УДК 502.5:621.311

Брюхань А.Ф.

ТЕХНОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЭС НА КОМПОНЕНТЫ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ И ИХ ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ

МАСШТАБЫ

ООО «Граф­ПроектСтрой­Изыскания»

(г. Щелково Московской обл., Россия)

Выявлены пространственные масштабы техногенных воздействий тепловых электростанций (ТЭС) на ландшафтные компоненты. Отмечается, что масштабы техногенных воздействий определяются особенностями проектируемой ТЭС, генеральным планом размещения ее объектов и структурой ландшафтов территории.

Ключевые слова: техногенное воздействие, тепловая электростанция, загрязнение, инженерно-экологические изыскания, ландшафт.

The space scales of technogenic impacts of the thermal power plants (TPP) upon landscape components were elicited. It is noted that the scales of technogenic impacts are defined by features of the projected TPP, the general plan of its objects siting and the structure of landscapes of the territory.

Key words: technogenic impact, thermal power plant, pollution, engineering surveying, landscape.

Требования к производству инженерно-экологических изысканий для строительства тепловых электростанций (ТЭС) предусматривают многокомпонентные исследования природной среды в зонах техногенного воздействия [5, 6]. В свою очередь, разработка программ инженерно-экологических изысканий на территориях размещения ТЭС предполагает наличие данных о пространственных масштабах техногенных воздействий на ландшафтные компоненты [1].

В процессе строительства ТЭС, а также их эксплуатации, реконструкции и вывода из эксплуатации, происходит многофакторное негативное воздействие на окружающую природную среду, и в частности: выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, сброс загрязненных вод в бассейны поверхностных вод, загрязнение природной среды золошлаковыми отходами (угольными ТЭС), загрязнение и нарушение геологической среды, физическое загрязнение ландшафтных компонентов, негативное воздействие на флору и фауну.

Во избежание излишней детализации комплексных геоэкологических исследований территорий размещения ТЭС важно оценить масштабы техногенных воздействий ТЭС на каждую компоненту техногенного ландшафта. Принимая во внимание отмеченные выше механизмы комплексного воздействия ТЭС на ландшафтные компоненты, рассмотрим масштабы воздействий на эти компоненты: атмосферу, поверхностные воды, геологическую среду (включая подземные воды), флору и фауну. Эти масштабы можно установить исходя из результатов выполненных ранее инженерно-экологических изысканий на ряде объектов тепловой энергетики [1], а также на основе литературных источников [3, 7, 8, 11-14].

Масштабы техногенного воздействия ТЭС определяются особенностями проектируемой ТЭС, генпланом размещения ее объектов, а также структурой ландшафтов территории. Представляется очевидным, что наиболее интенсивные воздействия и их наибольшие масштабы характерны для этапа эксплуатации ТЭС.

Ниже рассматриваются масштабы техногенных воздействий ТЭС средней и большой мощности (более 300 МВт).

Атмосфера. Химическое загрязнение атмосферы происходит в результате выброса загрязняющих веществ из дымовых труб. Уровень загрязнения атмосферы определяется главным образом типом сжигаемого топлива, технологией очистки выбросов, высотой дымовых труб, климатическими условиями атмосферной дисперсии, характером рельефа местности.

Поскольку на ТЭС сжигается большое количество топлива, объем загрязняющих веществ, попадающих в атмосферу, весьма значителен. Результаты исследований процессов самоочищения атмосферы от твердых частиц показывают, что частицы размером более 10 мкм относитель­но быстро оседают на земную поверхность, в то время как частицы размером 4-10 мкм могут увлекаться дымом до высот более 1 км и перемещаться по горизонтали на расстояния в сотни и даже тысячи километров [4, 10, 11, 13]. Более мелкие частицы плохо оса­ждаются с дождевыми каплями и спо­собны мигрировать в атмосфере годами [4]. Оседающие на земную поверхность частицы выбросов угольных ТЭС, содержащие большие количества тяжелых металлов, проникают в почву и грунтовые воды, а также смываются в поверхностные воды [1, 14]. Несмотря на это обстоятельство, идентифицировать зоны загрязнения при дальнем переносе частиц выбросов крайне сложно и возможно лишь с помощью тонких химико-аналитических методов. Реально выявить горизонтальный масштаб загрязнения можно лишь в десятки километров. Именно такой масштаб загрязнения установлен в работе [1].

