Praca pochodzi z serwisu www.e-sciagi.pl

Przedmiot: Ekologia

Instytut sterowania jakością i czystością produkcji

TEMAT ĆWICZENIA:

Środowiskowe skutki uzyskiwania energii.

Spis treści:

- Wstęp.

- Skutki uzyskiwania energii:

I. Odpady przemysłowe:

II. Zanieczyszczenie atmosfery:

1.     Zanieczyszczenie powietrza.

2.     Zamglenie atmosfery.

3.     Smog.

4.     Zanieczyszczenie SO2.

5.     Kryzys tlenowy.

6.     Kryzys azotowy.

7.     Zanieczyszczenie środowiska.

III. Ocieplenie atmosfery.

IV. Zanieczyszczenie wody.

V. wyczerpanie zasobów mineralnych.

VI. Skutki wykorzystywania energii atomowej.

- Podsumowanie.

Wstęp

W okresie industrializacji przemysłowej, burzliwie rozwijającej się w większości dziesięcioleci naszego wieku, dbano tylko o rozwój gospodarczy bez uwzględnienia jego ujemnych skutków. Do dziś ponosimy tego konsekwencje. W organach Inspekcji opracowywane są raporty o stanie środowiska.

Organy Inspekcji Ochrony środowiska zostały zobligowane do sporządzania raportów o stanie środowiska, w ramach uzyskiwanych i posiadanych środków materialnych (zasoby naturalne środowiska) jak i skutków jego wykorzystania.

Przedstawione raporty informują o podstawowych problemach z zakresu zanieczyszczeń powietrza, gospodarki odpadami, ilości zrzutu ścieków, jakości wód powierzchniowych, jakości wód podziemnych związanych z wytwarzaniem energii. 

              W różnego typu publikacjach, poświęconych uzyskiwaniu energii ze środowiska, czytamy: nadmierna ilość odpadów ... „oddziałuje na pro­cesy biochemiczne" — „odpady radio­aktywne stanowią obecnie kluczowy problem"

i „głównie wykorzystanie zdolności niszczących ma­terii.

W zrastające wykorzystanie potrzeb energetycznych jest niebez­pieczne dla stanu atmosfery, a (w miarę nowa)  energia atomowa jest również niebez­pieczna z innych powodów musi być pojmowany jako decyzja rozwija­nia wszystkich nie spalinowych źródeł energii. Przyzwyczajenie nasze do wytwarzania energii przez spalanie materiałów palnych jest tak silnie zakorzenione (od chwili wynalezienia ognia), że w umysłach planistów nie pojawiła się nawet myśl, żeby przewidywać wykorzystanie na przy­kład w 2000 r. nie spalinowych źródeł energii i we wszelkich przytaczanych prognozach na 2000 r. żadnego nowego, wielkiego źródła energii lub raczej żadnego wielkiego rozwoju źródła energii nie spalinowych się nie przewiduje.

Sytuacja jest dlatego poważna, że w razie jakiejś katastrofy ekolo­gicznej (np. związanej ze wzrostem stężenia CO; w atmosferze) może się zdarzyć, iż jedynym sposobem zapobieżenia jej będzie natychmiastowe zaprzestanie spalania paliw, co równałoby się z kolei całkowitemu zała­maniu gospodarki światowej, a więc globalnej katastrofie gospodarczej. Właśnie ten brak przygotowania do natychmiastowej przebudowy syste­mu produkcji energetycznej świata i jego przestawienia na produkcję energii bez wyzwalania CO; budzi najwięcej niepokoju.

Skutki uzyskiwania energii

I. Odpady przemysłowe:

Zgodnie z danymi GUS w Polsce rocznie jest wytwarzanych około 125 mln Mg odpadów przemysłowych (z różnego typu koksowni, kopalni i elektrowni), w tym 1,5 mln Mg niebezpiecznych (1,2%).

Ogółem wytworzono około 6625,4 tys. Mg odpadów, z czego 75 % wykorzystano przemysłowo. Są to głównie odpady ze wzbogacania i wydobycia rud oraz innych surowców mineralnych: popioły i żużle z hutnictwa żelaza, popioły i żużle z energetyki zawodowej i przemysłowej, gruz budowlany, złom stopów żelaza i metali kolorowych.

Najważniejszymi źródłami odpadów przemysłowych są energetyka zawodowa i przemysłowa, przemysł wydobywczy i chemiczny, hutnictwo żelaza.

