Воздействие на окружающую среду угля
Источник:Источник оригинальной статьи
Компенсация Существует множество негативных факторов воздействия угля на окружающую среду, которые возникают впоследствии добычи, подготовки, сгорании, хранении отходов, а также при их транспортировке. Запасы угля на планете еще очень велики и его хватит на многие десятки лет. Однако уголь оказывает весьма серьезные последствия на окружающую среду. Прежде всего его добыча (открытым или подземным способом) является весьма дорогостоящей и заметно влияет на окружающую экосистему. При подземной добыче масса породы, поднимаемая на дневную поверхность, образует огромные терриконы. В этой статье рассмотрен краткий обзор экологических проблем связанных с угольной промышленностью.
Кислотность шахтных вод обусловлена наличием в них свободной серной кислоты и характеризуется концентрацией водородных ионов. Кислые воды характерны для угольных шахт, часто для заброшенных шахт, где при добычи угля выявили породу, содержащую серу минеральных пиритов. Пирит вступает в реакцию с воздухом и водой с образованием серной кислоты и растворенного железа, это соединение образует разбавленную кислоту, которая часто смывается в близлежащие реки и потоки.
Загрязнение воздуха от угольных электростанций включает диоксид серы, оксиды азота, твердые частицы (ТЧ) и тяжелые металлы, что приводит к образованию смога, кислотных дождей, накоплению токсинов в окружающей среде, и оказывает негативное влияние на органы дыхания, сердечно-сосудистую систему.
Загрязнение воздуха из угольных шахт происходит в основном за счет выбросов твердых частиц и газов, включая метан (CH4), диоксид серы (SO2) и оксидов азота (NOx), а также окись углерода (СО).
Воздействие угольных электростанций на климат - Угольные электростанции отвечают за одну треть углекислого газа Америки (CO2), что делает огромный вклад угля в глобальное потепление. Черный углерод в результате неполного сгорания является дополнительным фактором изменения климата. Для ТЭС характерно высокое радиационное и токсичное загрязнение окружающей среды. Это обусловлено тем, что обычный уголь, его зола содержат микропримеси урана и ряда токсичных элементов в значительно больших концентрациях, чем земная кора.
Угольная пыль образуется в процессе добычи, а также во время транспортировки угля, она может вызвать серьезные и потенциально смертельные заболевания дыхательных путей. Как показывает само название, угольная пыль (называемая также угольным порошком) представляет собой уголь, размельченный до порошкообразного состояния. топлива.
Угольные пожары возникают в забоях заброшенных угольных шахт и на породных отвалах. В настоящее время каждую минуту горят тысячи шахт. По оценкам глобальные выбросы угля включают примерно 40 тонн ртути в год, которые собираются в атмосфере, и составляют три процента годовых мировых выбросов углекислого газа. Подземные пожары могут продолжаться длительные периоды времени (месяцы или годы, в отдельных случаях — до нескольких тысяч лет), пока не истощится тлеющий пласт. Они могут распространяться на значительные площади по шахтным выработкам и трещинам в массиве горных пород. Поскольку они подземные, их чрезвычайно трудно погасить, что не в последнюю очередь связано с трудностью либо невозможностью доступа к очагу горения.
Некоторые возгорания угольных пластов — естественные явления. Некоторые угли могут самовозгораться при температурах ниже 100°C (212°F) при определённой влажности и размерах кусков. Лесные пожары (вызванные молнией или другие) могут поджигать уголь, залегающий близко от поверхности, и тление может распространяться через пласты, создавая условия для воспламенения более глубоких пластов.
Отходы сжигания угля является вторыми по величине потока отходов после твердых бытовых отходов. Каждый год за счет атмосферных осадков происходит фильтрация и накопление токсичных металлов в окружающей среде.
Угольный шлам, также известный как суспензия, является жидким отходом угля и генерируется путем промывки угля. Угольный шлам обычно размещают в шламоотстойниках, которые располагаются недалеко от угольных шахт. В некоторых случаях шлам вводится непосредственно в забои заброшенных шахт. Угольный шлам содержит токсины, которые фильтруются и загрязняют подземные и поверхностные воды.
