Тема: Хімія і стан навколишнього середовища.

Безпечне використання атомної енергії.

План:

1.Забруднення навколишнього середовища.

2. Безпечне використання атомної енергії.

 

Теоретичні відомості

Найбільший - «внесок» в забруднення навколишнього середовища вносять теплові електростанції, металургійні й хімічні заводи. На частку теплових електростанцій припадає 35% сумарного забруднення води і 46% повітря. Вони викидають сполуки Сульфур, Карбон, та Нітроген, споживають велику кількість води: для утримання однієї кВт-години електроенергії теплові електростанції витрачають близько 3 л води (атомні - ще більше: 6-8 л). Стічні води теплових електростанці забруднені й мають високу температуру, що стає причиною не тільки хімічного, а й теплового забруднення.
Металургійні підприємства відрізняються високим споживанням ресурсів і великою кількістю відходів, серед яких пил, оксид вуглецю, сірчаний газ, коксовий газ, фенол, сірководень, вуглеводні (в тому числі бевдопирен). Металургійна промисловість споживає багато води, яка забруднюється в процесі виробництва.
Різноманітними видами виробництва характеризується хімічна промисловість. Найбільш небезпечними є виробництво аміаку, кислот, анілінових фарб, фосфорних добрив, хлору, пестицидів, синтетичного каучуку, каустичної соди, ртуті, карбіду кальцію, фтору.
Сильно забруднюють атмосферу автомобілі. Автомобільний транспорт (в світі налічується більше 600 млн автомобілів) дає 70-90% забруднень у містах. Якщо врахувати, що в містах мешкає більше половини населення Землі, то стане зрозумілим вирішальне значення автотранспорту щодо безпосереднього впливу на людей.
У викидних газах автомобілів переважають оксид вуглецю, диоксид азоту, свинець, токсичні вуглеводні (бензол, толуол, ксилол та ін.). Взаємодія вуглеводнів та оксидів азоту при високій температурі призводить до утворення озону (О₃). Якщо в шарі атмосфери на висоті 25 км достатньо високий вміст озону необхідний для захисту органічного життя від жорсткого ультрафіолетового випромінювання, то біля земної поверхні підвищений вміст озону викликає пригнічення рослинності, подразнення дихальних шляхів й ураження легень.

Значне забруднення дає целюлозно-паперова промисловість. За об'ємом забруднених стоків вона посідає перше місце (більше 15%). У стічних водах підприємств цієї промисловості налічується більше 500 компонентів, причому ГДК визначені лише для 55. Найбільшу небезпеку становлять сполуки сірки та хлору, розчинена органіка.
Досить значна кількість забруднювальних речовин потрапляє в природне середовище в процесі сільськогосподарської діяльності. Найбільших збитків завдає застосування пестицидів - щорічно в світі їх використовують 4 млн т, але врешті-решт лише один їх відсоток досягає мети, тобто впливає безпосередньо на шкідників сільськогосподарських культур. Решта впливає на інші організми, вимивається в ґрунти та водоймища, розвіюється вітром. Ефективність застосування пестицидів постійно знижується через звикання до них шкідників, тому, щоб досягнути попередніх результатів, необхідна все більша їх кількість. При розкладанні пестицидів в ґрунті, воді, рослинах часто утворюються більш стійкі і токсичні метаболіти. Щорічно в світі стається 0,5 млн випадків отруєння пестицидами.
Значне забруднення ґрунтів, а як наслідок сільськогосподарських культур, пов'язане з використанням мінеральних добрив. Щорічно в світі на поля вноситься 400-500 млн т мінеральних добрив.
Сильнодіючими отруйними речовинами називаються хімічні сполуки, які в певних кількостях, що перевищують ГДК, негативно впливають на людей, сільськогосподарських тварин, рослини та викликають у них ураження різного ступеня.
Сильнодіючі отруйні речовини можуть бути елементами технологічного процесу (аміак, хлор, сірчана й азотна кислоти, фтористий водень та інші) і можуть утворюватись при пожежах на об'єктах народного господарства (чадний газ, оксиди азоту та сірки, хлористий водень).
На території України знаходиться 877 хімічно небезпечних об'єктів та 287 000 об'єктів використовують у своєму виробництві сильнодіючі отруйні речовини або їх похідні (у 140 містах та 46 населених пунктах). Нарощення хімічного виробництва призвело також до зростання кількості промислових відходів, які становлять небезпеку для навколишнього середовища і людей.
Розвиток людського суспільства нерозривно пов’язаний з використанням природних ресурсів нашої планети, з споживанням різних видів енергії в всезростаючих масштабах. Усі здобутки сучасної цивілізації – величезна різноманітність товарів, різний за швидкістю і комфортом транспорт, космічні польоти і т.д. - можливі завдяки тій величезній кількості штучної енергії, яку виробляє людство. В основі виробництва теплової та електричної енергії лежить процессспалювання копалин енергоресурсів –вугілля, нафти, газу.

