Skażenia radioaktywne środowiska w wyniku pracy konwencjonalnych elektrowni węglowych

Człowiek wprowadził i wprowadza do środowiska nowe, sztuczne źródła promieniowania, a produkcja i użytkowanie substancji promieniotwórczych powodują skażenia środowiska. To cena postępu, jaką płacimy wszyscy...

Elektrownia paliwowa dysponująca mocą 1000 MW wydala ok. sto tys. Razy więcej substancji radioaktywnych niż analogiczna elektrownia atomowa, przyczyną takiego stanu jest fakt, iż w paliwie jakim jest węgiel znajduje się pewna ilość pierwiastków i związków radioaktywnych, w tym uranu i toru. Podczas spalania zostają one wyrzucone w atmosferę. Gdyby można było skoncentrować i wykorzystać to paliwo, byłaby to niemała korzyść – elektrownie węglowe na świecie wyrzucają rocznie w atmosferę 37 300 ton uranu i toru.
Pierwiastki radioaktywne to pierwiastki chemiczne, których wszystkie izotopy są promieniotwórcze. Są to: technet, promet, polon oraz wszystkie pierwiastki położone w układzie okresowym za polonem. Pierwiastki promieniotwórcze położone za uranem noszą nazwę pierwiastków transuranowych lub transuranów, które są jednocześnie aktynowcami (aktynowce mają liczbę atomową od 89 do 103, transuranowce mają liczbę atomową większą niż 92, aktynowce o liczbie atomowej mniejszej niż 92 są nazywane cisuranowcami, a o liczbie większej od 95 – kiurowcami). Z pierwiastków radioaktywnych występujących w przyrodzie tylko uran U, tor Th i protaktyn Pa, mają izotopy o długim czasie życia, porównywalnym z geologicznym wiekiem Ziemi (wskutek czego nie zdążyły się rozpaść) – są więc jedynymi pierwotnymi pierwiastkami promieniotwórczymi, to znaczy takimi, które istnieją na Ziemi od chwili jej powstania. Śladowe ilości neptunu Np., czy plutonu Pu spotyka się w niektórych minerałach uranu, gdzie tworzą się pod wpływem neutronów promieniowania kosmicznego. Inne pierwiastki promieniotwórcze powstają w wyniku przemiany pierwiastków radioaktywnych pierwotnych lub zostały otrzymane sztucznie w reakcjach jądrowych, tak jak np. technet, promet oraz transurany, czyli: ameryk, kiur, berkel, kaliforn, ajnsztajn, ferm, mendelew, nobel, lorens. Pierwiastki promieniotwórcze dzielą się na: pierwiastki naturalne, występujące w przyrodzie, tak jak: aktyn, astat, frans, neptun, polon, pluton, radon, rad, protaktyn, tor, uran i pierwiastki sztuczne, nie występujące w przyrodzie, jak np. ajnsztajn, ameryk, kiur, lorens, berkel, ferm, kaliforn, mendelew, nobel, promet, technet i pierwiastki: 104, 105, 106, 107.

Tor – symbol Th (z łac. Thorium) jest aktynowcem z III grupy układu okresowego. Jest to pierwiastek radioaktywny o bardzo długim okresie połowicznego rozpadu – rzędu 10 mln lat, wykazujący podobieństwo do pierwiastków podgrupy w IV grupie, o własnościach zasadowych (liczba atomowa 90, masa atomowa 232,0381). Tor ma liczbę masową najtrwalszego izotopu 232, a znanych jest 25 izotopów toru. Tor jest srebrzystobiałym metalem, dość miękkim i ciągliwym o temperaturze topnienia 1750º C – jest trudno topliwy, temperaturze wrzenia ok. 4790º C i gęstości 11,72 g/cm³. Jest metalem ciężkim o ciężarze właściwym 11,3. W związkach chemicznych występuje na +3 i +4 stopniu utlenienia. Jest odporny na działanie czynników atmosferycznych i kwasów. W temperaturze pokojowej wchodzi w reakcję tylko z fluorem. Spalany w tlenie tworzy dwutlenek toru ThO2. Silnie ogrzany reaguje bezpośrednio z fluorowcami, siarką i azotem. W wysokich temperaturach reaguje z tlenem, wodorem, azotem (Th3N4), chlorem, kwasem siarkowym, wrzącą wodą, chlorowodorem, siarką (ThS), fluorem, węglem (ThC2), krzemem, borem. W stężonym kwasie azotowym tor ulega pasywacji, nie reaguje z alkaliami, z metalami tworzy stopy i związki między metaliczne, znane są związki kompleksowe toru, np. ThF6 ²־. Do najważniejszych związków należą: łatwo rozpuszczalne w wodzie sole, takie jak czterochlorek toru ThCl4, siarczan torowy Th(SO4)2 i azotan torowy Th(NO3)4 oraz Th(OH)4, Th(PO4)4.
