При этом все же многое зависит от топлива, на котором работают ТЭС. Наибольшую угрозу в этом смысле представляют собой ТЭС, работающие на угле, которые занимают первое место по размерам выбросов золы, пыли, СО, СО2, NOx и др. Подсчитано, что одна угольная ТЭС мощностью 1 млн кВт выбрасывает в атмосферу за год 1 млн т СО2, 100 тыс. т SO2, 30 тыс. т NOx, а с ее сточными водами ежегодно поступают в водоемы десятки тонн органики, серной кислоты, хлоридов, фосфатов и сотни тонн взвешенных частиц. Все эти выбросы очень опасны для здоровья людей: они приводят к болезням сердца, эмфиземе, хроническому бронхиту, могут вызывать и раковые заболевания. Если учесть, что подобная ТЭС работает несколько десятилетий, то ее воздействие вполне можно сравнить с действием вулкана с тем отличием, что выбросы ТЭС не единовременны, а постоянны. Станции, работающие на мазуте, дают меньше вредных выбросов, а работающие на природном газе – еще на порядок меньше.
Атомную энергетику еще недавно характеризовали как самую экологически чистую. Действительно, при нормальной работе АЭС вероятность опасного радиоактивного загрязнения окружающей среды сравнительно невелика. Американскими специалистами в 1970-х гг. были проведены расчеты, согласно которым эта опасность была оценена так: один раз в миллион лет! Однако действительность опровергла подобные расчеты, о чем свидетельствуют аварии на АЭС, имевшие место и в Великобритании, и в США, и в СССР, кульминацией которых стала катастрофа на Чернобыльской АЭС в 1986 г. Она показала, к каким огромным материальным убыткам и к какой долговременной угрозе для здоровья населения может привести авария одного атомного реактора (который, впрочем, содержит в 1000 раз больше радиоактивного материала, чем атомная бомба, сброшенная в 1945 г. на Хиросиму).
Однако экологическую характеристику атомной энергетики было бы неправильно давать только на основе работы АЭС и даже случающихся на них время от времени нештатных ситуаций. При оценке ее возможных отрицательных воздействий на окружающую среду нужно учитывать все стадии ядерного топливного цикла (ЯТЦ), который включает добычу урановой руды и ее переработку в урановые концентраты; обогащение урана; изготовление тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов); выработку электрической и тепловой энергии на АЭС и АСТ (атомных станциях теплоснабжения); регенерацию отработанного ядерного топлива на радиохимических заводах; хранение, транспортирование и захоронение отходов; демонтаж атомных реакторов.
Опыт мировой атомной энергетики показывает, что при переработке ТВЭЛов образуется значительно больше жидких, твердых и газообразных радиоактивных отходов, чем непосредственно при работе АЭС. Еще более сложна проблема хранения, отработки и захоронения отходов – как слабо– и среднеактивных, так и в особенности высокоактивных. По оценке экспертов, к 2000 г. в мире уже накоплено более 200 тыс. т отработанного ядерного топлива (ОЯТ), которое представляет собой самый высокоактивный и опасный радиационный материал. С его утилизацией и регенерацией связано множество проблем. Неудивительно, что радиохимические заводы относят к числу наиболее экологически опасных.
Наконец, нельзя не учитывать и того, что АЭС рассчитаны примерно на 30 лет работы, после чего необходим их сложный и дорогостоящий демонтаж. Согласно данным Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), уже к 2000 г. нужно было вывести из эксплуатации более 60 действующих атомных реакторов на АЭС и 250 исследовательских реакторов. А до 2020 г. во всем мире предстоит снять с эксплуатации более 200 энергоблоков. Это значит, что придется захоранивать еще сотни тысяч тонн радиоактивных отходов. Следовательно, в перспективе спектр природоохранных проблем, связанных с атомной энергетикой, будет только расширяться.
Что касается гидроэлектростанций, то еще не так давно при их экологической характеристике акцент делали почти исключительно на словах «чистота» и «безвредность» (для окружающей среды). Действительно, в отличие от ТЭС и АЭС, ГЭС не загрязняют ни воздушный, ни водный бассейны. Однако сооружение их водохранилищ, особенно крупных, влечет за собой и некоторые негативные последствия. К ним относятся: затопление и изъятие из хозяйственного оборота земельных угодий; изменение гидрологического режима на прилегающих территориях, связанное в первую очередь с подъемом уровня грунтовых вод; изменение микроклимата; подтопление и разрушение берегов; активизация сейсмических явлений в горных районах. И это не говоря уже об опасности аварий на плотинах, которые вызывают залповые сбросы воды, и отрицательном влиянии плотин на рыбное хозяйство.
