排放是大多數公共部門最關心的問題。對全球變暖的擔憂，臭氧層的破壞，以及最近的壹些環境因素，比如酸雨，都在促使世界各國政府加緊制定限制排放的法律條款。所作的規定涵蓋的範圍很廣，包括從自然熔爐向大氣中的任何排放，但它實際上是指所有排放，包括進入地表、水和空氣的任何排放。空氣中的排放更容易看到，大部分是公共和工業部門的汙染排放，但土地和水的排放也受到法律的廣泛標記。
發電廠的排放類型取決於發電廠使用的燃料。在使用的常規燃料中，煤是排放量最大的，也是最廣泛使用的發電燃料。而且煤炭豐富，購買、運輸、燃燒的成本相對便宜。這些是使用煤的明顯優點。然而，它的經濟利益正受到清潔空氣法修正案的限制，該修正案限制了發電廠的排放。因為大部分排放都是燃煤造成的，以煤為燃料的電廠需要使用符合法律要求的設備來減少排放。這樣就大大增加了以煤為燃料的成本(圖11.8)。
聯邦政府的法律規定不僅僅意味著對法律的解釋，還包括壹些新頒布的內容，需要企業花時間去執行和密切關註。法律條文作為文字的混亂性、誤傳性和復雜性正在被認識到，政府希望人們能夠正確理解這些法律條文，而取消對不遵守條文者的罰款是加快清廉法律的有力措施。
SO2和氮氧化合物的排放
1990，事業單位成功編制清潔空氣法修正案ⅳ-1階段法令。美國環境保護署(EPA)的酸雨計劃減少了約40%的SO2和氮氧化合物排放，這已經低於法律規定的標準。根據環保局的報告，所有445家工廠都達到了控制這兩種排放要求的100%。這些結果是在第IV條-SO2頒布兩年後和第IV條-氮氧化合物頒布壹年後獲得的。
這些減排的重要性來自各種統計數據。到2010年，在現有第四條法律的限制下，美國的SO2排放將達到近100年來的最低水平。1995期間，所有發電行業每發電1kWh排放的SO2量比1970減少65%。到2000年，在第四條現有法律約束下，氮氧化合物排放量將減少200×104t。1995年，所有電廠每發電1 kW·h排放的NO量比1970年減少35%。
圖11.8發電廠碳排放歷史和預測
2000年實施第二階段，對1階段界定的排放SO2的電廠進行削減和限制，只剩下1000家電廠的2500臺鍋爐。隨著壹系列限制措施的實施，定期補貼的銀行資助項目的排放量從2000年的11160×104t減少到2000年的1020×104t。根據CAAA的要求，SO2排放量應繼續減少，達到895×104t/年。壹旦使用銀行信用證，可能需要對濕式除塵器進行改進才能達到這個標準(圖11.9)。
氮氧化合物減排規劃包括兩個階段，階段1 (1996-1999)，采用可行的控制技術應用於幹底管壁點火和水平燃燒鍋爐(第壹組)。第二階段強調限制1階段高排放大型電廠的年排放量，同時也限制以煤、油、天然氣為燃料的小型、更清潔電廠的排放量。擬定的第二階段減排方案將實現每年減少氮氧化合物排放量82× 104t的計劃(總的來說，每年減少氮氧化合物排放量150× 104t)。按照今天的規律，雖然1995-2000年期間氮氧化合物排放量有望減少，但據預測，到2020年將有近70× 104t的新增NO排放量因使用煤炭而產生(圖11.10)。
圖11.9發電廠SO2排放量
圖11.10氮氧化合物發電廠排放臭氧層和細顆粒物。
根據美國環境空氣質量標準(NAAQS)方案，EPA在1997中提出了臭氧層和細顆粒物(PM)的限值以及SO2和氮氧化合物的排放標準。這壹新標準於2005年生效，這導致除美國以外的許多國家設計了關於臭氧層或細顆粒或兩者兼而有之的未完成區域。擬定的臭氧層標準在現有1小時限值標準的基礎上增加了8小時集中限值標準，首次實施的PM標準包括對空氣中可能出現的細顆粒物(直徑小於2.5μm的顆粒物，PM2.5)的限制。
關於臭氧層的標準還存在壹定的爭議，因為“臭氧遷移”的標定還存在壹定的不確定性。當排放物從壹個地區順風移動，臭氧前驅波與當地排放物混合時，就會發生臭氧遷移。這時，下風向會出現明顯的臭氧濃度。例如，美國東北部的州將接收位於俄亥俄峽谷和中西部各州的電廠的移民，這將導致那裏的臭氧超標。
