Автореферат: Оптимизация инженерно-экологических изысканий в зонах техногенного воздействия тепловых электростанций

86

На правах рукописи

Специальность 25.00.36 - Геоэкология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

ОПТИМИЗАЦИЯ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ В ЗОНАХ ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Брюхань Андрей Федорович

МОСКВА - 2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном строительном университете.

Научный руководитель:	доктор технических наук, профессор, академик РАЕН Потапов Александр Дмитриевич
Официальные оппоненты:	доктор технических наук, профессор Алексеев Евгений Валерьевич
	кандидат геолого-минералогических наук, доцент Хилимонюк Ванда Здиславовна
Ведущая организация:	ГОУ ВПО Московский государственный областной университет

Защита состоится 25 сентября 2008 г. в 14⁰⁰ часов на заседании диссертационного совета Д 212.138.07 при ГОУ ВПО Московском государственном строительном университете по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, зал заседаний Ученого совета. Тел./факс (495)188-15-87.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московского государственного строительного университета.

Автореферат разослан “__” августа 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор Боровков В.С.

Актуальность темы исследования. В законе РФ “Об охране окружающей среды” 2002 г. сформулированы основные принципы охраны окружающей среды при осуществлении хозяйственной деятельности. Исходя из положений этого закона, а также из положений “Экологической доктрины России”, тепловая энергетика, наряду с другими отраслями народного хозяйства должна отвечать определенным природоохранным целям. Эти цели обязывают проектно-изыскательские, строительные и эксплуатирующие организации руководствоваться концепцией рационального использования природных ресурсов с учетом законов природы, потенциальными возможностями окружающей среды, необходимостью воспроизводства природных ресурсов и недопущения необратимых последствий для окружающей среды и здоровья человека.

Основа современной цивилизации связана с наличием природных энергетических ресурсов и вырабатываемой из этих ресурсов энергии, в том числе и ее самого технологичного вида - электроэнергии. Основная роль в производстве электроэнергии в нашей стране, объединенной в крупнейшую в мире энергосистему, принадлежит тепловой энергетике. Последняя также играет ведущую роль в производстве электроэнергии в мировом масштабе.

Наряду с огромной социальной и экономической ролью тепловых электростанций (ТЭС) в обеспечении страны электроэнергией они создают серьезные экологические проблемы из-за неизбежного масштабного загрязнения и техногенных нагрузок на природную среду. Именно тепловая энергетика является отраслью, вносящей наибольший вклад в загрязнение природной среды в масштабе страны. При этом воздействие ТЭС на природную среду и человека носит многофакторный характер и включает загрязнение воздушного бассейна, поверхностных вод, почв, геологической среды, а также тепловое, радиационное, акустическое, электромагнитное загрязнение. Кроме того, ТЭС создают серьезные проблемы, связанные со складированием золошлаковых отходов (ЗШО).

Загрязнение природной среды, вызываемое ТЭС, приводит к очевидным социальным проблемам, и в первую очередь, к нарушениям здоровья и повышенному риску преждевременной смерти населения, проживающего вблизи ТЭС, а также к деградации биоты. Кроме того, строительство и эксплуатация ТЭС связаны с изъятием природных ресурсов (земель сельскохозяйственного назначения, лесов, чистой воды, полезных ископаемых и пр.). Сокращается многообразие животного и растительного сообщества, уменьшается рекреационный потенциал. Совокупность перечисленных негативных факторов сказывается на качестве жизни населения.

Зону техногенного воздействия (ЗТВ) ТЭС, характеризуемую горизонтальными масштабами, составляющими в равнинной части России несколько десятков километров, можно интерпретировать как биотоп - территорию с более или менее однородными условиями, заселенную характерным для конкретной местности сообществом живых организмов. Совокупность биотопа и ТЭС составляет природно-техногенную систему (ПТС).