W przyrodzie występuje w postaci rzadko spotykanych minerałów: torytu ThSiO4 (występujący w rejonie Oslo w Norwegii); torianitu (Th,U)O2 (występujący w Cejlonie), oraz w postaci domieszki izomorficznej, np. w monacycie CePO4 (złoża brazylijskie), cyrkonie, apatycie. Jest najbardziej rozpowszechnionym w przyrodzie pierwiastkiem promieniotwórczym. Metaliczny tor otrzymuje się przez redukcję ThCl4 magnezem lub ThO2 wapniem albo przez elektrolizę stopionego ThCl4.
Metaliczny tor stosuje się do powlekania drucików wolframowych w lampach elektronowych i jako adsorbent gazów w aparatach wysokopróżniowych. Stosowany do produkcji anod w lampach rentgenowskich, osłon ochronnych prętów uranowych w reaktorach, tygli laboratoryjnych do pracy w wysokiej temperaturze oraz jako dodatek do stopów magnezu. Izotop 232 Th jest wykorzystywany jako paliwo w tzw. reaktorach powielających do otrzymywania 233U (materiał rozczepialny). Szersze zastosowanie ma dwutlenek toru, który służy jako katalizator w procesie otrzymania syntetycznej benzyny w technologii organicznej i do wyrobu siatek żaroodpornych Auera – wykonywanych w 99% z dwutlenku toru i w 1% z dwutlenku ceru, rozżarzających się w płomieniu gazowym i dających intensywne, białe światło. Tor stosowany jest także w komórkach fotoelektrycznych, lampach radiowych i do produkcji materiałów ceramicznych.
Tor rozpoczyna jeden z naturalnych szeregów promieniotwórczych (szereg torowy). Ten pierwiastek chemiczny odkrył w 1828 roku szwedzki chemik i mineralog Jons Jacob Berzelius.

Uran – symbol U (z łac. uranium) jest promieniotwórczym pierwiastkiem chemicznym podgrupy w III grupie układu okresowego, należący do aktynowców, o bardzo długim okresie połowicznego rozpadu rzędu 1 mld lat, wykazujący podobieństwo chemiczne do chromowców. Liczba atomowa wynosi 92 (najwyższa wśród pierwiastków występujących w przyrodzie), a masa atomowa 238,029. Jest to pierwiastek o właściwościach amfoterycznych czyli dany pierwiastek ma zdolność do wykazywania zarówno charakteru kwasowego, jak i zasadowego. W związkach trój-, cztero-, pięcio- (pięciotlenek uranu U2O5) i sześciowartościowych. Uran jest metalem srebrzystobiałym, niezbyt twardym, o temperaturze topnienia 1132º C i temperaturze wrzenia 3818º C oraz ciężarze właściwym 18,7 (metal ciężki).Jego gęstość wynosi 19,07 g/cm³. Tworzy trzy odmiany alotropowe. Sproszkowany ma własności piroforyczne. W związkach chemicznych występuje na +2, +3, +4, +5 i +6 stopniu utlenienia. Na powietrzu ulega utlenieniu, rozpuszczalny w kwasach. Znanych jest 21 izotopów uranu, najdłużej życiowy jest 238U o okresie półrozpadu
T1/2=4,47·109 lat.
W przyrodzie istnieje ok. 100 minerałów uranu, z których tylko 10 ma znaczenie praktyczne. Najważniejszym minerałem uranu jest blenda uranowa – smolista (z której jest otrzymany). Inne minerały to m.in.: karnotyt K2(UO2)2·(V2O8)·3H2O, łyszczki uranowe, autunit, tiujamunit, uraninit, torbenit Cu(UO2)2(PO4)2·12H2O; minerały torowe oraz monacyt. Największe złoża rud uranu znajdują się w: Kongo (Katanga), Północnej Kanadzie, USA (Utah, Kolorado), w Jachimowie, Turkiestanie, Tiuji Mujun.
Związki uranu są trujące. W temperaturze pokojowej roztwarza się w kwasie solnym. Na gorąco reaguje z tlenem (U3O8), wodorem (UH3), fluorem (UF6). Łatwo sublimuje (czyli przechodzi za stanu stałego bezpośrednio w stan gazowy – parę) parą wodną, kwasem azotowym, fluorowodorem, stopionymi alkaliami, siarką. W wysokich temperaturach wchodzi w reakcję z azotem, węglem, krzemem, borem, chlorem, kwasem siarkowym.
