10 воздействий угля, его добычи и электростанций на окружающую среду

Уголь является наиболее распространенным источником топлива, которое относительно недорого производить и преобразовывать в полезную энергию. Он также является самым популярным, на его долю приходится почти 40 процентов от общего объема производства электроэнергии в мире.  

Однако воздействие угля на окружающую среду было выявлено и связано с его добычей и использованием.

Уголь образуется из доисторической растительности, накопившейся около 300 миллионов лет назад, когда большая часть поверхности Земли была покрыта болотами. По мере того как растения и деревья в этих болотистых районах начали отмирать, их остатки опускались в болотистую почву, образуя в конечном итоге плотный материал, называемый торфом.

Со временем над торфом скопились слои отложений и почвы. Сочетание тепла от ядра Земли и давления горных пород и отложений привело к образованию богатого углеродом угля.

Использование угля можно проследить примерно до 50 г. н.э. из пепла в римских руинах в Британии. Есть также свидетельства того, что греки использовали уголь в качестве топлива в 4 веке. Однако экстенсивная добыча угля в Великобритании началась только в 13 веке.

Добыча угля сопряжена со значительными экологическими последствиями. Она может потребовать удаления огромных объемов плодородного слоя почвы, что приведет к эрозии, потере среды обитания и загрязнению окружающей среды.

Добыча угля вызывает кислые шахтные стоки, в результате чего тяжелые металлы растворяются и просачиваются в грунтовые и поверхностные воды. Работники угольных шахт также иногда сталкиваются с серьезными проблемами со здоровьем, в том числе с заболеваниями легких из-за длительного воздействия угольной пыли в шахтах.

Однако экологи и ученые предприняли серьезные усилия для разработки более экологичного способа добычи и использования угля.

Что такое Уголь?

Уголь — это осадочная органическая горная порода, состоящая в основном из углерода, водорода и кислорода, которая легко воспламеняется. Он встречается почти во всех странах мира, преимущественно в местах, где доисторические леса и болота существовали до того, как были погребены и сжаты в течение миллионов лет.

Он черный или коричневато-черный и имеет состав, состоящий более чем на 50 процентов по весу и более чем на 70 процентов по объему из углеродистого материала, который можно сжигать в качестве топлива и использовать для выработки электроэнергии.

Уголь образуется из растительных остатков, которые были уплотнены, затвердели, химически изменены и метаморфизованы под воздействием тепла и давления в течение геологического времени.

Интересно, что уголь является крупнейшим в мире источником энергии для производства электроэнергии и самым распространенным ископаемым топливом в Соединенных Штатах. Поскольку для образования угля требуются миллионы лет, а его запасы ограничены, это невозобновляемый ресурс.

Уголь существует в подземных образованиях, называемых «угольными пластами» или «угольными пластами». Угольный пласт может иметь толщину до 30 метров (90 футов) и простираться на 1,500 километров (920 миль).

Угольные пласты есть на всех континентах. Самые большие запасы угля находятся в США, России, Китае, Австралии и Индии.

Уголь, как невозобновляемое ископаемое топливо, сжигается и используется для выработки электроэнергии. Однако методы добычи и сжигания опасны как для горняков, так и для окружающей среды.

В этой статье мы рассмотрим влияние угля, добычи угля и угольных электростанций на окружающую среду.

Воздействие угля на окружающую среду

1. Изменение климата

Уголь является самым распространенным ископаемым топливом в мире, но его сжигание и использование связаны со значительным воздействием на окружающую среду.

Изменение климата — это самое серьезное, долгосрочное и глобальное последствие использования угля. В химическом отношении уголь состоит в основном из углерода, который при сжигании реагирует с кислородом в воздухе, образуя углекислый газ — газ, удерживающий тепло. При попадании в атмосферу углекислый газ действует как одеяло, нагревая Землю выше нормальных значений.

К числу последствий глобального потепления относятся засуха, повышение уровня моря, наводнения, экстремальные погодные явления и исчезновение видов. Серьезность этих последствий напрямую связана с количеством выбрасываемого нами углекислого газа, в том числе и угольными электростанциями.

В Соединенных Штатах на уголь приходится примерно четверть всех выбросов углерода, связанных с энергетикой.

2. Загрязнение воздуха

Загрязнение воздуха от угольных электростанций связано с астмой, раком, заболеваниями сердца и легких, неврологическими проблемами и другими серьезными последствиями для окружающей среды и здоровья населения.