Кроме атмосферы, выбросы предприятий угольной промышленности негативно влияют на атмосферные осадки в результате растворения в них оксидов серы и азота, а также земную поверхность, грунт и растительность вследствие оседания на них пыли и выпадения «химического» дождя или снега, поверхностные воды (оседание на водные поверхности выброшенных в воздух вредных веществ и смыв их в реки и водоемы дождевыми и талыми снеговыми потоками). Результатами такого загрязнения земной поверхности являются окисление снежного покрова и сельскохозяйственных угодий, накопление в почве тяжелых металлов из угольной золы, что угнетает лесные биоценозы, снижает урожайность агрокультур и насыщает пищевые продукты вредными для здоровья человека соединениями. К наиболее опасным в этом отношении относятся ТЭС, использующие высокозольные и сернистые угли.
Характерные особенности воздействия ТЭС и прочих крупных предприятий на природную среду наряду с постоянством и все возрастающей интенсивностью заключаются в многоплановости (одновременное влияние на разные компоненты окружающей среды) и широкомасштабности (проявление не только в локальном и региональном, а и глобальном масштабе – на уровне континентов, земных полушарий и планеты в целом).
Наряду с тепловыми электростанциями интенсивно загрязняют окружающую среду и остальные предприятия и объекты угольной промышленности, особенно связанные с добычей, транспортировкой, переработкой и подготовкой к использованию органических видов топлива – угля, нефти и газа. Горящие отвалы, терриконы, интенсивная запыленность и загазованность воздуха, водоемы-осветлители и отстойники, хвостохранилища, загрязнение поверхностных и грунтовых вод, сброс в гидрографическую сеть высокоминерализированных шахтных вод, опасные геотектонические процессы и вторжение в подземную гидросферу, провоцирующие оседание земной поверхности, заболачивание районов и регионов, создание искусственно повышенной сейсмичности и пр. – это далеко не полный перечень техногенного прессинга на окружающую среду в горнодобывающих регионах. Даже с закрытием шахт последствия их былой деятельности еще десятки лет будут негативно сказываться на состоянии природной среды и безопасности жизни населения прилегающих к ним территорий.
Уголь в основном состоит из органического вещества, но эти неорганические вещества в минеральной части угля и микроэлементы - то, что может быть названо в качестве возможных причин медицинских, экологических и технологических проблем, связанных с использованием угля. Некоторый след элементов в угле естественно радиоактивен. К таким радиоактивным элементам можно отнести следующие:уран (U), торий (Th), а также их многочисленные продукты распада, в том числе радий (Ra) и радон (Rn). Хотя эти элементы химически менее токсичны, чем другие угольные составляющие, такие как мышьяк, селен, или ртуть, поднимались вопросы, касающиеся возможных рисков от радиации. Точное решение этих вопросов, и прогнозирование подвижности радиоактивных элементов в течение угльного топливного цикла - это важно для определения концентрации, распределения и формы радиоактивных элементов в угле и летучей золе.Оценка радиационного облучения при сжигании угля в решающей степени зависит от концентрации радиоактивных элементов в угле и в летучей золы, которая остается после сжигания. Данные для урана и тория в угольных содержания доступна из Геологическая служба США (USGS), который ведет крупнейшая база данных информации о химическом составе США угля. Эта база данных для поиска по World Wide Web по адресу: http://energy.er.usgs.gov/products/databases/CoalQual/intro.htm. В большинстве проб концентрации урана понижаются в пределах от чуть ниже 1 до 4 частей на миллион (промилле). Подобные концентрации урана обнаружены в различных породах и почвах. Угли с более чем 20 частей на миллион урана редки в США. Концентрации тория в угле понижаются в аналогичном диапазоне 1-4 промилле, по сравнению со средним показателем в земной коре примерно 10 промилле. Угли с более чем 20 частей на миллион тория также крайне редки. Во время сжигания угля большая часть урана, тория и их продуктов распада освобождаются от первоначальной угольной матрицы и распределяются в газовой фазе и твердых продуктах сгорания.
Перегородки между газовой и твердой фазами контролируются неустойчивостью и химией отдельных элементов. Практически 100 процентов радона питает уголь в газовой фазе, и теряется в дымовых выбросах. Однако, менее летучие элементы, такие как торий, уран, и большинство их продуктов распада, почти полностью сохраняются, при сжигании, в твердых отходах. Современные электростанции можно восстановить более чем на 99, 5 процента от сжигания твердых отходов. Средняя урожайность золы от сжигания угля в США составляет примерно 10 процентов веса. Таким образом, концентрация наиболее радиоактивных элементов при сжигании в твердых отходах, будет примерно в 10 раз больше от концентрации в исходном угле.