Аналіз впливу енергетичної галузі на стан атмосферного повітря Черкаської області

Abstract

Мельниченко О.О. Аналіз впливу енергетичної галузі на стан атмосферного повітря Черкаської області

Актуальність теми. Енергетична галузь є однією з основних джерел забруднення повітряного басейну викидами, що надходять до атмосферного повітря від роботи паливовикористовуючого обладнання. Основними наслідками екологічного впливу електроенергетичних об’єктів на довкілля в першу чергу є забруднення атмосферного повітря шкідливими речовинами, зокрема діоксидом сульфуру, оксидами нітрогену, твердими частками і важкими металами. Викиди парникових газів, що включають вуглекислий газ, метан та оксид нітрогену, сприяють глобальним змінам клімату. Однією із фундаментальних ланок забезпечення України електроенергією є теплові електростанції (ТЕЦ), що виробляють близько 60 – 70 % електричної енергії. Проте діяльність ТЕЦ негативно впливає на всі компоненти довкілля, зокрема атмосферне повітря, водні ресурси та ґрунти. Негативний вплив ТЕЦ на стан довкілля є досить складним, оскільки включає як забруднення атмосферного повітря газовими й аерозольними викидами, так і викиди теплової енергії в навколишнє середовище та забруднення ґрунтових вод. ТЕЦ викидають у атмосферу близько 30% загального обсягу всіх забруднюючих речовин від промислових підприємств різних галузей народного господарства, що в свою чергу порушують рівновагу природного середовища як в локальному та регіональному, так і глобальному масштабах. В зв’язку з цим проблеми досліджень впливу ТЕЦ як на стан навколишнього природного середовища так і стан захворюваності населення, є досить актуальними. Мета роботи: проаналізувати вплив енергетичної галузі на стан атмосферного повітря Черкаської області на прикладі Черкаська ТЕЦ ПрАТ «Черкаське хімволокно». Завдання роботи: проаналізувати структуру виробництва та використання енергії Черкаської області; дослідити вплив підприємств енергетичної галузі на стан навколишнього середовища області на прикладі Черкаська ТЕЦ ПрАТ «Черкаське хімволокно»; надати картографічне зонування території м. Черкаси за показником сумарного екологічного навантаження за допомогою програмного пакету SURFER; надати рекомендації щодо покращення стану атмосферного повітря області. Об’єкт дослідження: атмосферне повітря м. Черкаси та області. Пpeдмeт дocліджeння: аналітичні дані про стан, динаміку основних викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря м. Черкаси та області та основних джерел забруднення атмосферного повітря. Методи дослідження: теоретичний аналіз статистичних даних; аналітична обробка даних за допомогою ПК. Результати дослідження. Розташована в місті Черкаси Черкаська ТЕЦ ПрАТ «Черкаське хімволокно» за кількістю викидів залишається основним забруднювачем повітряного басейну не лише району, а й області твердими та газоподібними речовинами. Найбільш вагомими серед викидiв забруднюючих речовин i парникових газiв до атмосферного повiтря при роботi теплових електростанцiй, що спалюють органiчне паливо, є викиди оксидiв сульфуру, нітрогену, карбону i важких металів, зокрема миш'яку, кадмiю, хрому, мiдi, ртуті, нiкелю, свинцю, селену, цинку та в разi використання мазуту – ванадiю. Менш вагомими є викиди неметанових летких органiчних сполук, метану CH4, оксиду нітрогену N2О, оксиду карбону СО й амiаку NH3. В 2021 р. індекс забруднення атмосфери міста Черкаси, для розрахунку якого використовувались 5 найбільш пріоритетних домішок, таких як пил (3 клас небезпеки), діоксид нітрогену (3 клас небезпеки), аміак (4 клас небезпеки), формальдегід (2 клас небезпеки) та оксид нітрогену (3 клас небезпеки)) становив 7,36, що вважається високим рівнем забруднення атмосферного повітря (при ІЗА від 7 до 13). Картографічне зонування території міста за показником сумарного екологічного навантаження, який є індикатором аеротехногенного забруднення ландшафтів, виконане з використанням програмного пакету SURFER, свідчить, що місто зазнає значного аерогенного навантаження, розповсюдження аеротехногенного забруднення від південної промислової агломерації сягає значної відстані і за радіусом дії охоплює всю територію міста. Зменшенню антропогенного навантаження на навколишнє природне середовище сприятимуть можливе за рахунок розширення обсягів використання нетрадиційних та відновлювальних джерел енергії, до яких відноситься вітрова, сонячна енергія та біопаливо. Наукова новизна: проведено докладне аналітичне дослідження динаміки викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря Черкаської області підприємствами постачання електроенергії та динаміки комплексного індексу забруднення атмосфери, який показав, що за останні роки спостерігається тенденція стрімкого росту цього показника. За допомогою моделі картографічного зонування території міста за показником сумарного екологічного навантаження, який є індикатором аеротехногенного забруднення ландшафтів, виконане з використанням програмного пакету SURFER, визначено, що місто зазнає значного аерогенного навантаження, розповсюдження аеротехногенного забруднення від південної промислової агломерації сягає значної відстані і за радіусом дії охоплює всю територію міста. Теоретичне і практичне значення: отримані результати дослідження дозволяють оцінити рівень забруднення атмосферного повітря м. Черкаси та Черкаської області за впливом енергетичної галузі, спрогнозувати екологічні ризики цього впливу на здоров’я населення та біорізноманіття; розробити пропозиції щодо поліпшення стану атмосферного повітря області. Структура та обсяг роботи. Кваліфікаційна робота магістра складається зі вступу, анотації, двох розділів, висновків, переліку посилань (30 джерел), графічної документації до кваліфікаційної роботи магістра, додатків. Повний обсяг роботи – 63 сторінки друкованого тексту, основна частина – 33 сторінки.