Исследование природных условий территорий размещения ТЭС для обеспечения экологичности их работы предусмотрено процедурой инженерно-экологических изысканий. Необходимо отметить, что инженерно-экологические изыскания являются новым самостоятельным видом инженерных изысканий, регламентируемым действующими нормативно-техническими документами. До введения в действие этих документов изучение экологических условий территорий размещения ТЭС проводилось обычно в рамках других видов инженерных изысканий либо в процессе специальных научных исследований. В действующих ведомственных строительных нормах теплоэнергетической отрасли инженерно-экологические изыскания не предусмотрены вовсе.

К настоящему времени все еще не просматривается оживления в изыскательской деятельности отрасли. В 2002-2006 гг. введено в лишь 6 новых единиц генерирующих мощностей, в том числе, 4 на действующих объектах (Северо-Западной ТЭЦ, Тюменской ТЭЦ-1, Нижневартовской ГРЭС, Ивановской ТЭЦ-2), пущены в эксплуатацию Сочинская и Калининградская ТЭЦ. Инженерно-экологические изыскания на большинстве из перечисленных объектов проводились по сокращенной программе.

Следствием указанных обстоятельств явилось то, что научно-исследовательскими и изыскательскими организациями не наработано сколь-нибудь серьезного опыта в практике проведения инженерно-экологических изысканий для объектов теплоэнергетики. Можно перечислить лишь несколько площадок ТЭС, на которых проводились полноценные инженерно-экологические изыскания: площадка Сочинской ТЭЦ, а также (при участии автора) территория золоотвала № 4^** Далее - золоотвал. Черепетской ГРЭС, площадка Мордовской ГРЭС, участок склада сухой золы ТЭЦ-22.

В то же время, повышение уровня экологизации промышленного производства, и, в частности, производства электроэнергии, декларируемое на всех уровнях государственного и отраслевого управления, не может быть достигнуто без детального изучения экологического состояния природной среды, адекватный учет которого необходим при разработке проектных решений инженерной защиты окружающей среды и природоохранных мероприятий. Попытка сокращения объемов инженерно-экологических изыскательских работ неизбежно скажется в конечном счете не только на уровне экологической безопасности, качестве жизни населения и общей стоимости строительства, но и создаст серьезные проблемы для собственника проектируемого объекта в его взаимодействиях с природоохранными регулирующими органами.

ТЭС являются опасными загрязнителями и их совокупное воздействие на человека и окружающую среду весьма масштабно. Наибольший вклад в общее загрязнение биотопов вносят загрязнение атмосферного воздуха, сточных вод и ЗШО. Перечисленные факторы определяют высокие уровни техногенных нагрузок на окружающую природную среду. Это обстоятельство вынуждает проводить детальное изучение соответствующих природных и техногенных условий и их учет при выполнении предпроектных и проектных работ, строительстве и эксплуатации ТЭС.

Учет природных и техногенных условий территорий размещения объектов необходим, в частности, для разработки экологически безопасных промышленных технологий очистки дымовых газов, сточных вод, складирования и утилизации ЗШО, защиты от физических воздействий. Важным моментом в разработке проектных решений по защите окружающей среды является установление системы приоритетов по учету различных факторов негативных воздействий ТЭС. Ранжирование таких приоритетов позволяет, с одной стороны, оптимизировать процесс производства инженерно-экологических изысканий, а с другой стороны - процесс проектирования ТЭС.

Таким образом, концептуально актуальность настоящего исследования определяется:

ролью влияния ТЭС на многофакторное загрязнение природной среды в зоне техногенного воздействия ТЭС;

экологическими и социальными проблемами, связанными с локальным загрязнением природной среды от воздействий ТЭС;

необходимостью комплексной оценки геоэкологического состояния биотопов “природно-техногенная система - ТЭС” (ПТС-ТЭС) на стадиях подготовки предпроектной документации и разработки проектов строительства объектов ТЭС.