Когда уголь сжигается, он выделяет несколько переносимых по воздуху токсинов и загрязняющих веществ. К ним относятся ртуть, свинец, диоксид серы, оксиды азота, твердые частицы и различные другие тяжелые металлы. Последствия для здоровья могут варьироваться от астмы и затрудненного дыхания до повреждения головного мозга, проблем с сердцем, рака, неврологических расстройств и преждевременной смерти.

Хотя ограничения, установленные Агентством по охране окружающей среды (EPA), помогли предотвратить некоторые из этих выбросов, на многих заводах не установлены необходимые средства контроля загрязнения. Будущее этих средств защиты остается неясным.

Воздействие добычи угля

3. Загрязнение воды

Загрязнение воды углем включает в себя негативные последствия для здоровья и окружающей среды, связанные с добычей, переработкой, сжиганием и хранением отходов угля.

В процессе добычи угля выделяется угольный шлам. Угольный шлам, также известный как шлам, представляет собой жидкие угольные отходы, образующиеся при промывке угля. Обычно его утилизируют в водохранилищах, расположенных рядом с угольными шахтами, но в некоторых случаях его закачивают непосредственно в заброшенные подземные шахты.

Поскольку угольный шлам содержит токсины, утечки или разливы могут представлять опасность для подземных и поверхностных вод. Минералы из потревоженной земли могут просачиваться в грунтовые воды и загрязнять водные пути химическими веществами, опасными для нашего здоровья.

Примером может служить дренаж кислотных шахт. Кислотный шахтный дренаж (AMD) относится к оттоку кислой воды из угольных шахт или металлургических шахт, часто заброшенных шахт, где при добыче руды или угля обнажаются породы, содержащие серосодержащий минерал пирит.  

Кислая вода может вытекать из заброшенных угольных шахт. Горнодобывающая промышленность обнажила породы, содержащие серосодержащий минерал пирит. Этот минерал реагирует с воздухом и водой с образованием серной кислоты.

Во время дождя разбавленная кислота попадает в реки и ручьи и даже может просачиваться в подземные источники воды.

Озера, реки, ручьи и источники питьевой воды находятся под сильным воздействием угольных шахт и электростанций.

4. Разрушение ландшафтов и мест обитания

Открытая добыча полезных ископаемых, также известная как разработка месторождений открытым способом, предполагает снятие земли и горных пород для доступа к расположенному под ними углю.

Если гора окажется на пути угольного пласта внутри, она будет взорвана или сровнена с землей, оставив ландшафт с шрамами и нарушив экосистемы и среду обитания диких животных.

5. Глобальное потепление

Статистика показывает, что выбросы метана при добыче угля составляют около 10 процентов от общего объема выбросов метана (CH₄) в США _, мощного газа, вызывающего глобальное потепление.

Выбросы шахтного метана от подземных горных работ часто улавливаются и используются в качестве городского топлива, химического сырья, автомобильного топлива и промышленного топлива, но очень редко улавливается все. Метан менее распространен в атмосфере по сравнению с углекислым газом, но он в 20 раз более мощный парниковый газ.

Газ метан, который встречается в угольных месторождениях, может взорваться, если он сконцентрируется в подземных шахтах. Этот метан угольных пластов должен быть удален из шахт, чтобы сделать шахты более безопасными для работы. Некоторые шахты улавливают, используют или продают метан угольных пластов, извлекаемый в результате их деятельности.

6. Обезлесение и эрозия

Согласно исследованию 2010 года, добыча полезных ископаемых на вершинах гор уничтожила 6.8% лесов Аппалачей.

В рамках процесса расчистки пути для угольной шахты деревья вырубают или сжигают, растения вырывают с корнем и соскребают верхний слой почвы. Это разрушает землю (ее нельзя больше использовать для посадки сельскохозяйственных культур) и подвержено эрозии почвы.

Разрыхленный верхний слой почвы может быть смыт дождем, а наносы попадают в реки, ручьи и водотоки. Ниже по течению они могут убить рыбу и растения, а также заблокировать русла рек, что приведет к наводнениям.

7. Воздействие на здоровье человека

Токсины и канцерогены тяжелых металлов выбрасываются в атмосферу и водоемы при добыче и переработке угля, вызывая травмы и гибель рабочих, добывающих уголь; и близлежащее население общин внутри.