Масштаб добутку та витрачання копалин енергоресурсів, металів, споживання води, повітря для виробництва необхідної людству кількості енергії величезний, а запаси ресурсів, обмежений. Особливо гостро стоїть проблема швидкого вичерпування запасів органічних природних енергоресурсів, так як більшість ресурсів не відновлюється, по крайній мірі, в помітній кількості.

В історії людства не було наукової події, більш видатної за своїми наслідками, ніж відкриття ділення ядер урану. Цей винахід прибавив до запасів енергетичних копалин палива істотний вклад ядерного палива. Запаси урану у земній корі оцінюються величезним числом 10¹⁴ тонн. Але основна маса цього багатства знаходиться у розсіяному стані – у гранітах, базальтах.

У водах світового океану кількість урану досягає 4*10⁹ тонн. Але багатих родовищ урану, де добуток був би недорогим, відомо порівняно небагато.

Тому масу ресурсів урану, котру можна здобути при сучасній технології та при помірних цінах, оцінюють у 10⁸ тонн. Людина отримала у своє

розпорядження величезну, ні з чим незрівнянну силу, нове могутнє джерело

енергії, закладене в ядрах атомів, - ядерну енергію.

Науково - технічний прогрес визначається розвитком енергетики країни.

Енергетика - найважливіша галузь народного господарства, яка охоплює

енергетичні ресурси, вироблення, перетворення, передачу та використання

різноманітних видів енергії. Це основа економіки країни.

До складу енергетичної галузі України входять 5 атомних електричних станцій (АЕС) встановленою потужністю 12.818 млн. КВт, 8 гідроелектростанцій (ГЕС) встановленою потужністю 4.7 млн. КВт, теплові електростанції (ТЕС), встановленою потужністю 36.5 млн. КВт, а також системоутворююча та розподільча мережі довжиною понад 1 млн. км.

Всі електростанції України діляться на 4 види:

-теплові електростанції, які працюють на твердому, рідкому та газоподібному

паливі.

-гідравлічні, які використовують гідроресурси та поділяються на

гідроелектростанції, гідростимуляційні та припливні;

- атомні, які в виді палива використовують збагачений уран або інші

радіоактивні елементи;

-електростанції, які використовують нетрадиційні джерела енергії. Серед них

перспективними є вітрові та сонячні.

В структурі виробництва електроенергії ТЕС складає 40,9%, ГЕС - 10,7%, АЕС - 45,4%, 3% електроенергії вироблено іншими малими станціями.

До складу енергетичної галузі України входять 5 атомних електростанцій

(АЕС) встановленою потужністю 12.818 млн. КВт:

- Запорізька АЕС;

- Рівненська АЕС;

- Чорнобильська АЕС;

- Хмельницька АЕС;

- Південно – Українська АЕС.

Під тиском суспільства зупинено будівництво Кримської, Чигиринської,

Харківської АЕС та Одеської ТЕЦ;

На 5 атомних станціях України знаходиться 17 енергоблоків, у т.ч.:

- діючих - 14;

- знятих з експлуатації - 2 (№ 1, 2 Чорнобильської АЕС);

- зруйнований -1 (внаслідок аварії 4 блок ЧАЕС).

Розвиток атомної енергетики за останні роки значно забарився. Головна причина - широко розповсюджене переконання в „шкідливості” атомної енергетики, сумніви в можливостях досягнення припустимого рівня безпеки АЕС на базі сучасної технології.