Melnychenko O. Analysis of the impact of the energy sector on the state of atmospheric air in Cherkasy region Actuality of theme. The energy sector is one of the main sources of air pollution due to emissions from fuel-consuming equipment. The main environmental impacts of electric power facilities are primarily air pollution with harmful substances, including sulfur dioxide, nitrogen oxides, particulate matter and heavy metals. Greenhouse gas emissions, including carbon dioxide, methane and nitrogen oxide, contribute to global climate change. Thermal power plants (TPPs) are one of the fundamental links in Ukraine's electricity supply, producing about 60-70% of electricity. However, TPPs have a negative impact on all components of the environment, including air, water and soil. The negative environmental impact of TPPs is quite complex, as it includes both air pollution from gas and aerosol emissions and heat energy emissions and groundwater pollution. TPPs plants emit about 30% of the total amount of all pollutants from industrial enterprises in various sectors of the economy, which in turn disrupt the balance of the natural environment on both local, regional and global scales. In this regard, the problems of studying the impact of TPPs plants on both the state of the environment and the state of morbidity of the population are quite relevant. The purpose of the work: to analyze the impact of the energy sector on the state of atmospheric air in Cherkasy region on the example of Cherkasy TPPs «Cherkasy Chemical Fiber». The task of the work: to analyze the structure of energy production and use in Cherkasy region; to study the impact of energy enterprises on the state of the region's environment on the example of Cherkasy TPPs «Cherkasy Chemical Fiber»; to provide cartographic zoning of the territory of Cherkasy city in terms of the total environmental load using the SURFER software package; to provide recommendations for improving the state of the region's atmospheric air. The object of study: atmospheric air of Cherkasy and the region. The subject of research: analytical data on the state, dynamics of the main emissions of pollutants into the atmospheric air of the city of Cherkasy and the region and the main sources of atmospheric air pollution. Research methods: theoretical analysis of statistical data; analytical processing of data using a PC. Results of the research. The Cherkasy TPPs «Cherkasy Chemical Fiber» remains the main polluter of the air basin not only in the district but also in the region in terms of solid and gaseous substances. The most significant emissions of pollutants and greenhouse gases into the atmosphere from fossil fuel-fired thermal power plants are sulfur oxides, nitrogen, carbon and heavy metals, including arsenic, cadmium, chromium, copper, mercury, nickel, lead, selenium, zinc and, in the case of fuel oil, vanadium. Less significant are emissions of non-methane volatile organic compounds, methane CH4, nitrogen oxide N2O, carbon monoxide CO and ammonia NH3. In 2021, the air pollution index of Cherkasy city, which was calculated using the 5 highest priority impurities, such as dust (hazard class 3), nitrogen dioxide (hazard class 3), ammonia (hazard class 4), formaldehyde (hazard class 2) and nitrogen oxide (hazard class 3), was 7.36, which is considered a high level of air pollution (with an AQI of 7 to 13). The cartographic zoning of the city's territory by the indicator of total environmental load, which is an indicator of aerotechnogenic pollution of landscapes, performed using the SURFER software package, shows that the city is subject to a significant aerogenic load, the spread of aerotechnogenic pollution from the southern industrial agglomeration reaches a considerable distance and covers the entire territory of the city. Reducing the anthropogenic burden on the environment will be facilitated by expanding the use of unconventional and renewable energy sources, including wind, solar and biofuels. Scientific novelty: conducted a detailed analytical study of the dynamics of pollutant emissions into the air of Cherkasy region by electricity supply companies and the dynamics of the integrated air pollution index, which showed that in recent years there has been a trend of rapid growth of this indicator. Using the model of cartographic zoning of the city's territory based on the indicator of total environmental load, which is an indicator of aerotechnological pollution of landscapes, performed using the SURFER software package, it was determined that the city is subject to a significant aerogenic load, the spread of aerotechnological pollution from the southern industrial agglomeration reaches a considerable distance and covers the entire territory of the city. Theoretical and practical significance: the results of the study make it possible to assess the level of air pollution in Cherkasy and Cherkasy region due to the impact of the energy sector, to predict the environmental risks of this impact on public health and biodiversity, and to develop proposals for improving the state of the region's air. Structure and scope of work. The master's thesis consists of an introduction, an abstract, two sections, conclusions, a list of references (30 sources), graphic documentation for the master's thesis, appendices. The full volume of the work is 63 pages of printed text, the main part is 33 pages.