Согласно данным климатического справочника [2], высота слоя перемешивания атмосферы изменяется от нескольких сотен метров до 3 км. Отсюда следует, что вертикальный масштаб загрязнения атмосферы составляет 1 км.

При залповых выбросах масштаб распространения загрязнений остается таким же, что и в штатном режиме работы ТЭС.

На состояние атмосферы оказывают влияние не только дымовые трубы ТЭС, но и градирни, пароконденсатные факелы которых могут приводить к туманам и моросящим осадкам, распространяющимся на несколько километров. При неустойчивом состоянии атмосферы пароконденсатные факелы могут подниматься до высот облаков нижнего яруса – по меньшей мере, до 1-2 км.

Поверхностные воды. Загрязнение водных бассейнов происходит двумя путями – из-за сброса загрязненных сточных вод и в результате осаждения и вымывания атмосферными осадками взвешенных частиц, выбрасываемых из дымовых труб [1]. По данным работы [1] установлено, что горизонтальный масштаб загрязнения земной поверхности составляет десятки километров. Соответствующий горизонтальный масштаб имеет и зона загрязнения поверхностных вод. Помимо химического загрязнения водных объектов происходит также их тепловое загрязнение при функционировании системы охлаждения. Совокупное химическое и тепловое загрязнения водоемов-охладителей приводит к деградации не только водных экосистем, но и самих водохранилищ [7, 12].

Среди чрезвычайных ситуаций с серьезными экологическими последствиями необходимо отметить возможность прорыва дамб мокрых золошлакоотвалов [8], как это произошло в США в декабре 2008 г. на предприятии «TVA Kingston» по складированию угольной золы. В результате прорыва дамбы потоки шлама устремились в реки Эмори и Клинч бассейна р. Теннеси [9].

В подобных случаях аварийного сброса загрязненных вод горизонтальный масштаб загрязнения может достигать сотен километров. Вертикальный масштаб соответствует глубине водных объектов и составляет десятки метров.

Почва. Загрязнение почвенного покрова вокруг ТЭС происходит главным образом в результате уже упомянутого осаждения и вымывания из атмосферы взвешенных частиц, попадающих на земную поверхность. Горизонтальный масштаб загрязнения почв – десятки километров, вертикальный – порядка 1 м.

Геологическая среда. При строительстве водохранилищ и золошлакоотвалов, рытье котлованов, производстве буровзрывных и других работ воздействие на геологическую среду характеризуется горизонтальными масштабами 1-10 км и вертикальными в десятки метров. При аварийном загрязнении артезианских вод горизонтальная протяженность зоны загрязнения зависит от площади депрессионных воронок водозаборов и может достигать сотен километров [3]. Глубина зоны загрязнения артезианских вод может достигать сотен метров. В период эксплуатации ТЭС геологическая среда, нарушенная при проведении строительных работ, находится в стационарном состоянии. Соответственно, масштабы воздействия на нее остаются прежними. Однако в случае проникновения вод мокрых золошлакоотвалов в водонесущие горизонты при нарушении герметичности ложа золошлакоотвалов может произойти катастрофическое загрязнение грунтовых и артезианских вод. Другие возможные причины загрязнения подземных вод – проливы мазута из топливных резервуаров, технологических растворов, нарушение технологии эксплуатации подземных вод.