Великий вплив на відношення людства до атомної енергетики завдали аварії на атомних електростанціях, особливо аварія на 4-му блоці Чорнобильської АЕС, яка сталася 26 квітня 1986р. Під впливом цієї аварії в деяких країнах

піднялась широка хвиля суспільного опору використанню атомних електростанцій, викликана страхами про небезпеку впливу атомної радіації на навколишнє середовище і населення.

Після цих подій різко зросла інтенсивність наукових досліджень в області

забезпечення безпеки об’єктів атомної енергетики. Однак, велика кількість

досліджень проблем безпеки АЕС хоч і виявили недоліки, упущення, навіть

помилки в мірах забезпечення безпеки АЕС, лише підтвердили впевненість

спеціалістів в тому, що високий рівень безпеки АЕС може бути досягнуто на основі сучасних знань та технологій.

Все в світі складається з молекул, які представляють собою складні комплекси взаємодіючих атомів. Молекули це найменші частки речовини, які зберігають його властивості. В склад молекул входять атоми різних хімічних елементів.

Атомні електростанції - це основа ядерної енергетики, які використовують

ядерну енергію для цілей електрифікації і теплофікації. Для здійснення

ланцюгової ядерної реакції використовують складні технічні прилади -

ядерні (атомні) реактори.

Теоретично ядерна енергія близька до ідеальної. Вона ефективна і недорога. У добу, коли нафтові запаси обмежені, атомна енергетика забезпечує незалежність тієї чи іншої країни від країн - експортерів нафти. Проте найпалкіші прихильники ядерної енергетики визнають, що з її виробництвом пов’язано чимало проблем.

Проблема 1. Під час роботи реакторів в паливних стрижнях

накопичуються радіоактивні відходи.

Існує проблема могильників, де поховані радіоактивні речовини, дамб, які

повинні захищати річки і водойми від радіаційного забруднення.

Високорадіоактивні відходи неможливо знищити: їх треба ізолювати від

навколишнього середовища на десятки тисяч років – лише тоді вони стануть

нешкідливі. Але ми не знаємо як це зробити. Людське суспільство ще не

існувало десятки тисяч років. Тому необхідно створити систему знешкодження ядерних відходів, яка була б незалежна від людини. Досі жоден технічний процес ніколи не був безпомилковим і вічним, а саме це й потрібно для ізоляції ядерних матеріалів.

Поки що більшість відходів ядерного палива “тимчасово” зберігають в

облицьованих сталевими плитами басейнах біля атомних електростанцій, і

небезпека забруднення навколишнього середовища дедалі зростає. Тепер у всьому світі працює приблизно чотириста атомних реакторів, а системи тривалого зберігання ядерних відходів не існує. Люди, відповідальні за ядерні програми,вірять що нарешті буде створено довічно закриту систему. Але таку систему треба ще створити.

Проблема 2. Крім проблеми ядерних відходів, існує ще набагато поважніша проблема, а саме: проблема витоку радіації

з ядерного реактора. Ядерний реактор через цілу низку причин не може вибухнути, як ядерна бомба. Однак один середній реактор містить у собі таку кількість радіоактивних матеріалів, яка в тисячу разів перевищує кількість радіоактивних матеріалів, вивільнених над Хіросімою, отже вивільнення навіть незначної частині цих матеріалів може завдати великої шкоди і людині, і навколишньому середовищу. Щоб відвернути таку небезпеку, реактори обладнають оболонкою з нержавіючої сталі, а довкола тієї оболонки будують міцні залізобетонні споруди.

І все ж сильні вибухи пари або дія зовнішніх сил (вибухи бомб, урагани) можуть за екстремальних обставин призвести до аварії, незважаючи на зазначені запобіжні засоби.

Радіація нечутна, невидима й немає запаху. Вона неприступна для наших органів чуття, а якби й фіксувалася ними, то людина однаково беззахисна перед нею.

Радіація може вражати людський організм трьома способами: 1) зовнішньою

дією; 2) внутрішньою - через органи травлення, якщо туди з їжею чи водою потрапляє радіоактивний пил; 3) внутрішньою дією через легені, якщо людина вдихає цей пил.

