Романенко Основы гидроэкологии. Р69 Основы гидроэкологии Учебн для студентов высших учебных заведений. К генеза, 2004. 664 с 1
 Скачать 7.62 Mb.
|
|
Характеристика водоемов-охладителей тепловых и атомных электростанций Украины [83] Электростанции Штеривская Харьковская Зуевская Мироновская Славянская Приднепровская Добротворская Луганская Старобешевская Симферопольская Криворожская Бурштинская Годы введения агрегата (1943) 1930(1944) 1932 (1944) 1931 (1944) 1941(1972) 1953 1954 1954 1954 1956 1958 1958 1960 1965 1965 Системы технического водоснабжения Оборотная с прудом- охладителем Прямоточная Оборотная с водохранилищем из Север- ского Донца (I очередь) Оборотная с прудом- охладителем (II очередь) Прямоточная Оборотная с водохранилищем Оборотная с прудом- охладителем Оборотная с градирнями Оборотная с наливным прудом Оборотная с водохранилищем водоема- охладителя Основы гидроэкологии Продолжение таблицы 31 Электростанции Ладыжинская Запорожская Углегорская АЭС Чернобыльская Ровенская Южноукраинская Запорожская Хмельницкая Годы введения первого агрегата 1972 1972 1977 1979 1982 1984 Системы технического водоснабжения Оборотная с водохранилищем с водохранилищем Оборотная с водохранилищем Оборотная с градирнями Оборотная с водохранилищем очередь) Оборотная с водохранилищем и бассейнами Оборотная с наливным водохранилищем Объем водоема- охладителя В результате использования воды на охлаждение агрегатов тепловых и атомных электростанций ее температура повышается на 8—10 С, что оказывает существенное влияние на физико-хи- мические и биологические процессы в водоемах-охладителях и, соответственно, на химический состав воды. Возрастает удельный вес карбонатных соединений кальция и магния, образующих накипь на стенках систем прохождения охлаждающей воды [24]. 42.2. Гидрохимический режим водоемов-охладителей Водоемы-охладители разных физико-географических зон Украины различаются по солевому составу воды, содержанию биогенных элементов и органических соединений. Химический состав воды этих водоемов определяется характером природных вод в местах водозабора, а также химическим составом отработанной воды электростанций, ее температурой и протекающими биологическими процессами. В Полесье и лесостепной зоне химический состав природных вод формируется под влиянием карбонатных порода в восточных регионах лесостепи и степной зоне - под влиянием почв, засоленных сульфатами и хлоридами. В частности, воды, которые поступали на охлаждение агрегатов Чернобыльской АЭС из р. Припяти, относятся кво- дами II типа, а на охлаждение Мироновской ГРЭС (р. Луганка) - к сульфатно-натриевым высокоминерализованным водам II типа Раздел VI. Моря и внутренние воды в которых содержание сульфатов колеблется в разные сезоны года от 32,0 до 43,6 % общей суммы анионов. В первые годы создания Ташлыкского водохранилища р. Южный Буг (Южноукраинская АЭС) среди основных ионов преобладали хлориды и сульфаты. Через несколько лет эксплуатации водохранилища произошло вымывание этих солей из донного грунта и их концентрация вводе водоема-охладителя уменьшилась. На основании этого можно сделать вывод о роли солевого состава донных грунтов в определении общей минерализации воды, качественного и количественного соотношения в ней отдельных ионов - как в природных, таки в нагретых водах АЭС и ГРЭС. После прохождения через теплообменные системы электростанций вода теряет определенное количество солей и ее общая минерализация снижается. Так, после прохождения днепровской воды через системы охлаждения Киевской ТЭС-5 она уменьшается почти на 22 %. Тенденция к снижению этого показателя характерна только для прямоточных систем охлаждения. В водоемах- охладителях с оборотной системой, наоборот, общая минерализация воды повышается, также как и ее жесткость. Так, после нескольких лет эксплуатации Чернобыльской АЭС она возросла в водоеме-охладителе с 244 до 280 мг/дм 3 , а жесткость увеличилась с 2,7 до 2,9 мг-экв/дм 3 , что обусловлено, в основном, испарением На фоне резкого уменьшения