Экологические проблемы эксплуатации АЭС


Источники поступления тяжелых металов в окружающую среду

Кадмий

Наиболее интенсивные источники загрязнения окружающей среды кадмием – металлургия и гальванотехника, а также сжигание твердого и жидкого топлива. В незагрязненном воздухе над океаном средняя концентрация кадмия составляет 0,005 мкг/м3, в сельских местностях – до 0,025 мкг/м3, а в районах размещения предприятий, в выбросах которых он содержится (цветная металлургия, ТЭЦ, работающие на угле и нефти, производство пластмасс и т.п.), и в промышленных городах – до 0,5 мкг/м3 (обычно 0,02–0,05 мкг/м3).

Около 52% кадмия попадает в окружающую среду при сжигании и переработке материалов, его содержащих, особенно изделий из пластмасс, куда он добавляется для прочности, и кадмиевых красителей.

Сжигание мазута и дизельного топлива является дополнительным источником кадмиевого загрязнения.

Таблица

ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ КАДМИЯ

Основные источники Cd

Вклад в общий выброс в %

Цинко-кадмиевые заводы

60

Медно-никелевые заводы

23

Сжигание топлива

10

Сжигание отходов

3

Прочие

4

Дым от сигарет тоже поставляет кадмий в окружающую среду, т.к. табак во время роста очень активно поглощает кадмий из почвы и в больших количествах накапливает его в листьях. В одной сигарете (около 1 г табака) содержится 1,2–2,5 мкг кадмия. Мировое производство табака составляет 5,7 млн т в год; при его выкуривании выделяется 6,8–14,2 т кадмия. При этом около 25% этого количества остается в организме курильщиков, а остальное попадает в окружающую среду.

Вблизи металлургических предприятий из-за оседания кадмия из атмосферы содержание его на поверхности почвы в 20-50 раз выше, чем на контрольных участках; в воздухе крупных промышленных городов концентрация кадмия достигает 15 ПДК. Загрязнение почвы кадмием сохраняется длительное время и после того, как этот металл перестает поступать вновь. До 70% попадающего в почву кадмия связывается с почвенными химическими комплексами, доступными для усвоения растениями. В зонах повышенного содержания кадмия в почве устанавливается 20-30 кратное увеличение его концентрации в наземных частях растений по сравнению с растениями незагрязненных территорий.

Факт переноса кадмия и свинца на большие расстояния воздушными массами подтверждается обнаружением этих металлов в образцах кернов льда из Гренландии.

Кадмий не подвергается разложению, и, однажды попав в окружающую среду, продолжает в ней циркулировать. Новые выбросы кадмия добавляются к уже содержащемуся в окружающей среде кадмию. Кадмий и соединения кадмия обладают относительной водорастворимостью, поэтому они более мобильны, например, в почве, как правило, отличаются большей биодоступностью и тенденцией к биологическому накоплению.

Кадмий широко распространен в окружающей среде. Его потребление возрастает и это вызывает рост загрязнения соединениями кадмия почвы, воды и воздуха. 77% кадмия в мире используется в никель-кадмиевых аккумуляторах, 11% - в пигментах, 8% - в красках, и остальные 4% - в различных областях. 

Антропогенная эмиссия кадмия в биосферу превышает природную в несколько раз. Например, в воздушную среду ежегодно поступает около 9000 т кадмия, причем 7700 т (т.е. более 85%) — в результате деятельности человека. Только в Балтийское море ежегодно попадает 200 т кадмия. Кадмий легко кумулируется многими организмами, в особенности бактериями и моллюсками, где уровни биоконцентрации достигают порядка нескольких тысяч. Наибольшее содержание кадмия обнаруживается преимущественно в почках, жабрах и печени гидробионтов, в почках, печени и скелете наземных видов. В растениях кадмий концентрируется, в основном, в корнях и в меньшей степени в листьях. В пресноводной среде кадмий большей частью поглощается за счет абсорбции или адсорбции непосредственно из воды, в то же время морские организмы, напротив, поглощают кадмий из пищи.

Свинец

В течение последних 70 лет одним из основных источников накопления в окружающей среде свинца с последующей интоксикацией живых организмов, в т.ч. и организма человека, в районах с интенсивным движением является автотранспорт, так как двигатели внутреннего сгорания, используют горючее с присадкой тетраэтилсвинца в качестве антидетонатора. Подсчитано, что в составе отработанных газов автотранспорта поступает в атмосферу ежегодно до 260 тыс. т свинца, а один автомобиль ежегодно выбрасывает в атмосферу в среднем 1 кг свинца в виде аэрозоля. В США более 90% антропогенного загрязнения свинцом приходится именно на автомобильный транспорт

Тетраэтилсвинец также поступает в природные воды, в связи с его использованием в качестве антидетонатора в моторном топливе водных транспортных средств, а также с поверхностным стоком с городских территорий. Данное вещество характеризуется высокой токсичностью и обладает кумулятивными свойствами.