Do najważniejszych związków należą również: UO, UO2, UO3, UO2(OH)2, UO2(CH3COO)2·2H2O, UO2(NO3)2·6H2O, UO2HPO4·4H2O, U(OH)4, UCl4, uraniany, np. K2UO4, Na2U2O7. Izotopy ²³ U, ²³³U mogą być użyte jako paliwo jądrowe. Metaliczny uran o dużej czystości znajduje zastosowanie w reaktorach jądrowych do otrzymania energii jądrowej. Związki uranu stosowane są w przemyśle ceramicznym i szklarskim, fotografice, technologii chemicznej. Uran został odkryty w 1789 roku przez niemieckiego chemika i aptekarza Martina Klaprotha.

Do atmosfery dostają się zanieczyszczenia pochodzące z licznych zakładów przemysłowych, w tym elektrowni kondensacyjnych, elektrociepłowni i kotłowni, oraz ze zmotoryzowanego transportu i innych źródeł będących następstwem działalności ludzkiej. Wszystkie te zanieczyszczenia nazywa się antropogennymi w odróżnieniu od zanieczyszczeń wydzielających się ze źródeł naturalnych. Źródłami naturalnymi są: wulkany, pustynie, pożary lasów i stepów, erozja gleb i skał, przemiany fizyczno-chemiczne (cząstki utworzone z zanieczyszczeń gazowych powstałych w wyniku rozkładu substancji organicznych). W tablicy 5.1 zestawiono dane obrazujące ilości niektórych zanieczyszczeń naturalnych i antropogennych dostających się do atmosfery.
W połowie lat siedemdziesiątych podstawową częścią zanieczyszczeń antropogennych emitowały urządzenia zestawione w tablicy 5.2. Dominujący wpływ na powstawanie zanieczyszczeń ma spalanie paliw mineralnych, zwłaszcza w elektrowniach. Udział poszczególnych dziedzin gospodarki w ogólnym bilansie zanieczyszczeń atmosfery nie jest stały, ponieważ zależy nie tylko od tempa rozwoju, ale także od stosowanych metod ograniczania wydzielających się zanieczyszczeń.
W wyniku całkowitego spalenia paliwa mineralnego w komorze paleniskowej kotła energetycznego powstają spaliny zawierające: dwutlenek węgla (CO2), parę wodną (H2O), N2 + NOX, dwutlenek siarki (SO2), trójtlenek siarki (SO3) oraz popiół. Ze składników tych są toksyczne: SO2, SO3, NOX oraz częściowo popiół (pył); ten ostatni – ze względu na zawartość w nim takich pierwiastków, jak kadm, ołów czy arsen. Przy wysokiej temperaturze w jądrze płomienia komory paleniskowej zachodzi częściowe utlenienie azotu z powietrza i azotu z paliwa, a w jego wyniku tworzenie się tlenków azotu. W przypadku niezupełnego spalania występują: tlenek węgla (CO), sadza oraz rakotwórczy benzo-α-piren. Produkty niezupełnego spalania są bardzo szkodliwe, ale przy współczesnej technice kotłowej ich powstawanie można
wyeliminować lub ograniczyć do minimum.
Dane dotyczące ilości substancji pyłowych i gazowych emitowanych przez elektrownie zawodowe podane są w tablicy 5.5.
Burzliwy rozwój przemysłu w ostatnim dwustuleciu i związane z nim intensywne spalanie paliw organicznych doprowadziły do znacznych zmian składu chemicznego atmosfery ziemskiej. Stężenie dwutlenku węgla w atmosferze wzrosło mniej więcej o 26% i jest wyższe niż kiedykolwiek w ciągu ubiegłych 160 000 lat.
Dwutlenek węgla, a także metan, chlorowęglany (freony i halony), podtlenek azotu oraz para wodna gromadzą się w troposferze i pochłaniają oraz odbijają podczerwone promieniowanie Ziemi, nie pozwalając oziębiać się jej w ciągu nocy. Ultrafioletowe promieniowanie Słońca jest częściowo odbijane od Ziemi (ok. 35%), częściowo odbijane przez atmosferę (ok.18%), lecz przeważająca jego część (ok.47%) jest pochłaniana przez Ziemię i ogrzewa ją. Powierzchnia Ziemi z kolei emituje promieniowanie podczerwone, którego część jest pochłaniana i odbijana przez ww. gazy. Efektem tego jest dodatkowe ogrzewanie Ziemi, a od niej dolnych warstw atmosfery. Zjawisko ocieplania się klimatu Ziemi zwane jest efektem cieplarnianym lub szklarniowym. Źródłem gazów powodujących efekt cieplarniany są przede wszystkim procesy spalania paliw (węgla i ropy naftowej). Powstawanie dwutlenku węgla przy spalaniu paliw jest wyrażane równaniem: C + O2 = CO2
12kg + 32kg = 44kg
to znaczy, że ze spalenia 1 kg pierwiastka węgla C otrzymuje się 44/12 = 3,6667 kg dwutlenku węgla CO2. Dwutlenek węgla w atmosferze nie stanowi bezpośredniej groźby pod warunkiem, że nie nastąpi naruszenie równowagi biologicznej, spowodowane nadmierną jego emisją do atmosfery.