в водоемах концентрации в результате фотосинтетической деятельности фитопланктона увеличивается количество анионов и содержание и которые выпадают в осадок, образуя накипь на стенках конденсационных систем. Особенно интенсивно протекают эти процессы в солнечные летние дни, когда в водоемах-охладителях массово развиваются синезеленые водоросли. С повышением температуры воды в водоемах-охладителях снижается содержание растворенного кислорода, которое поддерживается в них на уровне 6-14 мг/дм 8 благодаря интенсивному перемешиванию воды. В отдельные периоды, когда усиливается выработка электроэнергии, температура воды, поступающей в водоемы-охладители, может достигать 38—40 С. Кроме того, не исключено поступление в водоемы и реагентов, используемых в технологических процессах энергетических объектов. Все это может сопровождаться резким снижением насыщения воды кислородом. Качество воды в водоемах-охладителях зависит от содержания органических веществ. При прямоточном охлаждении воды ал- лохтонные органические вещества играют основную роль в общем балансе органических веществ в водоемах-охладителях. Если же станция работает в режиме замкнутого цикла водоснабжения Основы гидроэкологии возрастает удельный вес автохтонных органических веществ за счет продуцирования их фитопланктоном и другими растительными организмами. На качество воды существенным образом может влиять поступление в отработанные нагретые воды реагентов. Их токсическое воздействие на организм гидробионтов усиливается при повышении температуры воды. Гидробиологический режим водоемов-охладителей Видовой состав и численность гидробионтов в водоемах-охла- дителях энергетических объектов Украины зависят от многих факторов, в том числе и от экологического состояния источников забора воды. При прохождении через теплообменные системы часть организмов гибнет, а те, которые попадают в водоемы-охла- дители, приспосабливаются к новым условиям среды (общее повышение температуры, скоростные потоки воды, возрастание турбулентности и изменение качества воды Нагрев воды на 4-10 по сравнению с ее температурой вместе забора приводит к повышению количественных показателей бактериопланктона и изменению соотношения гетеротрофных, аммонифицирующих, нитрифицирующих и денитрифицирующих бактерий. Возрастает численность бактерий в местах сброса воды вследствие общей их температурной реакции, а также увеличивается органическая масса за счет отмирания планктона после его прохождения через теплообменники. В водоемах-охладителях энергетических объектов в местах сброса нагретых вод общая численность бактериопланктона возрастает в 1,5-2 раза. В зонах смешивания нагретых и холодных вод, где температура воды уменьшается, показатели развития бакте- риопланктона ниже. Различные группы бактерий по-разному реагируют на повышение температуры воды. Так, в в зоне ее увеличения на 10 численность гетеротрофных бактерий возрастает почтив раз, бактерий с свойствами - в, а аммонифицирующих, нитрифицирующих и денитрифици- рующих и коли-индекса - враз по сравнению с аналогичными показателями на ненагретых участках. Повышение температуры воды до 35-40 Сможет приводить к развитию условно патогенной и патогенной микрофлоры вследствие интенсивной деструкции органических веществ и гибели водных животных при перегреве. При этом ухудшается санитарно-гидробиологическое состояние водоемов Раздел VI. Моря и внутренние воды Фитопланктон. Флористический спектр фитопланктона водо- емов-охладителей тепловых и атомных электростанций определяется составом фитопланктона, который поступает из источников забора воды на охлаждение. Фитопланктон водоемов-охладите- лей, расположенных на территории Украины, представлен наиболее распространенными пресноводными эвритермными видами, Dinophyta, Chrysophyta, Bacillario- phyta, Xanthophyta, и При резком повышении температуры воды, проходящей через системы охлаждающих агрегатов, некоторые (от 9,8 до 29,0 наиболее речные водоросли, в частности Diatoma Asterionella Synedra