Шкода, якої радіація завдає людському організмові, може бути двох типів.

Перший є наслідком ураження високою дозою радіації великої кількості клітин організму. В цьому разі тяжкі пошкодження живої тканини й ознаки променевої хвороби виявляються протягом кількох днів. Якщо організм зазнав надто великої шкоди, людина помирає. Ступінь хвороби залежить від рівня радіації та спроможності організму протидіяти радіації. Другий тип радіаційного ураження має тривалий характер і настає внаслідок пошкодження окремої клітини. Пошкоджена клітина може вижити і залишається в „сонному” стані багато років, однак це вже не та клітина, що була доти, - вона цілковито переінакшена. І згодом починають розвиватися генетичні мутації та рак.

Атомна енергія невблаганна: вона не прощає помилок.

Проблема 3. Могутність сучасної цивілізації постійно зростає, а наука і техніка відкривають дедалі нові горизонти для її розвитку. Важко навіть уявити, яким було б наше життя без сучасних наукових знань, та інженерної майстерності. Однак могутність цивілізації не лише дала людям блага, а й створила смертельну загрозу для всього роду homo sapiens. Про неї люди збагнули, мабуть, після винаходу атомної зброї. Адже виробництво ядерної енергії виросло з виробництва ядерної зброї. З багатьох поглядів ядерна зброя і ядерні реактори дуже подібні. Чорнобиль є суворим нагадуванням про те.

Одна з небезпек ядерної енергетики полягає в тому, що технологію і сировину мирних атомних програм можна використати для створення ядерної зброї. Державна безпека в абсолютному значенні цього слова більше не існує. Цінамиру в ядерну добу - це повсякчасна загроза ядерної війни. Ми захищаємо себе за допомогою стратегії залякування, що ґрунтується на можливості взаємознищення, ми ставимо мир у залежність від зброї, яку всі сторонни бояться застосовувати, бо вона страшенно небезпечна. Тим часом загроза знищення людства зростає у міру того, як ядерна зброя поширюється на всій земній кулі. Крім того, існує можливість випадкового вибуху, коли навіть одна країна має бойові ядерні заряди. Неполадки та аварії трапляються.

Проблема 4. Забруднення навколишнього середовища в результаті техногенних викидів. У результаті техногенних викидів щільність радіоактивного забруднення ґрунтів і води зросла. Спостерігається незворотній процес безперервного розповзання радіонуклідного забруднення. Раніше чи пізніше воно проникає скрізь. Вода здійснює невпинний круговорот через океани, хмари і дощі, через листя рослин та кровоносні судини тварин і людей. Атмосферні гази пронизують усі форми життя. Ґрунт покриває тонким шаром-плівкою кам’яний скелет Землі й одночасно є минулим і майбутнім життям. Вода, суша, повітря, живі рослини й тварини (і ми там) - все перебуває у постійному обміні компонентами. Викиди не повинні перевищувати обсягу, який може засвоїти, переробити біосфера без шкоди для себе. Отже, забруднення біосфери є найважливішою проблемою тому, що її вирішення є також вирішенням інших проблем - енергії, ресурсів, питної води та ін.

Забруднення території України радіоактивними викидами при катастрофі на ЧАЕС не має аналогів ні за масштабами, ні за глибиною екологічних, соціальних і економічних наслідків. Внаслідок аварії було забруднено близько 12 млн. га, з них 8,4 млн.га с/г угідь.

Проблема 5. Необхідність створення санітарної зони.

В період експлуатації АЕС, а також після виробітки її ресурсу (через 20-30років експлуатації АЕС) навколо АЕС і могильників потрібно створювати санітарну зону, що приведе до безповоротного знищення більших площин земель, придатних для господарчої діяльності людини.

Проблема 6. „ Людський” фактор. Виробництво атомної енергії потребує надзвичайно високої кваліфікації персоналу, що обслуговує атомні реактори.

Використання персоналу високої кваліфікації дозволить майже уникнути помилок, що можуть привести до аварії. “Майже” - тому, що люди втомлюються, іноді в них поганий настрій: діючи бездумно, вони припускаються помилок, а це може привести до катастрофи.