Rozkład ozonu (O3) w pewnych partiach troposfery powoduje powstanie tzw. dziur ozonowych, przez które dostaje się do powierzchni Ziemi więcej ultrafioletowego promieniowania Słońca, a mniej promieniowania podczerwonego Ziemi zostaje pochłonięte, podwyższając w rezultacie temperaturę Ziemi. Dziury ozonowe wzmacniają zatem działanie efektu cieplarnianego.
Tlenek węgla (CO) powstaje w wyniku niezupełnego spalania węgla lub przez redukcję dwutlenku węgla CO2 według reakcji:
Zn + CO2 = ZnO + CO.
Duże ilości tlenku węgla otrzymuje się z gazu wodnego, który powstaje w następujących reakcjach:
C + H2O = CO + H2
CO + H2O = CO2 + H2.
Źródłem tego gazu są także elektrociepłownie i elektrownie cieplne. Tlenek węgla jest gazem niezwykle groźnym i silnie toksycznym. Mimo występowania w nim węgla na +2 stopniu utlenienia jest związkiem trwałym. Ze względu na małą masę właściwą łatwo rozprzestrzenia się w powietrzu atmosferycznym. Przy wysokim ciśnieniu czysty tlenek węgla może reagować z metalami (np. żelazem, niklem) tworząc silnie trujące karbonylki. Powoduje ciężkie zatrucia (zaczadzenie), a nawet śmierć organizmu.
Tlenek azotu (NO) powstaje z tlenu i azotu, zawartego w paliwie i w powietrzu atmosferycznym, w procesie spalania w wyniku skomplikowanych reakcji chemicznych. Przy spalaniu pyłu węglowego ponad 80% tlenków azotu tworzy się z azotu zawartego w paliwie. Tlenek azotu (NO) przechodzi w dwutlenek azotu (NO2) w obecności azotu zawartego w powietrzu, przy czym szybkość zachodzącej reakcji zależy od stężenia tlenku azotu. Dwutlenek azotu powoduje podrażnienie i chroniczne schorzenie dróg oddechowych. Prawdopodobnie jest on substancją rakotwórczą. Tlenki azotu (NOX) są prekursorami powstających w glebie związków rakotwórczych i mutagennych. W połączeniu z gazowymi węglowodorami tworzą w określonych warunkach atmosferycznych zjawisko smogu, znanego z Los Angeles, Londynu i Meksyku. Powstający z tlenków azotu kwas siarkowy atakuje tkankę płucną. Po utlenieniu w obecności pary wodnej tlenki azotu są – po tlenkach siarki – drugim, głównym składnikiem „kwaśnych deszczów”.
W procesach spalania powstaje tlenek azotu (NO), dwutlenek azotu (NO2) zaś tworzy się przez utlenianie tlenku azotu w powietrzu atmosferycznym. Badania wykazały, że spaliny kotłowe oprócz tlenku azotu i dwutlenku azotu zawierają także podtlenek azotu (N2O), którego najwięcej powstaje przy spalaniu węgla, najmniej – przy spalaniu gazu ziemnego. Podtlenek azotu uczestniczy w reakcjach niszczących warstwę ozonową Ziemi, powodując powstawanie efektu cieplarnianego.
Część powstających w procesie spalania tlenków azotu zostaje rozłożona na tlen i azot przez powstający w tym samym czasie w procesie pirolizy koks. Spaliny kotłowe zawierają ok. 95% tlenku azotu i ok. 5% dwutlenku azotu. Stężenie tlenków azotu w spalinach kotłowych zależy od typu paleniska, panującej w nim temperatury, sposobu spalania paliw oraz do rodzaju paliwa i współczynnika nadmiaru powietrza.
Powstawanie tlenków azotu wzrasta wraz ze wzrostem zawartości tlenu w spalinach: przy wzroście zawartości tlenu w spalinach z 1% do 6% ilość powstających tlenków azotu wzrasta dwukrotnie. Na rysunku 6. przedstawiona jest emisja NO2 w 1999 roku w wybranych obiektach elektroenergetyki zawodowej.
