10 الآثار البيئية للفحم وتعدينه ومحطة توليد الطاقة

الفحم هو مصدر الوقود الأكثر وفرة وهو غير مكلف نسبيًا لإنتاجه وتحويله إلى طاقة مفيدة. وهي أيضًا الأكثر شيوعًا ، حيث تمثل ما يقرب من 40 في المائة من إجمالي توليد الطاقة في جميع أنحاء العالم.  

ومع ذلك ، فقد تم تحديد الآثار البيئية للفحم وترتبط بإنتاج واستخدام ذلك مصدر طبيعي.

يتكون الفحم من نباتات ما قبل التاريخ التي تراكمت قبل حوالي 300 مليون سنة عندما كان جزء كبير من سطح الأرض مغطى بالمستنقعات. عندما بدأت النباتات والأشجار في هذه المناطق المستنقعية تموت ، غرقت بقاياها في أرض المستنقعات ، والتي شكلت في النهاية مادة كثيفة تسمى الخث.

بمرور الوقت ، تراكمت طبقات الرواسب والتربة فوق الخث. تسبب مزيج الحرارة من قلب الأرض وضغط الصخور والرواسب في التكوين النهائي للفحم الغني بالكربون.

يمكن إرجاع استخدام الفحم إلى حوالي عام 50 بعد الميلاد من رماد الآثار الرومانية في بريطانيا. هناك أيضًا أدلة تشير إلى أن الإغريق استخدموا الفحم كوقود في القرن الرابع. ومع ذلك ، بدأ التعدين المكثف للفحم في بريطانيا في القرن الثالث عشر فقط.

هناك تأثيرات بيئية كبيرة مرتبطة بتعدين الفحم. يمكن أن يتطلب إزالة كميات هائلة من التربة السطحية ، مما يؤدي إلى تآكل ، فقدان المنزلوالتلوث.

يتسبب تعدين الفحم في تصريف الأحماض في المناجم ، مما يتسبب في إذابة المعادن الثقيلة وتسربها إلى المياه الجوفية والسطحية. يواجه عمال مناجم الفحم في بعض الأحيان مشاكل صحية خطيرة ، بما في ذلك أمراض الرئة من التعرض المطول لغبار الفحم في المناجم.

ومع ذلك ، فقد تم القيام بمشاركة جادة من قبل علماء البيئة والعلماء لتقديم المزيد صديقة للبيئة طريقة تعدين الفحم واستخداماته.

ما هو الفحم؟

الفحم عبارة عن صخر رسوبي عضوي يتكون أساسًا من الكربون والهيدروجين والأكسجين ، وهو قابل للاشتعال بسهولة. توجد في كل بلد تقريبًا في جميع أنحاء العالم ، وفي الغالب في الأماكن التي كانت توجد فيها غابات ومستنقعات ما قبل التاريخ قبل دفنها وضغطها على مدى ملايين السنين.

إنه أسود أو بني-أسود وله تركيبة تتكون من أكثر من 50 في المائة من حيث الوزن وأكثر من 70 في المائة من حيث الحجم من المواد الكربونية ، والتي يمكن حرقها للوقود واستخدامها لتوليد الكهرباء.

يتكون الفحم من بقايا النباتات التي تم ضغطها وتصلبها وتغييرها كيميائيًا وتحويلها بالحرارة والضغط على مر الزمن الجيولوجي.

ومن المثير للاهتمام أن الفحم هو أكبر مصدر للطاقة لتوليد الكهرباء في العالم ، والأكثر وفرة الوقود الأحفوري في الولايات المتحدة الأمريكية. نظرًا لأن الفحم يستغرق ملايين السنين لتطويره وهناك كمية محدودة منه ، فهو طاقة غير متجددة.

يوجد الفحم في تشكيلات جوفية تسمى "طبقات الفحم" أو "طبقات الفحم". يمكن أن يصل سمك التماس الفحم إلى 30 مترًا (90 قدمًا) ويمتد 1,500 كيلومتر (920 ميلاً).

طبقات الفحم موجودة في كل قارة. توجد أكبر احتياطيات من الفحم في الولايات المتحدة وروسيا والصين وأستراليا والهند.

الفحم ، كوقود أحفوري غير متجدد ، يتم حرقه واستخدامه في توليد الكهرباء. ومع ذلك ، فإن تقنيات التعدين والاحتراق تشكل خطراً على عمال المناجم وخطرة على البيئة.

