, сланцы); заметно меньше—у ТЭС, использующих в качестве топлива мазут и газ. Повышенная землеемкость угольных ТЭС связана с большими площадями, требующимися под топливохранилища и золо- и шлакоотвалы. С наличием системы гидрозолоудаления связано и повышенное водопотребление на этих ТЭС. В целом, вне зависимости от топлива, большое водопотребление (испарение при охлаждении) и водоотведение приводят к тепловому загрязнению водоемов. Площади, занимаемые современными тепловыми электростанциями и их сопутствующими сооружениями, составляют 3—3,5 км2. Удельная площадь водоемов-охладителей составляет 6—9 м2/кВт мощности. Воздействие теплоэнергетики на природную среду характеризуется тремя типами выбросов: щелочными от ТЭС, работающими на твердом топливе с малоэффектным золоулавливанием; кислыми от ГЭС на жидком и газообразном топливах; нейтральным от ТЭС, которые используют малосернистое твердое топливо с высоким КПД золоулавливания. Типизация представлена на рис. 21.  Сравнение удельных выбросов в атмосферу различными типами электростанций показывает, что наиболее сильное загрязнение создается в том случае, когда ТЭС или ТЭЦ работает на угле (табл. 6). При проектировании и экспортировании крупных ТЭС важен точный расчет выбросов загрязняющих веществ. Компоненты дымовых выбросов ТЭС в зависимости от влияния на них технологии производства можно подразделить на две группы: загрязняющие вещества, количество которых в продуктах сгорания может быть с достаточной Таблица 6 Потребление топлива и выбросы в атмосферу основных загрязняющих веществ с ТЭС мощностью 1000 мВт, тыс. т/год*
точностью рассчитано по составу топлива и мало зависит от технологии сжигания (сернистый ангидрид, количество и состав золы, со единения ванадия и др.). Наибольшую сернистость имеют подмосковные и украинские бурые угли; донецкий, кизеловский, интинский каменные угли и эстонские горючие сланцы. Повышена сернистость мазута, получаемого из нефти Волго-Уральского района. Сибирские угли имеют небольшое содержание серы. Другая группа вредных примесей зависит от состава топлива и технологии его сжигания. Сюда относятся окислы азота, углерода, сероводорода, количество летучей золы. За последние 10 лет все большую роль в характере дымовых выбросов играют тип и эффективность работы фильтров. Зола, представляющая собой твердую фракцию выбросов, является одним из основных загрязняющих веществ прилегающих территорий к ТЭС, работающих на угле. Зола — это частицы диаметром от 1 до 100 мкм. Анализ фазово-минералогического состава золы различных топлив показывает, что ее основная фаза — стекло, а кристаллическая представлена различными количествами кварца, гематита, магнезита, силикатами кальция. Химический состав золы, которым характеризуют негорючую массу топлива, представляется обычно в виде суммы окислов SiO2, А12О3, Fе2О3, СаО, К2О, Na2О. Состав летучих зол, работающих на твердом топливе, как правило, определяет ее нейтральную или щелочную реакцию, что ведет обычно к подщелачиванию поверхностных вод и почв на прилегающей территории. Однако содержание в атмосферных выбросах двуокиси серы и азота способствует возникновению кислотных дождей, поскольку во влажной атмосфере происходит цепь химических реакций, в результате которых образуется серная и азотная кислоты. Существенны выбросы продуктов недожога при использовании углей, особенно полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Их содержание определяется типом сжигаемого топлива, а также количеством и режимом выбросов дымовых газов и метеорологическими условиями. Велико и загрязнение бенз(а)пиреном — веществом первого класса вредности. Выбросы вредных веществ от сжигания мазута меньше, чем при сжигании угля (см. табл. 6). Однако при сжигании мазута выделяются окислы различных элементов: V2О5, NiO3, МnО2, А12О5, Fе2О3, SiO2, MgО. Высок также выход бенз(а)пирена. Наиболее экологически чистым иидом топлива является природный газ. При его сжигании существенно сокращается выброс сернистых соединений и твердых частиц. Таким образом, специфика функционирования ТЭС и ее влияния на природную среду обусловлена выбором топлива, технологией охлаждения пара, землеемкостью и размером зоны шлако- и золоотвалов и местными климатическими условиями. 11.2. Влияние ТЭС на окружающую природную среду. Специфика ОВОС Наиболее важными являются вопросы реакции природных ландшафтов на выбросы веществ в атмосферу, их депонировании в растительном покрове, почвах, миграции и метаболизме вещества в геосистемах и физико-географических последствиях этого макропроцесса. Вторая проблема — водопотребление. Третья проблема — изучение эффекта тепловых воздействий на прилегающую территорию. Четвертая — влияние зоны шлако- и золонакопления на окружающие ландшафты. Исследованиями в сферах влияния различных ТЭС было установлено, что в ближайшей к ней зоне радиусом 12—15 км в зависимости от высоты труб выпадает 35—60% выбрасываемой золы. Остальная ее часть рассеивается на большее расстояние. Устойчивость ландшафтов к кислотным выбросам тесно связана с их природной зональностью (рис. 22). Особенно сильно влияние кислых выбросов сказывается на ландшафтах лесной зоны и в меньшей степени — лесостепной и степной.  Негативное влияние кислотных осадков, выпадающих в районе действия ТЭС, работающих на мазуте и газе, прослеживается в нескольких направлениях:
цы испытывают стресс и часто погибают. Увеличение кислотности водоемов препятствует репродукции организмов;
