Экологический риск загрязнения атмосферного воздуха выбросами тепловых электростанций при использовании каменного угля (стр. 10 )

Результаты экспериментальных исследований пробы летучей золы ТЭС Украины на микроэлементный состав тяжелый металлов приведены в приложении Г в таблице Г.1. [9, 10]

Потребление каменного угля ТЭС в среднем составляет 5 млн. т на
1 ГВт (эл.)·год, а при сжигании 1 т каменного угля в образуется около 90-100 кг летучей угольной золы, т. е. при эффективности очистки 97-99 % в приземный слой атмосферного воздуха попадает 1-3 кг на каждую тонну используемого угля [112, 127].

Объемы выбросов ТЭС в приземный слой атмосферного воздуха и соблюдение ими нормативов выбросов напрямую зависит от следующих факторов:

-  объемы выработки электрической и тепловой энергии;

-  вид топлива и качество;

-  технология сжигания топлива и очистки дымовых газов.

Для обеспечения экологической безопасности окружающей среды и здоровья населения при воздействии как радиационных, так и нерадиационных химических факторов при производстве энергии на ТЭС основной проблемой является использование низкосортного органического топлива, в частности каменного угля различных марок.

3.1 Неканцерогенные химические вещества

   

  Приоритетными неканцерогенными химическими веществами, которые содержатся в продуктах сгорания каменного угля исследуемых ТЭС Украины являются диоксид серы (SO2), оксиды азота (NOx), оксид углерода (CO) и твердые частицы (летучая зола).

  SO2 раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей.

  NOx вызывает раздражение дыхательных путей и легких, увеличивает риск респираторных инфекций.

  CO вызывает ощущения усталости или сонливости без видимых причин, головокружении, боли в груди и желудке. Длительное воздействие оксида углерода может приводить к потере сознания, коме и смерти [112].

Твердые частицы, попадая в организм человека, оказывают фиброгенное воздействие на организм человека, которое заключается в раздражении слизистых оболочек дыхательных путей. Попадая в легкие и оседая, пыль задерживается в них. При длительном вдыхании пыли возникают пневмокониозы, силикозы.

В результате исследований, проведенных за период 2001–2012 гг. выполнены расчеты валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух ТЭС Украины, работающими, в основном, на антрацитовом штыбе, тощем рядовом и газовом рядовом углях.

Все данные по объемам валовых выбросов химических газообразных соединений и твердых частиц ТЭС Украины в атмосферный воздух приведены в приложении Д в таблицах Д.1–Д.4 [124, 128–135].

В работе исследованы среднегодовые выбросы химических газообразных соединений и твердых частиц при производстве электроэнергии на ТЭС, нормированные на 1 ГВт (эл.) произведенной электроэнергии (рис. 3.1).

На основании данных о валовых выбросах химических газообразных соединений и твердых частиц ТЭС Украины за период 2001–2012 гг. [124, 128−135] определено, что выбросы твердых частиц находятся в диапазоне от 7,38 по Бурштынской ТЭС (2008 г.) до 141 по Славянской ТЭС (2003 г.); NOx – от 4,54 по Старобешевской ТЭС (2004 г.) до 88,6 по Добротворской ТЭС (2012 г.); SO2 – от 16,9 по Углегорской ТЭС (2004 г.) до 749 по Славянской ТЭС (2008 г.); СO – от 0,38 по Бурштынской ТЭС (2008 г.) до 4,75 тыс. т/(ГВт (эл.)·год) по Славянской ТЭС (2005 г.).

Рисунок 3.1 – Среднегодовые выбросы химических газообразных соединений и твердых частиц ТЭС [24]

В таблице 3.2 приведены данные по среднегодовым выбросам химических газообразных соединений и твердых частиц ТЭС Украины, нормированные на 1 ГВт (эл.) год произведенной электроэнергии.

Усредненные среднегодовые выбросы химических газообразных соединений и твердых частиц составляют: SO2 – 95,4; NOх – 14,18; CO – 0,96 и 33,7 тыс. т/(ГВт (эл.)·год) соответственно [19, 30, 31].

Таблица 3.2 – Среднегодовые выбросы химических газообразных соединений и твердых частиц ТЭС Украины

ТЭС	Среднегодовые выбросы, тыс. т
SO2	NOх	CO	Твердые частицы
Бурштынская	34,3	7,52	4,52·10–1	12,7
Добротворская	255	71,1	3,20	97,1
Запорожская	40,9	10,0	4,84·10–1	16,6
Змиевская	51,3	11,3	7,62·10–1	57,6
Зуевская	185	18,1	1,47	17,1
Криворожская	89,0	14,4	7,90·10–1	20,6
Кураховская	138	25,1	1,15	19,3
Ладыжинская	120	13,8	1,16	11,2
Луганская	206	38,1	2,03	100
Приднепровская	103	23,6	1,20	31,2
Славянская	397	37,6	4,10	101
Старобешевская	64,6	4,20	5,72·10–1	21,6
Трипольская	145	9,28	9,25·10–1	13,1
Углегорская	46,7	5,71	6,21·10–1	30,5