Actinast- hantzschii, гибнут или значительно замедляется их развитие. Чаще всего это наблюдается в водоемах-охладителях с оборотной системой водоснабжения. При умеренном подогреве воды в водоемах-охладителях отсутствуют стенотермные теплолюбивые формы, при субтропическом температурном режиме в них могут появляться водоросли из состава субтропического и даже тропического фитопланктона. Так, в некоторых водоемах-охладителях, расположенных на территории Донбасса, интенсивно развиваются представители таких нетипичных для водоемов Украины форм, как Anabaena bergii minor и При среднегодовом повышении температуры воды в водоемах- охладителях, расположенных на территории Украины, на 3,5— 4,0 С видовое разнообразие фитопланктона возрастало на 36 %, а при увеличении ее на 9,5 Си высоком содержании биогенных и органических веществ — почти вдвое [24]. Общая реакция фитопланктона на подогрев воды проявляется в возрастании количества видов всех его таксономических групп. При этом в зимне-ве- сенний период наряду с диатомовыми продолжают развиваться зеленые (главным образом хлорококковые) и синезеленые водоросли. Например, в водоеме-охладителе Киевской ТЭС-5 зимой и весной отмечено 50-70 видов водорослей, представленных в основном хлорококковыми, синезелеными, диатомовыми и эвгле- новыми ив значительно меньшей степени, динофитовыми, вольвоксовыми и зелеными нитчатыми. Значение водорослей для теп- ловодных экосистем необходимо рассматривать в трех аспектах: как фактор, определяющий качество воды, как биологическое препятствие в водоснабжении тепловых и атомных электростанций и как пища для некоторых таксономических групп зоопланктона и важный компонент естественной кормовой базы молоди и взрослых рыб. Основная масса первичной продукции образуется фитопланктоном в поверхностном слое воды толщиной дом. Как свиде- 613 Основы гидроэкологии тельствуют наблюдения, проведенные на разных водоемах-охла- дителях, на этой глубине формируется от 38 до 68 % первичной продукции, на глубине домне более 15-18 %. В отличие от более холодных природных водоемов, водоемы-охладители характеризуются значительно более высоким уровнем первичной продукции фитопланктона в осенне-зимний и ранний весенний периоды. Наряду с этим процессы деструкции органического вещества в них протекают более интенсивно в водоемах-охладителях представлен микро- и макроскопическими водорослями, которые могут формировать разнообразные сообщества в прибрежных участках. В зонах постоянного обогрева придонных слоев воды и грунта до температуры не выше 25 С отмечается увеличение в 2-3 раза видового разнообразия ив раз - численности фитомикробентоса по сравнению с аналогичными показателями на ненагретых участках. В тех случаях, когда температура придонных слоев воды постоянно превышает 25 С, видовой состав фитобентоса обедняется, уменьшается его численность и биомасса. Разные группы фитобентоса неодинако реагируют на увеличение температуры. Зимой и весной, когда температура воды незначительно повышена, в водое- мах-охладителях доминируют диатомовые, а максимум развития хлорококковых водорослей приходится на весенний период. При повышении температуры воды в весенне-летний и осенний периоды происходит массовое развитие синезеленых водорослей. Фитообрастания. Наличие в водоемах-охладителях значительных площадей бетонированных, металлических и каменистых твердых субстратов создает благоприятные условия для развития организмов перифитона, поселяющихся на погруженных вводу твердых предметах. Для разных водоемов-охладителей описано от 114 до 426 видов фитоперифитона. Из них наиболее распространены диатомовые водоросли, в меньшей степени представлены синезеленые, зеленые, динофитовые, золотистые и др. Количество видов и их биомасса возрастают отвесны к лету, ас приближением осени она постепенно уменьшается. В макрофитоперифитоне водоемов-охладителей развиваются преимущественно нитчатые зеленые водоросли, среди которых доминируют представители порядков Ulotrichales, Oedogoniales, Siphonocladales и Zygnematales. Больше всего распространены виды рода кладофора (Cladophora), биомасса которых на твердых субстратах может достигать 5,5 кг/м 2 . Эти виды очень чувствительны к повышению температуры воды при 29 Сих развитие значительно замедляется, а при 31 Сони полностью исчезают. Из нитчатых зеленых водорослей в зоне повышения температуры воды встречаются также представители родов, Spirogyra. 