Л. К. Казаковым детально изучено влияние Конаковской ГРЭС, г Мотавшей до 1985 г. преимущественно на мазуте, которая расположена в зоне смешанных лесов на берегу Иваньковского водохранили-1И.1. Ежесуточные выбросы основных токсичных компонентов состав-| пи по 5О2 около 600 т, по Мох 100-200 т. С зольной фракцией выбросов в атмосферу поступало до 2 т/сут. ванадия. ТЭС забирала из водохранилища 80 м3/с чистых вод, которые полностью шли на охлаждение и затем сбрасывались в водоем. Замеры распределения SО2 в приземной атмосфере аспирационным методом показали, что максимальные разовые концентрации вокруг ТЭС, как правило, наблюдаются в зоне 1-8 км от станции и составляют 0,50-0,53 мг/м3. Содержание сульфат-иона в атмосферных осадках и варьировало от 5 до 16 мг/л (фоновые значения — 1,8-10 мг/л), а в снежном покрове на расстоянии до 5 км от ТЭС составляло 29-34 мг/л против 8-10 мг/л на контроле. На расстоянии 8-10 км влияние ТЭС 4.1 химический состав атмосферных осадков минимально и проявляются эпизодически. Ответная реакция ПТК на поступление сульфат-иона и других загрязнителей неоднозначна. И в этом заключается одна из принципиальных сложностей составления ОВОС, затрудняющая экстраполяцию полученных данных с действующих объектов на проектируемые. Так, лесные сообщества, имеющие различный состав древостоя, по-разному трансформируют проходившие через кроны атмосферные осадки. Сосняки и ельники подкисляют их, а осинники и ольховники — подщелачивают. В целом приход сульфат-иона в зоне интенсивного воздействия в 2-3 раза больше прихода в фоновых ПТК. В зоне влияния ТЭС относительно заметные и постоянные нарушения почв отмечены на расстоянии до 2-2,5 км. Эпизодические относительно слабые нарушения зафиксированы на расстоянии 5—6 км от станции. Обобщенные данные по влиянию ТЭС на геохимические условия приведены на рис. 23. Использована система разнообразных геохимических показателей и биоиндикационных показателей, которые в целом позволяют судить о нелинейном характере зависимости интенсивности влияния от источника воздействия; незначительное влияние по сульфат-иону прослеживается до 13 км.  Анализ материалов по распространению загрязняющих веществ в сфере влияния ТЭС выявил три характерные зоны в пределах ландшафтов прилегающей территории. Первая зона, примыкающая к ТЭС в радиусе до 3—3,5 км, характеризуется нарушениями в той или иной степени во всех компонентах ландшафта. Зафиксировано равномерное распределение повреждений хвойных пород по всей площади. У деревьев отсутствует многолетняя хвоя, а хвоя второго года сильно изрежена и повреждена. Древостои угнетены. Текущий прирост по диаметру и объему снижен. Наствольные лишайники полностью отсутствуют. Используя метод регистрации длительного послесвечения фотосинтезирующих органов растений, удалось установить, что в этой зоне фотосинтетическая активность нарушена у сосновой хвои первого года в 30—35% случаев, а у двухлетней — в 70%. Вторая зона, отстоящая от ТЭС на расстояние 4—8 км, представлявляет собой сочетание очагов сильно и слабо нарушенных древостоев. Локальную дифференциацию определяет мезорельеф, с которым связано перераспределение загрязнителей с ветровыми потоками. Общее повреждение сосняков составляет 40-45%, ельников — 10—12%. В стадии усыхания находятся 16% деревьев. Появляются пятна лишайников в нижнем части стволов (0,3—0,5 м от поверхности земли). Нарушенность фото синтетической активности хвои наблюдается у 15—20% сосен. В третьей зоне, отстоящей на расстоянии 8—14 км, растительность повреждена значительно слабее, и повреждения носят очаговый характер. Появляется хвоя третьего и даже четвертого года. Лишайники на стволах деревьев поднимаются на высоту до 2,5 м, а их проективное влияние составляет 25-35%. По сравнению с двумя другими зонами влияния ТЭС степень нарушения фотосинтетической активности хвои Невелика и составляет 10—16% всех деревьев (по хвои третьего года). Тепловое влияние. На ТЭС, не имеющих для охлаждения градирни, теплая вода из системы охлаждения сбрасывается в водоемы. Так функционирует Конаковская ГРЭС. Следствием выступает тепловое загрязнение поверхностных вод. Тепловая зона в заливе Иваньковское водохранилища имеет протяженность 12-13 км, площадь более 3 тыс. га (Ю. И. Никаноров, Е. А. Никанорова). Положительная аномалия температуры воды равна 5—14 °С. Последствия сброса теплых вод могут быть как положительные, так и отрицательные. Проявляется отепляющий эффект водохранилища, что сказывается на микроклимате прибрежной зоны, отмечено некоторое повышение рыбопродуктивности водоема. Вместе с тем происходит нарушение кислородного режима, возрастание продукции фитопланктона. Крайне негативным периодически повторяющимся процессом выступает промывка механических фильтров, регенерация ионных фильтров, продувка осветителей и т.д. Он сопровождается сбросом сточных вод с повышенным содержанием солей, кислот или щелочей. Резко ухудшается качество воды. Угольные золоотвалы представляют собой пылящую и парящую пустыню. Их влияние на прилегающие ПТК осуществляется через рассеивание золы ветром, фильтрацию вод сквозь стенки и дно золотвалов, а также в результате предусмотренных сбросов осветленных под (частичный сброс обязателен при мокром золоудалении в регионах, где осадки преобладают над испаряемостью). Кроме влияния на НТК, пылящие золоотвалы ухудшают гигиеническую обстановку на прилегающих территориях, уменьшают производственный ресурс машин, механизмов, а иногда — и сельскохозяйственных угодий. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||