في هذه المقالة ، سوف نلقي نظرة على تأثيرات الفحم ، وتعدين الفحم ، ومحطات توليد الطاقة بالفحم على البيئة.

الآثار البيئية للفحم

1. تغير المناخ

الفحم هو الوقود الأحفوري الأكثر وفرة في العالم ، لكن حرقه واستخدامه يرتبطان بتأثيرات بيئية كبيرة.

التغيرات المناخية هو أخطر تأثير عالمي طويل الأجل للفحم. كيميائيًا ، الفحم هو في الغالب الكربون ، والذي عند حرقه يتفاعل مع الأكسجين الموجود في الهواء لإنتاج ثاني أكسيد الكربون ، وهو غاز يحبس الحرارة. عند إطلاقه في الغلاف الجوي ، يعمل ثاني أكسيد الكربون مثل البطانية ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض فوق الحدود الطبيعية.

بعض المحصلة آثار الاحتباس الحراري تشمل الجفاف وارتفاع مستوى سطح البحر والفيضانات والطقس القاسي وفقدان الأنواع. ترتبط شدة هذه التأثيرات مباشرة بكمية ثاني أكسيد الكربون التي نطلقها ، بما في ذلك من محطات الفحم.

في الولايات المتحدة ، يمثل الفحم ما يقرب من ربع جميع انبعاثات الكربون المرتبطة بالطاقة.

2. تلوث الهواء

تلوث الهواء من محطات الطاقة التي تعمل بالفحم مرتبطة بالربو والسرطان وأمراض القلب والرئة والمشاكل العصبية وغيرها من التأثيرات البيئية والصحية الشديدة.

عندما يتم حرق الفحم ، فإنه يطلق العديد من السموم والملوثات المحمولة في الهواء. وهي تشمل الزئبق والرصاص وثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين والجسيمات ومختلف المعادن الثقيلة الأخرى. يمكن أن تتراوح الآثار الصحية من الربو وصعوبة التنفس إلى تلف الدماغ ومشاكل القلب والسرطان والاضطرابات العصبية والموت المبكر.

على الرغم من أن القيود التي وضعتها وكالة حماية البيئة (EPA) قد ساعدت في منع بعض هذه الانبعاثات ، إلا أن العديد من المصانع لا تحتوي على أدوات التحكم في التلوث الضرورية. لا يزال مستقبل إجراءات الحماية هذه غير واضح.

آثار تعدين الفحم

3. تلوث المياه

تلوث المياه من الفحم يشمل الآثار الصحية والبيئية السلبية لتعدين الفحم ومعالجته وحرقه وتخزين نفاياته.

في عملية تعدين الفحم ، يتم إطلاق حمأة الفحم. حمأة الفحم ، والمعروفة أيضًا باسم الملاط ، هي نفايات الفحم السائلة الناتجة عن غسل الفحم. وعادة ما يتم التخلص منه في مخازن تقع بالقرب من مناجم الفحم ، ولكن في بعض الحالات ، يتم حقنها مباشرة في مناجم مهجورة تحت الأرض.

بما أن حمأة الفحم تحتوي على سموم ، فإن التسربات أو الانسكابات يمكن أن تعرض المياه الجوفية والمياه السطحية للخطر. يمكن أن تتسرب المعادن من الأرض المضطربة إلى المياه الجوفية وتلوث الممرات المائية بمواد كيميائية تشكل خطراً على صحتنا.

ومن الأمثلة على ذلك تصريف منجم الحمض. يشير تصريف مناجم الأحماض (AMD) إلى تدفق المياه الحمضية من مناجم الفحم أو مناجم المعادن ، وغالبًا ما تكون المناجم المهجورة حيث كشفت أنشطة تعدين الخام أو الفحم عن الصخور المحتوية على البايرايت المعدني الحامل للكبريت.  

يمكن أن تتدفق المياه الحمضية من مناجم الفحم المهجورة. كشف التعدين عن الصخور التي تحتوي على البايريت المعدني الحامل للكبريت. يتفاعل هذا المعدن مع الهواء والماء لتكوين حامض الكبريتيك.