W celu ograniczenia tworzenia się tlenków azotu należy obniżyć temperaturę jądra płomienia, zmniejszać zawartość tlenu w strefie spalania oraz skracać czas przebywania paliwa w strefie panowania wysokich temperatur.
Mówiąc o szkodliwym wpływie zanieczyszczeń, trzeba określić wpływ zwiększonej zawartości popiołu oraz siarki w węglu na pracę elektrowni, więc pośrednio na środowisko. Najlepiej przedstawiają to rysunki 5.3. i 5.4.
Spalanie paliw kopalnych powoduje zanieczyszczenie środowiska. Polski węgiel zawiera dużo siarki, która uwalniana jest w trakcie spalania i przekazywania do atmosfery. Zanieczyszczenie atmosfery powodują gazowe związki siarki – SO2, SO3, H2S, kwas siarkowy H2SO4 i siarczany różnych metali.
Dwutlenek siarki (SO2) jest bezbarwnym, silnie toksycznym gazem o duszącym zapachu. Wolno rozprzestrzenia się w atmosferze ze względu na dużą masę właściwą. Dwutlenek siarki dobrze rozpuszcza się w wodzie, tworząc kwas siarkowy (H2SO3). Ciekły dwutlenek siarki ulega autodysocjacji. Jest on rozpuszczalnikiem wielu związków, zarówno nieorganicznych, jak i organicznych. Dwutlenek siarki jest związkiem bardzo reaktywnym. Powstaje m.in. w wyniku spalania zanieczyszczonych siarką paliw stałych i płynnych (np. węgla, ropy naftowej) w silnikach spalinowych, w elektrociepłowniach, elektrowniach cieplnych. Największy udział w emisji SO2 ma przemysł paliwowo-energetyczny. Rysunek 5. Przedstawia emisję SO2 do atmosfery w roku 1999 w niektórych obiektach elektroenergetyki zawodowej. Opalana węglem (zwykle zanieczyszczonym) elektrownia mocy 1000 MW emituje do atmosfery w ciągu roku 140 000 ton siarki, głównie w postaci SO2. Dwutlenek siarki utrzymuje się w powietrzu przez 2-4 dni i w tym czasie może się przenosić na bardzo duże odległości. SO2 należy do silnie toksycznych składników smogu. U ludzi dwutlenek siarki powoduje uszkodzenie dróg oddechowych oraz wywołuje reakcje ogólnoustrojowe.
W powietrzu SO2 utlenia się do trójtlenku siarki (SO3), a ten z kolei łatwo reaguje z wodą (z parą wodną zawartą w powietrzu) tworząc kwas siarkowy (H2SO4), jeden ze składników „kwaśnych deszczów”. SO2 zakwasza środowisko. To m.in. spalanie węgla odpowiedzialne jest za „kwaśne deszcze” niszczące nasze lasy.

Kolejnym ubocznym efektem spalania węgla jest emisja ogromnej ilości popiołów lotnych, które wydostają się z palenisk przez kominy. Nie tylko zanieczyszczają one środowisko, ale także niszczą urządzenia grzewcze. Mineralne drobiny zawarte w popiołach przechodzą wraz z nimi przez stalowe rury kotłowe. Te odrobiny ścierają ściany rur, powodując z czasem konieczność wymiany instalacji. O powadze problemu świadczy choćby ten fakt, że każda elektrociepłownia ma rury robione z nieco odmiennych gatunków stali, której skład uzależniony jest m.in. od jakości spalonego węgla. Oczywiście, zawsze chodzi o kosztowną stal kwasoodporną.
Pyły stanowią odrębną, zróżnicowaną pod względem działania na otoczenie, grupę zanieczyszczeń. Pyły tworzą cząstki (ziarna) od 0,001 do 100 μm, przy czym pył o wielkości ziaren 35-100 μm opada na ziemię stosunkowo szybko, pył o ziarnach 0,1-3,5 μm dłużej utrzymuje się w powietrzu, natomiast przy uziarnieniu poniżej 0,1 μm elektryzuje się ujemnie, wskutek czego nie opada na ziemię.
Ze względu na rodzaj stwarzanego zagrożenia pyły dzieli się na:
· Pyły o działaniu toksycznym, powodujące szybkie zatrucie organizmu, do których zaliczamy: pyły zawierające metale ciężkie (np. Hg, Cd, As, Zn, Pb), pyły radioaktywne, pyły azbestowe oraz fluorki i niektóre rodzaje nawozów mineralnych.
· Pyły szkodliwe (o działaniu pylicotwórczym bądź uczulającym), a mianowicie pyły zawierające krzemionkę SiO2, pyły drewna, bawełny, pyły glinokrzemianowe.