Опасности для здоровья, связанные с вдыханием угольной пыли, могут привести к черной болезни легких, сердечно-легочным заболеваниям, гипертонии, ХОБЛ и заболеваниям почек. Больше всего пострадали шахтеры и жители близлежащих городов.

Воздействие угольных электростанций

8. Потеря водных ресурсов

Вода используется теплоэлектростанциями (угольными, газовыми и ядерными) для производства электроэнергии путем преобразования воды в пар высокого давления для привода турбин. По оценкам, производство электроэнергии уступает только сельскому хозяйству, являясь крупнейшим бытовым потребителем воды.

Пройдя этот цикл, пар охлаждается и конденсируется обратно в воду, при этом в некоторых технологиях для охлаждения пара используется вода, что увеличивает потребление воды на заводе.

На угольных электростанциях вода также используется для очистки и обработки самого топлива. Например, по оценкам Геологической службы США, в 195 году теплоэлектростанции забирали 2000 миллиардов галлонов воды в день, из которых 136 миллиардов галлонов приходилось на пресную воду.

9. Загрязнение воздуха

По данным Союза обеспокоенных ученых, в среднем за год типичная угольная электростанция мощностью 500 мегаватт производит в атмосферу 3.7 миллиона тонн углекислого газа (CO₂ ₎ , что эквивалентно вырубке 161 миллиона деревьев;

Загрязнение CO₂ является одним _из основных факторов глобального потепления и изменения климата; 2 10,000 тонн диоксида серы (SO₂ ₎ вызывают кислотные дожди и образуют мелкие частицы в воздухе, которые могут вызывать повреждение легких, болезни сердца и другие заболевания; 2 10,200 тонн оксидов азота (NOx) эквивалентны полумиллиону современных автомобилей.

NOx приводит к образованию смога, который воспаляет легочную ткань и повышает восприимчивость к респираторным заболеваниям, 500 тонн мелких частиц в воздухе, которые могут вызвать бронхит, снижение функции легких, увеличение количества госпитализаций и неотложной помощи, а также преждевременную смерть, 220 тонн углеводороды, способствующие образованию смога, 720 тонн угарного газа (СО).

Это вызывает головные боли и создает дополнительную нагрузку на людей с сердечными заболеваниями из-за других токсичных тяжелых металлов, таких как ртуть, мышьяк, кадмий и уран, которые выделяются в тревожных количествах, что также приводит к раку и некоторым неврологическим расстройствам у людей.

10. Тепловое загрязнение

Термическое загрязнение – это ухудшение качества воды в результате любого процесса, который изменяет температуру воды в окружающей среде. Распространенной причиной теплового загрязнения является использование воды в качестве теплоносителя электростанциями и промышленными предприятиями.

Когда вода, используемая в качестве хладагента, возвращается в естественную среду при более высокой температуре, изменение температуры влияет на организмы, уменьшая поступление кислорода и влияя на состав экосистемы.

Заключение

Ведутся исследования для решения проблем, с которыми сталкивается наша окружающая среда в связи с добычей и использованием угля.

Как и в случае с выбросами CO₂ _, для решения этой проблемы был предложен метод «улавливания углерода», который отделяет CO₂ от источников выбросов и извлекает его в концентрированном потоке. Затем CO₂ можно закачать под землю для постоянного хранения, или «секвестрации».

Повторное использование и переработка также могут снизить воздействие производства и использования угля на окружающую среду. Земля, которая ранее использовалась для добычи угля, может быть рекультивирована и использована для строительства аэропортов, свалок и полей для гольфа.

Отходы, улавливаемые скрубберами, можно использовать для производства таких продуктов, как цемент и синтетический гипс для стеновых плит.

Что касается промышленности, то несколько угольных предприятий нашли несколько способов снижения содержания серы и других примесей в угле. Эти отрасли также нашли более эффективные способы очистки угля после его добычи, и некоторые потребители угля используют уголь с низким содержанием серы.

RЕКОМЕНДАЦИИ

• 10 лучших природных ресурсов Белиза и их использование
  .
• 8 Воздействие добычи алмазов на окружающую среду
  .
• 3 Воздействие опреснения на окружающую среду
  .
• 9 Воздействие производства цемента на окружающую среду
  .
• 10 основных воздействий строительства на окружающую среду - отрицательное и положительное
  .