Сжигание каменного угля поставляет в окружающую среду 27,5 — 35 тыс. т свинца, а в результате сжигания нефти и бензина почти 50% антропогенного выбросов приходится на свинец.

В результате работы металлургических предприятий на поверхность Земли поступает около 90 тыс. т свинца.

Источником поступления свинца в окружающую среду также являются предприятия металлургической и химической промышленности, которые выбрасывают в атмосферу наряду с другими загрязнителями, и оксиды свинца.

Кроме того, свинец в окружающую среду может поступать с промышленными и бытовыми отходами. К собственно бытовым источникам поступления свинца в ТБО следует отнести отработанные свинцовые аккумуляторные батареи, потерявшие потребительские свойства провода и кабели, лакокрасочные покрытия (особенно выпущенные в прошлые десятилетия), изделия из хрусталя, свинцовых стекол, глазированную керамику, паяные изделия, в том числе и консервные жестяные банки, некоторые резиновые изделия. В продуктах мусоропереработки содержание свинца превышает таковое в земной коре от сотен до тысяч раз, т. е. достигает 0,16-1,6% весовых.

Ионы свинца в количествах, значительно превышающих фоновые значения, находят в почве вокруг аэропортов

Существенными источниками загрязнения окружающей среды свинцом и его соединениями являются предприятия оборонной промышленности. Так, монтажно-паечные работы обусловливают эмиссию свинца и его неорганических соединений в приземный слой атмосферы в целом по России в объеме 1 т/год. Лакокрасочные, пропиточные, эмалировочные работы и работы с применением компаундов обусловливают эмиссию свинца и его неорганических соединений до 150 т/год без учета составов с высоким удельным содержанием свинца, но имеющих ограниченное применение. Поступление свинца в окружающую среду происходит также при производстве свинецсодержащих боеприпасов, нанесении свинцовых покрытий и других специальных работах

Ртуть

В мировой экономике ртуть используется: в аккумуляторах, при производстве хлора/щелочи, в мелкомасштабной добыче золота и серебра, зубной амальгаме, контрольно-измерительных приборах, электрических контрольных устройствах и выключателях, осветительных приборах и в других сферах.

Ртуть широко используется в электротехнической промышленности и приборостроении, на хлорных производствах, как легирующая добавка, теплоноситель, катализатор при синтезе пластмасс, в лабораторной и медицинской практике, сельском хозяйстве.

Основными источниками загрязнения окружающей среды ртутью являются: пирометаллургические процессы получения металла, сжигание органических видов топлива, сточные воды, производство цветных металлов, красок, фунгицидов и т.д.

Сжигание угля рассматривается сегодня в качестве крупнейшего отдельно взятого глобального источника выбросов ртути в атмосферу. Ртуть также попадает в воздух с выбросами металлургических заводов, из крематориев, производств ртутных элементов и хлора/щелочи, мусоросжигательных установок и других стационарных источников загрязнения.

Выбросы ртути в окружающую среду в результате деятельности человека весьма значительны. Общая (природная и антропогенная) эмиссия ртути в атмосферу составляет свыше 6000 т ежегодно, причем менее половины - 2500 т составляют поступления от естественных источников.

В поверхностные воды соединения ртути могут поступать в результате выщелачивания пород в районе ртутных месторождений и в процессе разложения водных организмов, накапливающих ртуть. Значительные количества поступают в водные объекты со сточными водами предприятий, производящих красители, пестициды, фармацевтические препараты, некоторые взрывчатые вещества. Тепловые электростанции, работающие на угле, выбрасывают в атмосферу значительные количества соединений ртути, которые в результате мокрых и сухих выпадений попадают в водные объекты.

Интенсивный кругооборот ртути и ее соединений обусловлен высокой летучестью, стойкостью, природной атомизацией, амальгамацией благородных металлов, способностью пребывать в различных фазовых состояниях, растворимостью в атмосферных осадках, способностью к абсорбции почвой и зелеными насаждениями

Одним из основных источников поступления ртути считают процесс ее испарения с поверхности земли (горные породы, Мировой океан). Но антропогенное поступление ртути в результате деятельности человека на порядок превышает ее природные поступления.

Накопление ртути растениями зависит от типа почвы . Наивысшие концентрации наблюдаются в корнях, встречаются перемещения в листья и стебли, а высшие споровые (мхи) впитывают ртуть из атмосферного воздуха.

Ртуть, которая поступает из техногенных источников, не образует своего “антропогенного” кругооборота, а входит в природный и (при условии интенсивного поступления) создает резкий дисбаланс между разными средами.

По такой схеме строятся КЭС без промежуточного перегрева и почти все ТЭЦ на докритические начальные параметры пара. По уровню начального давления различают ТЭС докритического давления, сверхкритического давления (СКД) и суперсверхкритических параметров (ССКП).
Природоохранные технологии на АЭС