· Pyły neutralne (o działaniu drażniącym), obejmujące głównie pyły żelaza, wapienia, gipsu, węgla. Są substancjami nierozpuszczalnymi i oddziaływanie ich ogranicza się głównie do blokowania powierzchni ochronnej płuc, co prowadzi do zmniejszenia powierzchni oddechowej i wywołuje niedotlenienie organizmu.
Popiół lotny ma postać miałkiego pyłu mineralnego w kolorze od jasno- do ciemnoszarego i jasnobrązowym. Popiół lotny składa się w przeważającej części z tlenków krzemu, glinu i żelaza. Poza tym zawiera, tak samo jak naturalne skały, różnego rodzaju pierwiastki śladowe oraz wykazuje niewielki udział nie spalonych części węgla kamiennego w postaci cząsteczek koksu. W skutek termicznej obróbki w komorze paleniskowej popiół lotny z węgla kamiennego wchodzi w obecności wapnia w temperaturze pokojowej w reakcje pucolanowe. Powstają przy tym, tak jak przy hydratacji cementu portlandzkiego, mikroskopijnie małe, krystaliczne wapienno-krzemionowe i wapienno-glinianowe hydraty, które scalają się w twardą skałę. Pod względem składu chemicznego popiół lotny odpowiada znanym od ponad 2000 lat popiołom wulkanicznym i ziemiom, takim jak trass czy pumeks. W zastosowaniu popiołu lotnego z węgla kamiennego dużą rolę odgrywają również jego fizyczne właściwości. Szkliste, w przeważającej większości kuliste cząstki mają średnicę między 0,5 a 200 um. Przeciętna średnica ziarna leży pomiędzy 5 a 20 um. Popioły lotne z węgla kamiennego wykazują gęstości ziarna od 2200 do 2500 kg/m³.
Popiół lotny to produkt powstający w procesie spalania węgla kamiennego w elektrowni. Zmielony do postaci drobnego pyłu węgiel kamienny, wdmuchiwany jest
do paleniska kotła i spalany w temperaturze powyżej 1200C. W trakcie procesu spalania częściowemu lub całkowitemu topieniu ulegają mineralne, nie dające się spalić części skał zawarte w węglu kamiennym. Przeważająca część stopionych cząsteczek mineralnych zostaje wyprowadzona strumieniem gazów spalinowych i zatrzymywana w filtrze w postaci popiołu lotnego z węgla kamiennego. Popiół lotny z węgla kamiennego jest miałkim pyłem, który wskutek obróbki termicznej składa się w przeważającej mierze z kulistych, szklistych cząsteczek. Popiół lotny zbierany jest w zasobnikach, a następnie transportowany w postaci suchej cysternami-silosami, bądź w postaci nawilżonej otwartymi, zaopatrzonymi w żaluzje lub plandeki środkami transportu. Produkcja popiołu lotnego z węgla kamiennego podlega stałej kontroli jakościowej. Działania kontrolne służą zarówno kierowaniu procesem spalania, a także zagwarantowaniu równomiernej produkcji popiołu lotnego. Rysunek 4 obrazuje emisję popiołu lotnego do atmosfery w 1999 roku w Polsce.
Pyły przemysłowe powodują różne schorzenia dróg oddechowych (pylice) u ludzi narażonych na ich długotrwałe działanie. Nadmierna koncentracja pyłów przemysłowych w powietrzu, zwłaszcza w dużych ośrodkach miejsko-przemysłowych, prowadzi do zmniejszenia dopływu promieniowania słonecznego do powierzchni ziemi, zwiększenia opadów, zwłaszcza bakteriobójczego ultrafioletu, i jest jedną z przyczyn powstawania smogu. Smogiem nazywamy zanieczyszczone powietrze zawierające duże stężenia pyłów i toksycznych gazów, których źródłem jest głównie motoryzacja i przemysł. Rozróżnia się dwa rodzaje smogu:
· Smog typu Los Angeles (smog fotochemiczny, utleniający), może wystąpić przy temperaturze 2435C. Głównymi zanieczyszczeniami są: tlenki węgla, tlenki azotu, węglowodory aromatyczne i nienasycone, ozon, pyły przemysłowe.
· Smog typu londyńskiego (kwaśny, „siarkowy”), może wystąpić przy temperaturze 35C. Głównymi zanieczyszczeniami powietrza są: dwutlenek siarki, dwutlenek węgla, pyły. Smog powoduje duszność, łzawienie, zaburzenia pracy układu krążenia, podrażnienie skóry. Wywiera również silne działania korozyjne na środowisko.