在1997中，環保局提出，到2003年夏天，密西西比河以東22個州的NO排放量將減少85%，以增加那裏的臭氧層濃度。這些減少是通過執行這些法律條款的國家計劃實現的。環保局聲稱，這壹舉措減少了遷移到美國東北部的汙染物總量。
建設性空氣政策協會(ACAP)和電力供應協會(EPSA)對環境保護局的要求提出了異議。他們認為，環境保護局對擬議方案的經濟影響有著極好的理解，由於禁止使用更清潔的燃料發電廠，壹些特殊的規定可能會被違反。ACAP還提交了第四次逐步減少氮氧化合物的計劃，該計劃為減少氮氧化合物提供了壹個較小但意義重大的計劃，這使科學家有更多的時間來檢測臭氧的遷移。
PM2.5的標準也限制了最小的顆粒物，所以電廠也會有麻煩。對於發電廠商來說，重點在於涉及的細顆粒物——大部分PM2.5標準確定的是煙囪順風排放的硝酸鹽和硫酸鹽的顆粒物。換句話說，所有的顆粒控制裝置都在有效地控制這些主要的細顆粒。它們唯壹的弱點是“次級”顆粒物。根據調研結果，揭示了細顆粒物與人體健康的關系，以及PM2.5(如SO2和氮氧化合物)的發光度。
環保局將在未來幾年內在該國周邊地區安裝65，438+0，500個監測器，以收集數據，包括周圍細顆粒物的特征和數量的信息。關於臭氧層和顆粒物的NAAQS已經完成，因此這些監測器的數據將發揮指導作用，並對NAAQS的下壹次例行工作產生影響，這是清潔空氣法修正案每五年壹次的要求。
汞汙染
EPA在1997後期向美國國會提交了壹份期待已久的公共機構空氣毒物報告，認為雖然分析結果存在不確定性，但總的來說，公共機構燃煤產生的汞是對人體健康最危險的空氣汙染物。其他會引起人們註意的毒物(尚未確定，需要進壹步研究)包括二氧化物、AS2O3和Ni。環保局指出，公共部門的燃煤和復合廢物焚燒爐排放的汞濃度最高。
我們的星球形成的時候，也有類似數量的汞存在，汞在自然力和人為因素的作用下遷移。人類活動(指向空氣中釋放大量汞的行為)是燃燒含汞燃料和其他物質，以及工業加工。汞最終會從空氣中沈澱到水和土地中。
人體內的汞主要來源於食用被汞汙染的魚類。雖然已經證實汞在人體內的積累會對神經造成很大的傷害，但是汞對人體造成傷害的最低水平還存在爭議。美國環保署宣布，汞是魚類中最常見的聚集物，約60%的水生生物體內都含有汞。而且含汞生物在1995-1996增加了28%。
即使尚未發現工業汞排放與人體健康的直接關系，目前也未找到燃煤電廠汞排放的相關控制技術，但在不久的將來，環保局仍有很好的機會限制汞排放。事實上，環保主義者的抱怨——包括健康影響，如致命威脅、學習能力差和記憶喪失——促使環保局要求田納西流域的管理部門檢測位於那裏的11燃煤電廠的汞排放。
美國環保署最近還要求監測400多家燃煤電廠(所有電廠的發電能力都超過25MW)的煤炭樣本。這些發電廠在壹年內每周報告壹次監測數據，這將使環保局能夠確定他們的汞排放是否應受CAAA的控制。環保局估計，監測這些煤的成本是每套設備23，000美元。環保局還計劃隨機選擇30家發電廠，每季度測試壹次煙囪排放，以確定其汞排放的特征和數量。這項測試的費用估計為每套設備65，438+067，000美元。
控制汞排放對所有公共機構都是壹個挑戰，因為這種化學元素壹旦被收集，其揮發性可能會再次排放。對復雜的汙水汙泥、土地和地表物質的汞排放測量證實了這壹特性。汞本身就有再揮發的風險。元素形式的汞更易揮發，這使得不可能首先收集汞。
溫室氣體的排放
目前，人們對環境最大的擔憂是溫室氣體的排放。“全球氣候變化”在1997 12已經成為壹個耳熟能詳的詞。當時，許多政府簽署了《聯合國氣候變化框架公約京都議定書》，旨在減少全球範圍內的二氧化碳排放。
京都會議強調了溫室氣體，尤其是二氧化碳。這包括所謂的第壹個約定時間——五年內的排放量要達到基準年1990的平均CO2排放量的55%(美國的排放量在基準年1990要達到34%)。如果簽署，該草案將具有法律效力。所有簽署了第壹個商定時間的國家應在2008-2012年前將溫室氣體排放量減少到低於基準年水平1990的至少5%。設定目標將排放量減少到基準年1990以下的國家有:美國7%，歐盟8%，俄羅斯聯邦0。