عندما تمطر ، يدخل الحمض المخفف في الأنهار والجداول ويمكن حتى أن يتسرب إلى مصادر المياه الجوفية.

تتأثر البحيرات والأنهار والجداول وإمدادات مياه الشرب بشكل كبير بمناجم الفحم ومحطات الطاقة.

4. تدمير المناظر الطبيعية والموائل

قطاع التعدين يُعرف أيضًا باسم التعدين السطحي ، وهو يتضمن تجريد الأرض والصخور للوصول إلى الفحم تحتها.

إذا حدث أن يقف جبل في طريق التماس الفحم بداخله ، فسيتم تفجيره أو تسويته بشكل فعال تاركًا منظرًا طبيعيًا مزعجًا ومزعجًا للنظم البيئية وموائل الحياة البرية.

5. الاحتباس الحراري

تشير الإحصاءات إلى أن الميثان المنبعث من تعدين الفحم يمثل حوالي 10 في المائة من انبعاثات الميثان في الولايات المتحدة (CH₄) ، أحد غازات الاحتباس الحراري القوية.

غالبًا ما يتم التقاط انبعاثات غاز الميثان من مناجم الفحم من التعدين تحت الأرض واستخدامها كوقود للبلدة ، ومواد أولية كيميائية ، ووقود للمركبات ، ووقود صناعي ، ولكن نادرًا ما يتم التقاط كل شيء. الميثان أقل انتشارًا في الغلاف الجوي مقارنة بثاني أكسيد الكربون ، لكنه أقوى 20 مرة من غازات الاحتباس الحراري.

يمكن أن ينفجر غاز الميثان الذي يحدث في رواسب الفحم إذا تركز في مناجم تحت الأرض. يجب تنفيس ميثان طبقة الفحم هذه من المناجم لجعل المناجم أماكن أكثر أمانًا للعمل. بعض المناجم تلتقط أو تستخدم أو تبيع ميثان طبقة الفحم المستخرج من عملياتها.

6. إزالة الغابات والتعرية

وفقًا لدراسة أجريت عام 2010 ، دمر التعدين لإزالة قمم الجبال 6.8٪ من غابات الأبالاتشي.

كجزء من عملية تمهيد الطريق لمنجم الفحم ، يتم قطع الأشجار أو حرقها ، واقتلاع النباتات ، وكشط التربة السطحية بعيدًا. هذا يدمر الأرض (لم يعد من الممكن استخدامها لزراعة المحاصيل) وهو عرضة لتآكل التربة.

يمكن أن تنجرف التربة السطحية المفككة عن طريق المطر ، وتدخل الرواسب إلى الأنهار والجداول والمجاري المائية. في اتجاه مجرى النهر ، يمكنهم قتل الأسماك والنباتات وسد قنوات الأنهار ، مما يسبب الفيضانات.

7. تأثير صحة الإنسان

يتم إطلاق السموم والمواد المسببة للسرطان من المعادن الثقيلة في الغلاف الجوي والمسطحات المائية كجزء من تعدين الفحم ومعالجته مما يتسبب في إصابة ووفاة عمال مناجم الفحم ؛ والسكان القريبين من المجتمعات بداخلها.

يمكن أن تؤدي المخاطر الصحية الناتجة عن استنشاق غبار الفحم إلى الإصابة بأمراض الرئة السوداء وأمراض القلب والرئة وارتفاع ضغط الدم ومرض الانسداد الرئوي المزمن وأمراض الكلى. عمال المناجم وأولئك الذين يعيشون في البلدات المجاورة هم الأكثر تضررا.

آثار محطات توليد الطاقة بالفحم

8. فقدان الموارد المائية

تستخدم المياه في منشآت التوليد الكهروحرارية (الفحم والغاز الطبيعي والنووي) لتوليد الكهرباء عن طريق تحويل الماء إلى بخار عالي الضغط لتشغيل التوربينات. تم تقدير توليد الطاقة في المرتبة الثانية بعد الزراعة من حيث كونها أكبر مستخدم محلي للمياه.

بمجرد الانتهاء من هذه الدورة ، يتم تبريد البخار وتكثيفه مرة أخرى في الماء ، مع بعض التقنيات التي تستخدم الماء لتبريد البخار ، مما يزيد من استخدام المياه في المحطة.