Наиболее яркий пример такого рода – создание крупных гидротехнических сооружений в бывшем СССР. Обычно с гордостью писали о том, что в стране создано более 4000 водохранилищ, что среди них 234 крупных, емкостью более 100 млн м3 каждое; в их числе самое крупное в мире долинное водохранилище – Братское, такие водохранилища, как Красноярское, Самарское, Рыбинское и др. Однако крупные водохранилища оказывают на окружающую среду и значительное отрицательное влияние. По данным А. Б. Авакяна, всего водохранилищами ГЭС в бывшем СССР было затоплено 8 млн га, в том числе 3 млн га сельскохозяйственных угодий, 3 млн га лесов и кустарников, 2 млн га прочих земель. Затоплению, подтоплению и переселению подверглись 160 городов, поселков городского типа и около 5000 сел и деревень. (Можно вспомнить повесть В. Распутина «Прощание с Матёрой».) Всего же из мест затопления пришлось переселить 1,1 млн человек, не считая тех, кто «добровольно» покинул родные места в результате ухудшения качества жизни. Сооружение плотин на равнинных реках приводит и к другим нарушениям экологического равновесия – способствует необратимым изменениям климата, почв, флоры и фауны, создает трудности для речного транспорта, лесосплава.
Горнодобывающая промышленность наиболее отрицательно воздействует на земельные (почвенные) ресурсы, да и шире – на литосферу. Но она влияет также на водную оболочку и атмосферу, а следовательно, на весь природный комплекс. Проявляется такое воздействие в разных формах: в нарушении земель в результате оседания поверхности; в загрязнении почв и горных пород, в изменении режима поверхностных и подземных вод и их химического состава; в запылении атмосферы.
При этом отдельные подотрасли горнодобывающей промышленности имеют свою специфику. Подземный (шахтный) способ добычи и скважинный способ с применением подземного выщелачивания в наибольшей мере сказываются на оседании земной поверхности, открытый (карьерный) способ ведет к изъятию земель и изменению водного режима, а также химического состава вод, к заболачиванию, образованию оползней, да и к загрязнению воздуха. Считается, что суммарный экологический ущерб от открытого способа добычи примерно в 10 раз больше, чем от подземного. К этому нужно добавить, что морская добыча нефти и газа на шельфе почти неизбежно приводит к загрязнению морских вод. За период эксплуатации одной буровой скважины в водную среду попадают десятки и даже сотни тонн нефти, буровых растворов и буровых выработок в виде песка, глины, других пород.
И все-таки наиболее велико воздействие горнодобывающей промышленности непосредственно на поверхность Земли, причем по двум направлениям. Во-первых, это изъятие из земной коры все больших объемов полезных ископаемых. Во-вторых, это возвращение в литосферу огромной, причем все время возрастающей массы твердых отходов, измеряемой уже десятками и сотнями миллионов тонн в год. В качестве конкретного примера такого рода нередко приводят о. Науру в Тихом океане. Здесь уже много десятилетий ведут добычу фосфоритов, в результате чего вся небольшая территория (20 км2) этого поистине «острова невезения» ныне занята карьерами и отвалами, так что пригодной для обитания человека остается только узкая прибрежная полоска земли.
Загрязнение окружающей среды связано и с обрабатывающей промышленностью. Она в основном воздействует на атмосферу и гидросферу. Это относится и к отраслям ее «нижних этажей» – черной и цветной металлургии, нефтеперерабатывающей, лесной, промышленности строительных материалов, и к отраслям «верхних этажей» – машиностроительной, химической и нефтехимической, пищевой промышленности. При этом каждая из них имеет свои особенности.
Черная металлургия – один из крупнейших загрязнителей окружающей среды твердыми, жидкими и газообразными отходами. При этом коксохимическое производство в наибольшей мере загрязняет воздушный бассейн сероуглеродом, углеводородами, цианидом, аммиаком, агломерационное – оксидом углерода и сернистым газом, доменное – пылевидными частицами, мартеновское – оксидами азота. Поэтому металлургические комбинаты полного цикла в районах своего размещения, как правило, выступают в роли главных загрязнителей атмосферы; примеры такого рода демонстрируют Россия, Украина, страны Западной Европы, Япония, Китай, Индия, США. Содержание канцерогенов в воздухе прилегающих к таким комбинатам районов обычно в семь-восемь раз выше, чем в удаленных от них. Сходное воздействие на окружающую среду оказывает и цветная металлургия. С той лишь разницей, что, перерабатывая гораздо более бедное сырье, она дает намного больше газообразных, жидких и твердых отходов из расчета на единицу продукции. Неудивительно, что места размещения крупных предприятий этой отрасли нередко являют собой зоны экологического бедствия.
Для химической промышленности характерно наибольшее разнообразие выбросов: сернокислотное производство «специализируется» на сернистом ангидриде, производство азотных удобрений – на оксидах азота, азотной кислоте, фосфорных – на фторе и его соединениях, производство соляной и серной кислот – на хлоре и его соединениях, производство продуктов органической химии – на углероде и его оксидах. С работой нефтеперегонных заводов связаны выбросы в атмосферу углеводородов, сернистых и азотистых соединений, фенолов.