參與《京都議定書》的美國分支機構對此遠未明確，國會似乎還不打算簽署。此外，愛迪生電力研究所(EEI)指出，該草案與1997年7月壹致通過的上議院第98號決議所適用的兩項標準不壹致，具體如下:
(1)任何規定了適用於發達國家的新溫室氣體限制的協議，也必須負責在同壹履約期內規定適用於發展中國家的新溫室氣體限制。作為草案中的新條款，那些發展中國家沒有這個責任，發達國家承擔大部分重任。從65438年到0996年，美國、俄羅斯聯邦和中國生產的能源占世界總量的40%，三國消耗的能源占世界總量的42%。根據EIA報告，到2015年，中國這個最大的發展中國家的溫室氣體排放量將超過美國。巴西、印度、印度尼西亞、韓國和墨西哥都是美國的主要商業競爭對手，它們也應該對溫室氣體排放負責。
(2)任何協議都不得對美國經濟造成嚴重損害。到2010，美國將不得不減少近30%的溫室氣體排放，達到要求的7%。克林頓政府預測電力部門將在201990年花費300億美元，在2020年花費高達520億美元。
WEFA資源數據國際公司和康薩德研究公司所做的研究都支持EEI提出的觀點:如果美國沒有能源價格的大幅上漲、大量失業和生活水平的重大變化，就不可能執行《京都議定書》的條款。根據CONSAD的研究，到2065，438+00年，美國勞動力可能會減少365，438+萬人。
1996年美國的電廠排放了超過26×108噸的CO2，這些CO2來自於公共和非公共機構的80 ~ 20個電廠。絕大部分CO2——是產生的——約73%來自燃煤電廠，另外15%來自燃氣電廠，其余來自燃油電廠和使用其他燃料的設施(圖11.11)。
美國的人口占世界總人口的5%，但在世界二氧化碳排放總量中，美國的排放量卻達到了20%。然而，如上所述，美國在全球溫室氣體排放中的份額將很快下降——壹些發展中國家，特別是印度和中國，有大量使用化石燃料的電廠來滿足他們的電力需求。
有許多方法可以減少二氧化碳的排放，包括提高效率和捕獲二氧化碳。雖然通過使用更清潔的天然氣和燃氣輪機，電廠的效率正在提高，但這種效率無法彌補由於電力需求增加而不斷建設電廠所帶來的CO2排放的增加。因此，人們正在非常詳細地研究CO2的分離和處理。正在對深海、深湖、枯竭的天然氣儲層和枯竭的石油儲層進行測試，以了解它們儲存二氧化碳的潛力。人們也在研究將二氧化碳運輸到其他地方所需的技術和成本。美國能源部也在資助碳封存項目，從長遠來看，這些項目可能會解決這個問題。
圖11.11主要排放源
根據最新的EIA數據，美國可能需要大幅提高能源價格，以滿足《京都議定書》要求的減少溫室氣體排放的要求。EIA的結論是,《京都議定書》條款的成本將取決於允許的排放量——這些可以在國際市場上購買，並且這些項目將有助於減少排放或投資於其他國家。這些努力可以通過減少與能源相關的碳排放來降低成本。
毒物釋放備忘錄
有毒物質釋放備忘錄(TRI)是由EPA建立的數據庫，用於協助應急響應小組，該小組是為了快速響應泄漏而成立的，並鼓勵行業自願減少排放。該數據庫包含來自set工廠的特殊有毒化學品的釋放、減少和流通信息。在1997中，數據庫添加了壹個以煤和石油為燃料的發電廠，因為TRI中的化學物質是在發電過程中產生的。不包括天然氣發電和核能發電。
從1998開始，這個數據庫監控的電廠必須上報排放到大氣、水體或土地中的化學物質。這些報告將涵蓋每個或相關的多功能工廠；煙塵的沈積點也包括在受影響的區域內。那些沒有報告的工廠將被罰款25000美元/天。公共事業公司通常會推翻這壹規定，因為這會產生壹些額外的費用。業內認為已經成功說服了環保局——近幾年電廠的廢氣(尤其是煤煙)是安全穩定的。
公共事業和工業也受《清潔水法》( CWA)的管制，因為它們用水量大。根據環保局的報告，美國電力部門使用的水有92%以上用於冷卻。CWA制定了關於發展冷卻水的法律法規，以保護魚類和其他水生生物。從1998開始，所有的蒸汽機電廠都按照EPA的要求完成了調查數據的上報。根據這些結果，壹些發電廠將需要對其對魚類群落的負面影響進行定量評估。