Энергетика и окружающая среда

Энергетика и окружающая среда.

Развитие современной энергетики связано со значительным и многосторонним воздействием на окружающую среду — от локального до глобального масштаба. При добыче энергетических ресурсов (угля, урана) перемещаются значительные массы пород земной коры, нарушается гидрологический режим в районах добычи. Шахтные воды, буровые растворы и аварийные выбросы скважин загрязняют подземные воды и открытую континентальную гидросеть. Подводная добыча и перевозка нефти в танкерах ведут к загрязнению нефтью поверхностных вод океана (аварии танкеров, выбросы при авариях на буровых). Строительство крупных ГЭС с водохранилищами на равнинных реках нарушает гидрологический режим как самих рек, так и прилегающей к водохранилищам территории, ведет к изъятию из хозяйственного пользования обширных земельных массивов.

Эксплуатация крупных ТЭС связана со значительными выбросами в окружающую среду твердых, жидких и газообразных загрязняющих веществ. Периодические промывки пароводяного тракта ТЭС и регенерация фильтров системы гидрозолоудаления дают немалый объем загрязненных вод и растворов. С охлаждающей водой сбрасывается большое количество низкопотенциального тепла, что создает проблему повышения температуры внутренней гидросети, могущей оказывать нежелательное влияние на гидрофлору и фауну.

В индустриальных урбанизированных районах обостряется проблема защиты атмосферы от выбросов энергетических объектов — продуктов полного и неполного сгорания органического топлива. К первым относятся окислы серы и зола, ко вторым — окись углерода, сажа, углеводороды; кроме того, при высоких температурах образуются окислы азота. Несмотря на опережающий рост ядерной энергетики, в первой четверти XXI в. выбросы окислов серы могут превысить 300 млн. т в год, окислов азота — 150 млн., окиси углерода — 500 млн. т. Глобальное воздействие энергетики на окружающую среду в настоящее время связывается с влиянием на климат нашей планеты. Энергетика меняет тепловой баланс атмосферы как непосредственно — путем выделения техногенного тепла, так и, по-видимому, в еще большей мере косвенно — меняя ее физико-химический состав. Изменение последнего ведет к соответствующему изменению общепланетарного альбедо и к смещению энергетического равновесия.

Современный уровень антропогенных выбросов тепла пока в несколько тысяч раз меньше поглощаемой землей солнечной энергии. При расходе к концу XXI в. 60—80 млрд. тут в год антропогенная энергия составит около 0,1% доходящей до поверхности солнечной радиации. Равномерное распределение по планете этого дополнительного тепла могло бы повысить среднюю глобальную температуру нижнего слоя атмосферы более чем на 0,2—0,3° С, т. е. его влияние было бы пренебрежимо малым. Однако расчеты показывают, что воздействие техногенного тепла резко усиливается территориальной неравномерностью его поступления. Именно это обстоятельство потенциально может изменить глобальный рисунок климата планеты даже при меньшем общем притоке тепла. «Тепловые острова» дестабилизируют динамический режим атмосферы, что повышает вероятность экстремальных погодных условий. Уже в первой половине XXI в. эффект от «тепловых островов» может достичь величины, сопоставимой с естественными флуктуациями климата, а во второй половине XXI в. — даже превзойти их.

Еще большую роль может сыграть рост концентрации двуокиси углерода и аэрозолей в атмосфере. Более детально эти вопросы рассмотрены в главе о климате, а здесь мы отметим, что количество углекислого газа, содержащегося в атмосфере, в 1980 г. оценивается в 2,3 трлн. т, при этом вклад от суммарных антропогенных выбросов за последние 120 лет составляет 900 млрд. т. При росте мирового производства энергии к 2100 г.

Примерно до 80 млрд. тут и средней доле органического топлива (за 1981— 2100 гг.) около 45% суммарные дополнительные выбросы дадут еще примерно 5 трлн. т. До сих пор считалось, что рост концентрации СО2 может привести к повышению приповерхностной температуры воздуха на 2—2,5° С при каждом удвоении содержания углекислого газа в атмосфере. При этом в умеренных широтах повышение может быть в 2—3, а полярных — в 4—5 раз больше среднего. Это приведет к изменению метеорологических и гидрологических параметров планеты. Арктический ледовый покров сократится, границы всех климатических зон сместятся на север, увлажненность в степной и лесостепной зонах, т. е. в зонах наиболее плодородных черноземных каштановых почв, уменьшится. Однако сейчас предполагается, что влияние CO2 будет не столь велико, так как темпы роста концентрации СО2 за счет ряда процессов будут замедлены (увеличение растворимости СО2 в водах Мирового океана, интенсификация роста растительности), а сами масштабы выбросов в атмосферу будут увеличиваться медленнее по мере развития ядерной энергетики и сокращения потребления органического топлива.

Опасные последствия может иметь разрушение «озонового барьера» в стратосфере, который задерживает губительные для жизни ультрафиолетовые лучи. Окислы азота и фреона, вступая под воздействием ультрафиолетовой радиации в фотохимические реакции с озоном, уменьшают его концентрацию. Требуется тщательный количественный анализ этого процесса и в случае достаточно обоснованного неблагоприятного прогноза эффективное согласование на международном уровне мер для предотвращения опасной ситуации.

В целом к концу XXI в. переходный период от энергетики, базирующейся на ограниченных (органических) видах топлива, к энергетике на неисчерпаемой основе может быть в значительной мере завершен. При этом в течение рассматриваемого периода следует ожидать почти полного исчерпания высококачественных углеводородных видов топлива (природной нефти и традиционных ресурсов природного газа). Напротив, интегральный расход угля на этот период составит лишь 10% от его геологических запасов.

Осуществление перехода к новой энергетической базе потребует больших усилий по разработке и освоению новых энергетических технологий. Затраты на одновременное решение всего круга проблем переходного периода в ряде случаев оказываются не по силам отдельным странам, даже таким, как СССР и США. В этой связи требуется определенная международная кооперация усилий и выделение наиболее важных и первоочередных этапов для разработки стратегии развития мировой энергетики. Одновременно возрастает роль международного обмена топливом и энергией, а также капиталом, оборудованием, материалами и знаниями. Даже сегодня в этот обмен должны включиться все страны — развитые и развивающиеся; только при всеобъемлющем сотрудничестве на взаимовыгодной и справедливой основе возможно решение глобальных энергетических проблем дальней перспективе.