Dane wskazują, że bardzo duża ilość odpadów, bo około 45% powstała w przemyśle. Są to odpady z wydobycia rud metali i obróbki rudy, z flotacyjnego wzbogacania rudy, szlam dolomitowy, z sortowania węgla i wapienia. Głównymi wytwórcami tych odpadów są zakłady górniczo – hutnicze, kopalnie i elektrownie (hutnicze w 60 % ,a energetyczne w 40 %).

W zakładach tych występują odpad niebezpieczny w postaci pyłów z oczyszczania gazów, który w całości jest składowany na wysypisku przemysłowym.

Masowa "produkcja odpadów" będąca pozostałościami z przetwarzania surowców mineralnych środowiska. wymaga zdecydowanych działań, zmierzających do minimalizacji ilości powstających odpadów i likwidacji ich niekorzystnego wpływu na środowisko, ponieważ nieodpowiednio traktowane pogarszają stan środowiska naturalnego, tym samym stwarzają zagrożenie dla zdrowia wszelkich organizmów żywych.

Odpady występujące z przeróbki ropy naftowej i wysokotemperaturowej przeróbki węgla, takie jak kwaśne smoły, odpady ciekłe zawierające fenole, które powstają w koksowni, są odpadami niebezpiecznymi i prawie w całości szkodliwymi dla środowiska. 

W roku 1998 tylko z  terenu województwa małopolskiego odprowadzono do wód powierzchniowych 368,0 hm3 wód pochłodniczych oraz 449,5 hm3 ścieków wymagających oczyszczenia. W bilansowaniu uwzględniono zakłady, które odprowadziły więcej niż 20 dam3 ścieków rocznie, a ilości ścieków komunalnych podawane są łącznie z wodami opadowymi i infiltracyjnymi.

Ważnym parametrem ich jakości jest temperatura. W przypadku której podwyższenia (głównie w okresie letnim) wody ściekowe trafiają do odbiornika po schłodzeniu na chłodniach wentylatorowych. Niewielka część wód pochłodniczych

(z chłodzenia sprężarek) odprowadzana jest poprzez odolejacze. Natomiast 1,3 hm3 to zanieczyszczone wody pochłodnicze i opadowe, które traktowane są jako ścieki wymagające oczyszczenia.

Na uwagę zasługuje fakt, iż około 80% ścieków przemysłowych stanowią wody kopalniane oraz ścieki odprowadzone z kopalń węgla kamiennego i zakładów górniczo-hutniczych.

Ścieki odprowadzane z kopalń węgla kamiennego to przede wszystkim wody dołowe, których skład chemiczny waha się w zależności od charakterystyki geologicznej poziomów wodonośnych drenowanych przez kopalnie. Dużym problemem jest często wysoka zawartość chlorków i siarczanów w tych wodach (silne zasolenie). Wody zasolone, pompowane do rzek powodują degradację środowiska naturalnego oraz ograniczenie wykorzystania wód rzek do celów gospodarczych.

II. Zanieczyszczenie atmosfery:

Wprowadzane do organosfery zanieczyszczenia zmieniają jej skład i wpływają szkodliwe  na żyjące w niej organizmy (także ludzi) i elementy środowiska będące dziełem człowieka. Ze względu na oddziaływanie na środowisko maszyn i urządzeń w ciągu całego ich istnienia ważne są przede wszystkim:

-przemysłowe źródła zanieczyszczenia (jako bezpośredni efekt powstawania obiektów technicznych)

     -transport (przeważnie jako skutek pośredni)

     -energetyka (głównie jako skutek pośredni)

        W literaturze specjalistycznej stwierdza się, że zasady kontroli zanieczyszczenia atmosfery są opracowane stosunkowo dobrze, w przeciwieństwie do metodyki badań wpływu zanieczyszczeń na rośliny i zwierzęta, a także na glebę i wodę. Z zanieczyszczeń emitowanych do atmosfery wymienia się najczęściej :CO, CO2, SO2, CnHm, NOx, pyły. W skali globu  ziemskiego praktycznie tylko tlenek węgla i dwutlenek siarki są emitowane przez źródła sztuczne w ilościach tego samego rzędu, co zanieczyszczenia ze źródeł naturalnych. Potwierdza to bardziej ogólne stwierdzenie Oduma, że przebieg zjawisk w przyrodzie zależy w dużym stopniu od czynników kluczowych.

1.     Zanieczyszczenie powietrza:

Źródła zanieczyszczeń dostających się do atmosfery można podzielić na: punktowe, liniowe i powierzchniowe, a dalej na naziemne i wysokie (np. z kominów fabrycznych). W celu uniknięcia zanieczyszczeń powinno się lokalizować zakłady uciążliwe dla otoczenia, wytwarzające zanie­czyszczenia, aby ich oddziaływanie przynosiło najmniej strat, ponadto należy także poznać mechanizm rozprzestrzeniania się gazów i pyłów w drodze ich dyfuzji.