في محطات الفحم ، تُستخدم المياه أيضًا لتنظيف ومعالجة الوقود نفسه. على سبيل المثال ، تقدر هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية أن محطات الكهرباء الحرارية سحبت 195 مليار جالون من المياه يوميًا في عام 2000 ، منها 136 مليار جالون مياه عذبة.

9. تلوث الهواء

وفقًا لاتحاد العلماء المهتمين ، في المتوسط ​​العام ، يولد مصنع الفحم النموذجي بقدرة 500 ميغاوات الكمية التالية من ملوثات الهواء 3.7 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون (CO).₂) ، وهو ما يعادل قطع 161 مليون شجرة ؛

CO₂ التلوث هو مساهم رئيسي في الاحتباس الحراري وتغير المناخ ، 10,000 طن من ثاني أكسيد الكبريت (SO₂) ، التي تسبب الأمطار الحمضية وتشكل جزيئات صغيرة محمولة في الهواء يمكن أن تسبب تلفًا في الرئة وأمراض القلب وأمراض أخرى ، 10,200 طن من أكاسيد النيتروجين (NOx) ، أي ما يعادل نصف مليون سيارة من طراز متأخر.

يؤدي أكاسيد النيتروجين إلى تكوين الضباب الدخاني ، الذي يؤدي إلى التهاب أنسجة الرئة ويزيد من قابلية الإصابة بأمراض الجهاز التنفسي. الهيدروكربونات التي تساهم في تكوين الضباب الدخاني 500 طن من أول أكسيد الكربون (CO).

وهذا يسبب صداعًا ويضع ضغطًا إضافيًا على الأشخاص المصابين بأمراض القلب بسبب وجود معادن ثقيلة سامة أخرى مثل الزئبق والزرنيخ والكادميوم واليورانيوم التي يتم إطلاقها بكميات مقلقة تؤدي أيضًا إلى الإصابة بالسرطان والعديد من الاضطرابات العصبية لدى البشر.

10 التلوث الحراري

التلوث الحراري هو تدهور جودة المياه من خلال أي عملية تغير درجة حرارة المياه المحيطة. أحد الأسباب الشائعة للتلوث الحراري هو استخدام الماء كمبرد بواسطة محطات توليد الطاقة والشركات الصناعية.

عندما يتم إرجاع الماء المستخدم كمبرد إلى البيئة الطبيعية عند درجة حرارة أعلى ، فإن التغير في درجة الحرارة يؤثر على الكائنات الحية عن طريق تقليل إمداد الأكسجين والتأثير على تكوين النظام البيئي.

وفي الختام

البحث جار لمعالجة القضايا التي تواجه بيئتنا من إنتاج واستخدام الفحم.

كما في حالة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون_2, تُعرف الطريقة المطروحة لمعالجة ذلك باسم "احتجاز الكربون" ، الذي يفصل ثاني أكسيد الكربون عن مصادر الانبعاثات ويستعيده في تيار مركز. يمكن بعد ذلك حقن ثاني أكسيد الكربون تحت الأرض للتخزين الدائم ، أو "العزل".

يمكن أن تؤدي إعادة الاستخدام وإعادة التدوير أيضًا إلى تقليل الآثار البيئية لإنتاج الفحم واستخدامه. يمكن استصلاح الأراضي التي كانت تُستخدم سابقًا في تعدين الفحم واستخدامها في المطارات ومدافن النفايات وملاعب الجولف.

يمكن استخدام منتجات النفايات التي تم التقاطها بواسطة أجهزة التنظيف لإنتاج منتجات مثل الأسمنت والجبس الاصطناعي لألواح الجدران.

وفي جانب الصناعات ، وجدت العديد من صناعات الفحم عدة طرق لتقليل الكبريت والشوائب الأخرى من الفحم. وجدت هذه الصناعات أيضًا طرقًا أكثر فعالية لتنظيف الفحم بعد تعدينه ، ويستخدم بعض مستهلكي الفحم الفحم منخفض الكبريت.

Rالتوصيات

• أفضل 10 موارد طبيعية في بليز واستخداماتها
  .
• 8 الآثار البيئية لتعدين الماس
  .
• 3 الآثار البيئية لتحلية المياه
  .
• 9 الآثار البيئية لإنتاج الأسمنت
  .
• أهم 10 تأثيرات للبناء على البيئة - سلبية وإيجابية
  .