Объект исследования - биотопы ПТС-ТЭС на примере территорий размещения золоотвала Черепетской ГРЭС, площадки Мордовской ГРЭС, склада сухой золы ТЭЦ-22, площадок мобильных пиковых газотурбинных электростанций (МПГТЭС) в Московском регионе.

Предмет исследования - комплексная геоэкологическая характеристика компонентов природной среды, определяющая состояние биотопов ПТС-ТЭС.

Цель работы состоит в комплексном исследовании геоэкологического состояния биотопов ПТС-ТЭС и разработке схемы оптимизации процесса инженерно-экологических изысканий и экологического проектирования ТЭС.

Методика исследования построена на анализе фондовых и литературных данных, проведении полевых инженерно-экологических изыскательских работ, выполнении лабораторных исследований, обработке и анализе их результатов.

Основные положения, выносимые на защиту:

комплексная геоэкологическая характеристика территорий размещения объектов тепловой энергетики (Черепетской ГРЭС, Мордовской ГРЭС, ТЭЦ-22);

определение зоны техногенного воздействия ТЭС;

прогноз изменений геоэкологического состояния биотопов ПТС-ТЭС в процессе строительства и эксплуатации ТЭС;

схема ранжирования факторов воздействий ТЭС на человека и окружающую природную среду;

обоснование экологичности проекта размещения МПГТЭС в Московском регионе при подготовке материалов по оценке их воздействия на окружающую среду (ОВОС) и материалов раздела проекта “Охрана окружающей среды” (ООС).

Обоснованность и достоверность результатов, полученных в работе, подтверждается:

анализом и сопоставлением результатов с используемыми фондовыми и литературными данными, а также с данными по объектам-аналогам;

использованием современных теоретических и прикладных разработок в области инженерных изысканий и натурных геоэкологических исследований.

Научная новизна. Работа содержит ряд новых научных результатов. Наиболее значительные из них заключаются в том, что:

получены результаты по масштабной геоэкологической оценке состояния биотопов ПТС-ТЭС для территорий размещения крупных объектов тепловой энергетики (Черепетской ГРЭС, Мордовской ГРЭС, ТЭЦ-22);

обосновано задание территорий геоэкологических исследований в практике проведения инженерно-экологических изысканий с учетом уточнения понятия зоны техногенного воздействия ТЭС;

выполнено детальное исследование химических и физических свойств ЗШО Черепетской ГРЭС, обосновывающее возможность экологически безопасного практического использования ЗШО при производстве строительных материалов;

выполнен прогноз изменений компонентов природной среды в результате строительства и эксплуатации ТЭС;

разработана схема ранжирования факторов воздействий ТЭС на человека и окружающую природную среду, позволяющая оптимизировать процесс производства инженерно-экологических изысканий и экологического проектирования;

выполнено экологическое обоснование предпроектной и проектной документации для строительства МПГТЭС в Московском регионе.

Практическое значение и внедрение результатов исследования. Результаты работы использованы в разработке проекта расширения емкости золоотвала Черепетской ГРЭС, проектов строительства склада сухой золы ТЭЦ-22, МПГТЭС “Пушкино” и МПГТЭС “Рублево”, а также в принятии решения о строительстве Мордовской ГРЭС.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на VI Международной научно-практической конференции “Проблемы энергосбережения и экологии в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах” (Пенза, 2005), III Денисовских чтениях (Москва, 2005), V Международной научно-практической конференции “Экология и безопасность жизнедеятельности” (Пенза, 2005), IV Международной (IX Межвузовской) научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов “Строительство - формирование среды жизнедеятельности” (Москва, 2006)^*

*	Доклад отмечен Почетной грамотой конференции.
**	Доклад отмечен Почетной грамотой Уфимского государственного авиационного техни-ческого университета.

, IV Международной научно-технической конференции “Наука, образование, производство в решении экологических проблем” (Уфа, 2007). Полностью работа докладывалась на заседании кафедры инженерной геологии и геоэкологии МГСУ в апреле 2008 г.