Pyły przemysłowe opadając na powierzchnię ziemi powodują zanieczyszczenia gleby, a wraz z wodą deszczową trafiają do wód podziemnych i rzek, także je zanieczyszczając.

Skład chemiczny odpadów paleniskowych zależy od rodzaju spalanego węgla (kamienny, brunatny) ilości i rodzaju zawartych w nim części niepalnych (skały płonnej lub gruntu) oraz parametrów technicznych urządzeń elektrowni (kotły, młyny, urządzenia odpylające). Łącznie wymienione w tabeli 5.6 składniki stanowią 99,7-99,9% całkowitej masy odpadów. Tlenki krzemu stanowią średnio ok. 50% całkowitej masy odpadów i wpływają w zasadniczy sposób na ich właściwości fizyczne. Tlenki glinu i wapnia tworzą glinian wapnia, a tlenki wapnia w połączeniu z tlenkiem siarki i wodą tworzą gips. Tlenki wapnia i magnezu w połączeniu z wodą tworzą węglany, które wytrącają się w rurociągach i pompach w czasie hydraulicznego transportu odpadów.
Ze względu na ochronę środowiska największe znaczenie ma zawartość siarki. Średnio tlenki siarki stanowią 2-4% odpadów paleniskowych z węgla kamiennego, a 1-5% odpadów z węgla brunatnego. Od zawartości siarki w popiołach zależy jakość wód nadosadowych mokrych składowisk, sposoby ich rekultywacji oraz celowość wykorzystania popiołów w rolnictwie.
Odpady paleniskowe odłożone na składowiskach są źródłem zanieczyszczenia atmosfery i przyległych terenów. Wiatr wiejący nad powierzchnią składowisk może porywać cząstki popiołu i przenosić je na znaczne odległości. Zjawisko to nazywamy pyleniem składowisk. Pylenie trzeba analizować rozróżniając dwa etapy:
- etap porywania popiołu przez wiatr z powierzchni składowisk;
- etap rozprzestrzeniania porywanego pyłu ze składowiska w otaczającej atmosferze.
O uciążliwości składowisk dla otoczenia w wyniku pylenia decydują stężenia pyłu w jego otoczeniu oraz opad pyłu. Ocena zasięgu pylenia i wielkość emisji jest podstawą do wyznaczania stref ochronnych wokół składowisk. Przy ocenie wielkości emisji pyłu z powierzchni pylących wprowadzono pojęcie prędkości progowej. Jest to najmniejsza prędkość wiatru, powodująca porywanie i unoszenie pyłu o charakterystycznej średnicy ziarna. Czynnikiem wyraźnie hamującym pylenie jest wilgotność powietrza. Przy wilgotności większej niż 90% pylenie praktycznie nie występuje. Składowiska odpadów paleniskowych są nie zorganizowanymi, powierzchniowymi źródłami emisji pyłów.
Promieniotwórczość odpadów paleniskowych jest bardzo istotna, ze względu na wykorzystywanie odpadów paleniskowych do produkcji materiałów mających zastosowanie w budownictwie mieszkaniowym. Istnieje również obawa wzrostu promieniowania jonizującego na składowiskach odpadów w stosunku do ekspozycji naturalnego tła. Promieniotwórczość odpadów pochodzi od trzech pierwiastków promieniotwórczych (radionuklidów): uranu, toru i izotopu potasu, przy czym jako produkt rozpadu uranu występuje rad.
Wymienione pierwiastki emitują trzy rodzaje promieniowania: fotonowe gamma oraz cząsteczkowe alfa i beta. Rad emituje promieniowanie alfa stając się w wyniku tego radonem. Obecnie promieniowanie naturalne na kuli ziemskiej jest większe niż sztuczne, lecz promieniowanie sztuczne stale wzrasta. W ochronie radiologicznej obowiązuje zasada, że każda eksplozja jonizująca jest szkodliwa, a jej zastosowanie zależy od oceny stopnia ryzyka w porównaniu z korzyścią. Z tych powodów odpady paleniskowe poddano wszechstronnym badaniom radiologicznym przez Centralne Laboratorium Ochrony Radiologicznej (CLOR) i Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Betonów (CEBET).
Promieniotwórczość popiołu zależy przede wszystkim od stężenia radionuklidów w węglu. Ich zawartość jest bardzo zróżnicowana w zależności od złóż węgla. Węgiel z Zagłębia Górnośląskiego zawiera mniej pierwiastków promieniotwórczych niż węgiel z Zagłębia Wałbrzyskiego. Przeciętnie węgiel zawiera 1 mg uranu/kg i 3 mg toru/kg.