Do dyfuzji w atmosferze przyczynia się przede wszystkim turbulencyjność ruchów powietrza.

Na środowisko wpływają głównie emisje gazów, par i pyłów pochodzące zarówno ze źródeł naturalnych (np. erupcji wulkanów, erozji gleb, procesów zachodzących w morzach i oceanach, procesów gnilnych na obszarach bagiennych i torfowiskach), jak i powodowane działalnością człowieka (którymi będziemy się zajmować).

   Działania człowieka powodujące zanieczyszczenie atmosfery można umownie podzielić na grupy, o charakterystycznych wspólnych cechach.

Najczęściej rozróżnia się*/:

•energetyczne spalanie paliw - główne źródło emisji dwutlenku siarki (SO 2 ) - średnio 60% całkowitej emisji tego zanieczyszczenia; tlenków azotu (wyrażonych w ekwiwalencie masowym NO 2 ) - średnio 20%; pyłów: około 40-60% (w tym pyłów metali ciężkich); dwutlenku węgla (CO 2 ) - średnio 33% emisji całkowitej,

•produkcję wyrobów przemysłowych - główne źródło emisji lotnych związków organicznych (40%) i metanu (50%) a także SO 2 (25%), NO 2 (15%), pyłów (30%), CO 2 (24%),

•transport towarów i odpadów - duży udział w emisjach tlenku węgla CO (70%), tlenków azotu (65%) i nie metanowych lotnych związków organicznych (45%), dwutlenku węgla (25%),

   */ - wartości procentowe odnoszą się do średniego w skali Europy udziału danego rodzaju działalności w emisjach całkowitych danego zanieczyszczenia

   Podstawą wykonania bilansu emisji zanieczyszczeń do powietrza w 1999 roku były dane uzyskane z zakładów przemysłowych, energetycznych i gospodarki komunalnej. 

Wśród różnych sfer i faz powstawania maszyn i urządzeń szczególnie brzemienna w negatywne skutki dla środowiska jest początkowa faza wytwarzania, związana z produkcją w procesach metalurgicznych materiałów konstrukcyjnych w postaci półproduktów. Zasób informacji o parametrach tych procesów , istotnych dla oceny ich oddziaływania na środowisko, jest ograniczony, a przy tym w wielu przypadkach dostęp do istniejących danych jest nadal utrudniony.

Wspomniane wyżej procesy metalurgiczne są najczęściej charakteryzowane przez takie parametry, jak emisja i stężenie substancji zanieczyszczającej.

Sumaryczne średnie wartości emisji zanieczyszczeń w czasie wytwarzania stali i żeliw [kg zanieczyszczeń na kg metalu]

Emisja pyłów i gazów.

 W strukturze emisji zanieczyszczeń pyłowych wyróżnia się: pyły ze spalania paliw oraz pyły z procesów technologicznych. 

W strukturze emisji zanieczyszczeń gazowych emitowanych do atmosfery można wymienić:

•zanieczyszczenia z procesów energetycznego spalania paliw: SO2 , NO2 ,CO i CO2

•zanieczyszczenia specyficzne z procesów technologicznych

Gazy specyficzne charakteryzują się wielokrotnie wyższą toksycznością niż zanieczyszczenia powstające z procesów energetycznych. Stąd ich oddziaływanie na zdrowie ludzi i środowisko jest bardziej uciążliwe i niebezpieczne. Głównym źródłem emisji zanieczyszczeń specyficznych są np. w Polsce - Elektrociepłownia Kraków S.A., które emitują takie gazy jak : aceton, acetylen, benzen, fenol, formaldehyd, chlorek winylu, chlorowodór, chlorek metylenu, chlor, amoniak, cykloheksan, cykloheksanol, cykloheksanon, kaprolaktam, freony, kwas siarkowy, węglowodory alifatyczne.

2.     Zamglenie atmosfery:

Inny problem w dziedzinie zmian składu atmosfery związany jest z tzw. zmętnieniem atmosfery. Reidy Bryson, kierownik Katedry Meteorologii na uniwersytecie stanowym w Wisconsin, w 1967 r. zaobserwował w czasie lotu samolotem do Indii jednolite niebieskawe zamglenie, które wydawało się wisieć nad całym kontynentem, sięgając około 6 tys. m nad powierzchnią Ziemi. Widoczność wynosiła 11 tys., a w pobliżu Sajgonu zmniejszyła się nawet do 2,5 km. Nie było wątpliwości, co do tego, że przyczyną zamglenia nie były zakłady przemysłowe.