Флора и фауна. Выше было отмечено, что загрязнение воздуха, поверхностных вод и почвы распространяется на десятки километров. Соответственно, на таких расстояниях от ТЭС происходит деградация лесов и почвы, влекущая за собой и деградацию фауны. Таким образом, горизонтальный масштаб техногенного воздействия ТЭС на флору и фауну составляет десятки километров, а вертикальный – десятки метров (для водных объектов). При аварийных сбросах загрязненных вод в реки масштабы воздействия на речные экосистемы составляют сотни километров (горизонтальный) и десятки метров (вертикальный).

С учетом проведенного выше анализа в табл. 1 приведены масштабы техногенных воздействий ТЭС средней и большой мощности на ландшафтные компоненты.

Следует добавить, что еще большие горизонтальные масштабы техногенных воздействий формируют объекты электроэнергетической инфраструктуры, например, линии электропередачи (ЛЭП) и транспортные коммуникации для транспортировки топлива. По всей своей протяженности негативное воздействие ЛЭП ощущается на несколько километров поперек их направления. Перевозка угля за тысячи километров оказывает очевидное негативное влияние на ландшафты, по меньшей мере, на расстояния в сотни метров от железнодорожного полотна. Однако эти объекты инфраструктуры относятся к другим хозяйствующим субъектам, и в случае необходимости их влияние на природную среду исследуется отдельно от влияния ТЭС.

Таблица 1

Пространственные масштабы техногенных воздействий ТЭС средней

и большой мощности на ландшафтные компоненты

* Примечание. В скобках указаны горизонтальные масштабы в случае размещения  ТЭС на берегах рек или проточных водоемов, а также для угольных ТЭС с мокрыми золошлакоотвалами.

Литература:

1.  Брюхань А.Ф., Брюхань Ф.Ф., Потапов А.Д. Инженерно-экологические изыскания для строительства тепловых электростанций. – М.: АСВ, 2010. – 192 с.

2.  Климатические характеристики условий распространения примесей в атмосфере. Справочное пособие / Под ред. Э.Ю. Безуглой и М.Е. Берлянда. – Л.: Гидрометеоиздат, 1983. – 328 с.

3.  Крайнов С.Р., Швец В.М. Геохимия подземных вод хозяйственно-питьевого назначениям. – М.: Недра, 1987. – 235 с.

4.  Рябчиков A.M. Самоочищение атмосферы от техногенных воздейст­вий // Вестник Московского университета. Сер. «География». 1971. № 3. С. 9-13.

5.  СНиП 11-02-96. Инженерные изыскания для строительства. Основные поло­же­ния. – М.: Минстрой России, 1997. –  44 с.

6.  СП 11-102-97. Инже­нерно-экологические изыскания для строитель­ства. – М.: Госстрой России, 1997. – 41 с.

7.  Суздалева А.Л., Безносов В.Н. Изменение гидрологической структуры водоемов при их превращении в водоемы-охладители атомной (тепловой) электростанции // Инженерная экология. 2000. № 2. С. 47-55.

8.  Coal Ash Impoundment. Four Corners Power Plant. Project 091330. Final Report. –  Centennial (CO), GEI Consultants Inc.: 2009. – 125 pp.

9.  Dewan S. Water Supplies Tested after Tennessee Spill // The New York Times. 2008. December 23.

10.  Fellenberg G. The Chemistry of Pollution. –  Chichester (UK), John Wiley & Sons Ltd.: 2000. – 192 pp.

11.  Mason B.J. Acid Rain. Its Causes and its Effects on Inland Waters // Science, Technology and Society Series. – Oxford, Clarendon Press: 1992. – 126 pp.

12.  Kane B., Julien P.Y. Specific Degradation of Watersheds // International Journal of Sediment Research. 2007. Vol. 22. PP. 114-119.

13.  Pacyna J.M., Semb A., Hanssen J.E. Emission and Long-Range Transport of Trace Elements in Europe  // Tellus. 1984. Vol. 36B. PP. 163-178.

14.  Stewart B.R., Daniels W.L., Zelazny L.W., Jackson M.L. Evaluation of Leachates from Coal Refuse Blended with Fly Ash at Different Rates // Journal of Environmental Quality. 2001. Vol. 30. PP. 1382-1391.