Badania wykazały, że stężenie pierwiastków promieniotwórczych w odpadach
jest wielokrotnie większe niż w węglu, przy czym jest ono większe w odpadach z węgla kamiennego niż w odpadach z węgla brunatnego, a także większe w popiele niż w żużlu. Wyniki pomiarów przedstawiono w tablicy 12.5. Stężenie pierwiastków promieniotwórczych w odpadach jest większe niż w materiałach pochodzenia naturalnego, z wyjątkiem skał granitowych.

Wszyscy chcemy mieć ciepło, więc budujemy ciepłownie. Chcemy też żyć w czystym środowisku – dlatego utworzone są normy, które mają to zapewnić. Ciepłownie, aby spełnić normy zanieczyszczeń, budują specjalne urządzenia odsiarczające i odazotowujące spaliny. Na kominy nakładają różnego rodzaju filtry – mogą to być np. elektrofiltry lub nowoczesne filtry tkaninowe – wychwytujące popioły lotne. Wszystkie te techniki są niezmiernie kosztowne.

Wielkie zakłady przemysłowe, a w tym energetyka, stanowią główne i najpoważniejsze źródło zanieczyszczeń atmosfery pochodzące ze spalania paliw kopalnych. Zanieczyszczeniami tymi są: pyły, dwutlenek siarki, tlenki azotu oraz tlenek i dwutlenek węgla. Emisja zanieczyszczeń powstałych podczas spalania węgla kamiennego będącego podstawowym paliwem energetycznym w Polsce jest nieunikniona. Położenie geograficzne naszego kraju, a tym samym jego zasobność w bogactwa mineralne jest skutkiem wielomilionowego okresu wydarzeń geologiczno – klimatyczno – historycznych. Wykorzystanie innych niż węgiel kamienny paliw kopalnych dla opalania elektrowni tj. oleju czy gazu na taką samą skalę, wymaga zainwestowania ogromnych środków z uwagi na istniejącą infrastrukturę techniczną.

Ochrona środowiska przyrodniczego, jego kształtowanie i rekonstrukcja, stanowi jedno z najtrudniejszych wyzwań stojących przed współczesnym pokoleniem. Gwałtowny rozwój przemysłu w XIX i XX wieku pociągnął za sobą, oprócz wielu korzyści, także szereg skutków ubocznych. Dopiero zmiana sytuacji społeczno-politycznej pod koniec lat osiemdziesiątych i głęboka recesja gospodarcza, która dotknęła gospodarkę polską, spowodowały zmniejszenie zanieczyszczenia
środowiska przyrodniczego w naszym kraju.
Energetyka jest podstawowym czynnikiem rozwoju gospodarczego. Świat czerpie energię głównie ze spalania węgla kamiennego i brunatnego, pochodnych ropy naftowej, gazu ziemnego, torfu, a w rejonach słabo rozwiniętych nawet drewna.
Energetyka i ochrona środowiska na całym świecie mają kluczowe znaczenie dla przyszłości. Zapotrzebowanie na energię będzie rosło na całym świecie w szczególności w rejonach rozwijających się, które mają najwyższy przyrost naturalny ludności. Istotnym elementem sterowania zużyciem energii jest apel do ludności o oszczędzanie energii.
W zakresie zanieczyszczenia powietrza Polska jest, niestety, w czołówce światowej. W podobnej sytuacji są nasi zachodni i południowi sąsiedzi (Niemcy, Czechy, Słowacja), co dodatkowo negatywnie wpływa na sytuacją w naszym kraju.
Odpowiedzialny człowiek nie może obojętnie patrzeć na to, jak wygląda jego otoczenie. Wszyscy powinni korzystać ze swych praw i mądrze uczestniczyć w kształtowaniu środowiska.








BIBLIOGRAFIA:
- www.vknpolska.pl/wlasciwosci.html
- www.vknpolska.pl/powstawanie.html
- www.energetyk.net
- www.medycyna.linia.pl/pierwrad.html
- www.encyklopedia.pl/wiem/0052d5.html
- http://republika.pl/nyznar/układ/strony/tor.htm
- http://republika.pl/olszak_karol/uop/data/tor.htm
- http://republika.pl/sfmsa/odpady1.htm
- Ewa Pyłka-Gutowska: „Ekologia z ochroną środowiska”
Wydawnictwo Oświata
Warszawa 2000
- J.Kucowski, D.Laudyn, M.Przekwas: „Energetyka a ochrona środowiska”
Wydawnictwa Naukowo-Techniczne
Warszawa 1997
- B.Moj-Partyka, B.Dębski: „Emitor 1999”
Agencja Rynku Energii S.A.
Warszawa 2000