Среднегодовые концентрации выбросов химических газообразных соединений и твердых частиц ТЭС рассчитаны методом математического моделирования процессов распространения вредных химических веществ в приземном слое атмосферного воздуха с использованием данных экологических паспортов регионов [124, 128–135] по выбросам при нормальном режиме эксплуатации ТЭС за 2001–2012 гг. в зависимости от расстояния с помощью модифицированной методики Гаусса и программного комплекса CAP–88 [136], предназначенного для оценки доз и рисков от выбросов в атмосферу и позволяет вычислять концентрации в атмосферном воздухе. Оценки выполняются для круговой сетки расстояний и направлений радиусом 80 км (50 миль) вокруг источника.

Программный комплекс не предназначен для кратковременных выбросов или выбросов радионуклидов высокой активности, так как оценка дозы и риска применима только для хронического облучения низкого уровня [136].

САР–88 использует модифицированное уравнение Гаусса для шлейфа выброса, чтобы оценить среднее рассеяние веществ, выброшенных из нескольких источников (до шести). Сухое осаждение вычисляется с помощью модели истощения источника, а влажное осаждение – с использованием коэффициентов вымывания [136].

Усредненные среднегодовые концентрации химических газообразных соединений и твердых частиц на расстоянии 1 км (минимальное расстояние до ближайшего населенного пункта) на 1 ГВт (эл.) произведенной электроэнергии условной ТЭС составляют: SO2 –
6,23·10–1, NOх – 9,69·10–2, CO – 6,24·10–3 мг/м3/(ГВт (эл.)) и твердых частиц  2,33·10–1 мг/м3.

Индивидуальные дозы на расстоянии 1 км за семидесятилетний период составляют: для твердых частиц – 1,32∙105; NOx – 5,49∙104; SO2 –3,53∙105; СО – 3,54∙103 мг/(ГВт (эл.)) [30, 31].

Зависимости среднегодовых концентраций химических газообразных соединений и твердых частиц от расстояния при воздействии выбросов ТЭС Украины в атмосферу приведены на рис. 3.3 – рис. 3.6.

Максимальные и минимальные значения концентраций химических газообразных соединений и твердых частиц в приземном слое атмосферного воздуха на 1 ГВт (эл.) произведенной электроэнергии ТЭС Украины на расстоянии 1 км составляют для:

твердых частиц – сmax=3,36·10–1 мг/м3/(ГВт (эл.)) в районе расположения Кураховской ТЭС, сmin=4,10·10–2 мг/м3/(ГВт (эл.)) – Углегорской ТЭС;

SO2 – сmax=7,10·10–1 мг/м3/(ГВт (эл.)) в районе расположения Бурштынской ТЭС, сmin=1,84·10–1 мг/м3/(ГВт (эл.)) – Славянской ТЭС;

Рисунок 3.3 – Зависимость среднегодовой концентрации SO2 от расстояния

Рисунок 3.4 – Зависимость среднегодовой концентрации NOx от расстояния

Рисунок 3.5 − Зависимость среднегодовой концентрации СO от расстояния

Рисунок 3.6 – Зависимость среднегодовой концентрации твердых частиц от расстояния

NOх – сmax=1,06·10–1 мг/м3/(ГВт (эл.)) в районе расположения Криворожской ТЭС, сmin =1,97·10–2 мг/м3/(ГВт (эл.)) – Добротворской ТЭС;

CO – сmax= 7,31·10–3 мг/м3/(ГВт (эл.)) в районе расположения Бурштынской ТЭС, сmin =2,42·10–3 мг/м3/(ГВт (эл.)) – Славянской ТЭС.

Исследование содержания элементов в составе летучей золы выбросов ТЭС на состояние организма человека до настоящего времени изучено недостаточно. В работах [4, 110, 137] исследовано исключительно содержание ЕРН в составе летучей золы от разных видов каменного угля.

В данной работе автором изучено состав летучей золы, содержащей неканцерогенные и канцерогенные тяжелые металлы, ЕРН и бенз(а)пирен, и проведено оценивание вклада составляющих химических и радиоактивных веществ летучей золы в формирование экологического риска в районах расположения ТЭС.

На основании данных, взятых из [124], в работе определено содержание неканцерогенных химических веществ тяжелых металлов: Pb, Cu, V, Zn, Hg в составе летучей золы выбросов Бурштынской ТЭС на
1 ГВт (эл.)·год.

Неканцерогенные выбросы тяжелых металлов в составе летучей золы Бурштынской ТЭС в 2004 г. составляют: Pb – 4,12; V – 3,91; Hg – 13,58 и Cu – 0,37 Zn – 0,20  т/(ГВт (эл.)·год) соответственно.