Можливість вивільнення радіоактивного матеріалу робить атомну електростанцію надзвичайно спокусливою для диверсій і зовнішнього нападу. Тому атомні електростанції потребують значної охорони.

Проблема 7. Практично всі блоки (крім блока № 6 Запорізької АЕС) підлягають реконструкції, так як 7 блоків АЕС з 14 експлуатуютьсявже більш 15 років. Необхідно збільшувати об’єм та якість технічногообслуговування, ремонтів та робіт по діагностуванню обладнання. Є необхідність виконання робіт по модернізації існуючих и створенню додаткових систем безпеки.

Проблема 8. Чорнобильська проблема.

Чорнобильська АЕС являє собою об’єкт атомної енергетики, до складу якої входять

обладнання, будови та споруди, які безпосередньо зв’язані з виробітком

електроенергії. В його склад входять:

- енергоблок № 1, зупинений у 1996 році у зв’язку з постановою уряду

України;

- енергоблок № 2, зупинений в жовтні 1991 року в зв’язку з займанням

турбогенератора;

- енергоблок № 3, якій знаходився в режимі експлуатації до 2000року;

- енергоблок № 4, на якому в 1986 році сталася аварія з повним

зруйнуванням активної зони, на якому виконанні першочергові заходи для

зменшення наслідків аварії та продовжуються роботи по забезпеченню контролю

його стану, ядерної та радіаційної безпеки;

- енергоблоки № 5 та № 6 з незавершеним будівництвом відповідно з

рішенням о припиненні будівних робіт, прийнятим після аварії 1986 року;

- сховище рідких та твердих радіоактивних відходів і відпрацьованого ядерного палива та інші споруди.

Чорнобильська проблема потребує виконання наступних задач:

- зачинення ЧАЕС-3 зі зняттям з експлуатації блоків №1, 2, 3;

- перетворення об’єкта "Укриття" в екологічно безпечну систему;

- створення централізованого сховища відпрацьованого ядерного палива;

- створення заводу по переробці та зберіганню радіоактивних відходів.

Розвиток людського суспільства нерозривно пов’язаний з споживанням різних видів енергії. Сьогодні гостро стоїть проблема швидкого вичерпування запасів природних енергоресурсів –вугілля, нафти, газу.

Теоретично ядерна енергія близька до ідеальної. Вона ефективна і недорога.

Проте з виробництвом ядерної енергії пов’язано чимало проблем.

Використання будь якого виду енергії доводиться оплачувати грошима, людським життям, забрудненням навколишнього середовища. Не існує якогось універсального виду енергії, також не можна відмовитися від одного виду енергії, не замінивши його іншими видами. Доводиться балансувати між вигодами й ризиком, і проблеми ядерної енергетики повинні розв’язуватися саме в цьому контексті.

Атомні станції не повинні чинити надмірних постійно діючих або аварійних

теплових, хімічних, радіаційних та інших впливів на навколишнє середовище, так як це загрожує рівновазі всієї планети. Небезпеки, які спричиняються розщепленням атома, випливають з фундаментальних законів фізики, тому, можливо, проблем пов’язаних з ними, ніколи не вдасться розв’язати. Але хочеться вірити в людський розум, в те, що на основі сучасних та майбутніх знань людство вирішить проблему безпечного використання атому, і тоді воно назавжди буде забезпечено енергією.

Завдання для самоконтролю:

1.Які види забруднення навколишнього середовища ви заєте?

2. Чи безпечне використання атомної енергії?

3.Чорнобильська проблема.

Рекомендована література:

1. В.П.Басов.Хімія:Навчальний посібник:К.:Каравела,Львів,2003 р.- ст.254-257.

2. Н.М.Буринська. Основи загальної хімії, 11клас:Підручник з поглибл. Вивченням хімії.-Київ;Ірпінь:ВТФ «Перун»,1997.- ст.163-169.

3.Е.В.Соботович. «Ядерна енергетика та навколишнє середовище», 2000р.

4.О.В. Яцик. «Екологічна безпека в Україні», 2001 р.

5.«Основи безпеки та життєдіяльності». Підручник. - К., 2000р.

6.Туринська Н.В. «Хімія». - К., 2000р.

7.Матеріали з Інтернету.

Розділ ІІІ.