Kolejnym poważny źródłem zmętnienia atmosferycznego jest spalanie odpadków i gazu ziemnego nad szybami naftowymi. Ciemnobrązowa mgła rozciąga się szeroko na wschód od Zatoki Perskiej i innych ośrodków wydobywania ropy, zwłaszcza zaś w części Chin. Atmosfera może przenosić wielkie ilości drobnych cząstek na znacznie większe odległości niż się to na ogół  utrzymuje.

Większość danych z miast, gdzie przemysł powoduje uchwytne zanieczyszczenia atmosfery.

Bryson sądzi, że ten wzrost zanieczyszczenia zniwelował „efekt cieplarniany” i pisze „ Nic nie wskazuje na to, by opisana tendencja uległa odwróceniu, a nawet są podstawy do przyjęcia, że zanieczyszczenia wytwarzane przez człowieka będzie w przyszłości wywierało jeszcze większy wpływ”. Mgła na ogół zalega na ogół pomiędzy 900 a 2800 m nad Ziemią i zawiera od 230 do 300 g substancji zanieczyszczającej na kilometr kwadratowy. Autor ten oblicza, że zmniejszenie przejrzystości atmosfery zaledwie o 3-4% obniża temperaturę powierzchnie Ziemi o 0,4%. Według J, Lovelocka (za R. G. Taylorem) ogrzewanie jest proporcjonalne do dwutlenku węgla, natomiast oziębienie jest  proporcjonalne do kwadratu masy cząsteczek pyłu i dlatego szybko jest stwierdzane. Według wykreślonej przez niego krzywej temperatury efekt ogrzewania uległ zniwelowaniu w 1963 r. w roku 1970 doszło do ochłodzenia o 1,5°C, w 1975 r. ochłodzenie wyniosło 4°C, a w 1977 - 5°C itd., co sugeruje, iż na długo przed 1980 r. rozpoczęłaby się epoka lodowa (ostatnia epoka lodowa była spowodowana – według różnych autorów – spadkiem temperatury o 5 do 8°C poniżej obecnej normy).

  Nie mniej ciekawy aspekt przedstawia zachmurzenie nieba. Cząstecz­ki pyłu nie tylko bowiem odbijają padające w kierunku Ziemi promie­niowanie, lecz także wpływają na pogodę, tworząc jądra kondensacji, co powoduje powstawanie chmur. Dwaj me­teorolodzy amerykańscy, Manabe i Wetherald, obliczyli w 1967 r., że jednoprocentowa zmiana niskiej powłoki chmur na świecie mogłaby do-­prowadzić do spadku temperatury w ciągu ostatnich 25 lat. Niska war­stwa chmur pokrywa obecnie ok. 31% powierzchni Ziemi. Gdyby zało­żyć, że powłoka chmur zwiększa się do 36%, średnia temperatura powierzchni Ziemi spadłaby o 4°C. Jakie mogą być przyczyny wzrostu zachmurzenia nieba? W ślad za badaniami brytyjskimi, które udowodniły, że uprzemysłowio­ne miasta mają więcej dni pochmurnych i deszczowych niż otwarte te­reny wiejskie, leżące pod wiatr w stosunku do nich, a. Chagnon (Illinois) wykonał w 1969 r. szczegółowe badania zachmurzenia i występowania opadów nad czterema miastami Stanów Zjednoczonych, z Nowym Jor­kiem i Waszyngtonem włącznie. Badacz ten stwierdził, że liczba dni z opadem i deszczami wzrosła do 16%, a letnich dni burzowych do 20% w porównaniu z okolicznymi terenami wiejskimi. W La Porte, 48 km pod wiatr od zespołu Gary-Chicago, z jego olbrzymimi stalowniami i innymi zakładami przemysłowymi, wzrost ten osiągnął zawrotną licz­bę 246%. 

Jedną z najistotniejszych przyczyn zanieczyszczeń są spaliny samo­chodów i samolotów, które pozyskują (energię ze spalania ropy lub benzyny) a szczególnie tych drugich, ponieważ powodują one umieszczanie cząsteczek spalin w wysokich warstwach atmosfery.

Przyjmu­je on, że każdego dnia znajduje się w powietrzu przeciętnie 3 tys. samo­lotów odrzutowych i zakłada, że 50°/o z nich wytwarza smugi konden­sacyjne (kumulacyjne), i dalej zakłada, że smugi te utr...