614 Раздел VI. Моря и внутренние воды Высшая водная растительность Повышение температуры воды и увеличение концентрации органических и биогенных элементов способствуют зарастанию мелководных водоемов-охлади- телей высшими водными растениями. Удлинение периода вегетации растений приводит к нарушению ее фаз и активизации процессов фотосинтеза. Большинство видов в зоне нагрева воды начинает цвести раньше, чем в более холодных частях водоемов. Раньше наступает и период отмирания макрофитов, в течение которого их биомасса существенно влияет на процессы самозагряз- нения водоемов. Зоопланктон. Уровень количественного развития зоопланктона в разных водоемах-охладителях значительно отличается. Среднегодовые показатели биомассы зоопланктона составляют Наиболее продуктивны в этом отношении водоемы- охладители Змиевской, Ладыжинской, Криворожской, Курахов- ской и некоторых других тепловых электростанций. Видовой состав зоопланктона в водоемах-охладителях такой же, как ив природных водоемах, из которых воду подают на охлаждение энергетических объектов. Вместе стем изменение температурного режима существенным образом влияет на развитие отдельных его форм. В расположенных на территории Украины, в зоопланктоне встречаются такие озерные виды, как дафния озерная, босмина горбатая, лептодора хищная, диаптомус большой, диаптомус стройный, а также беспозвоночные озерно-прудо- вого типа, в частности коловратки родов Keratella, Synchaeta, Conochiloides, Brachionus. Из ветвистоусых ракообразных распространены диафанозома брахиурум, босмина длинноносая, дафния длиннохвостая, цериодафния красивая, а из веслоногих- мезоциклоп Лейкарта, термоциклоп толстый. В водоемах- охладителях могут встречаться представители солоноватоводного комплекса — брахионус складчатый, нотолка полосатая (бипали- ум, эвритемора быстрая, калянипеда пресноводная. В водоемах- охладителях, которые пополняют свои запасы воды из днепровских водохранилищ, обнаруживаются представители каспийской фауны (церкопагис Пенго, корнигериус меотикус). В водоемах-ох- ладителях в зимний период обнаруживаются беспозвоночные, которые в естественных водоемах встречаются только в наиболее теплые летние месяцы. Это дафния большая, дафния обыкновенная, диафанозома брахиурум, термоциклоп толстый, брахионус бокаловидный. Чем дольше существует водоем-охладитель, тем более стабильным становится видовой состав его зоопланктона, однако количество видов в нем постепенно уменьшается. Зоопланктон наиболее богат в охладителях водохранилищного типа. Так, в весенний период в Ладыжинском водохранилище Основы гидроэкологии численность зоопланктона при повышении температуры воды до возрастает за счет интенсивного развития коловраток, циклопов и диаптомусов, общая биомасса которых составляет гм, а летом и выше. Со снижением температуры воды в зимний период общая биомасса зоопланктона не превышает гм. Максимальное ее возрастание (4-5 гм) наблюдается при повышении температуры воды до 20—25 СВ Ладыжинском водохранилище-охладителе на наиболее нагретых участках температура С) численность дафнии длиннохвостой достигает тыс. экз./м 3 , а биомасса - 53,8 гм, при средней биомассе по водохранилищу 23,8 гм. При перегреве воды (37-39 С) развитие многих видов зоопланктона приостанавливается и снижается их биомасса, как это неоднократно наблюдалось в водоеме- охладителе Чернобыльской АЭС. Биомасса зоопланктона в водоемах-охладителях является важным компонентом естественной кормовой базы многих видов рыб. Установлено, что наибольшей рыбопродуктивностью в ловодных рыбных хозяйствах характеризуются водоемы с высоким уровнем развития зоопланктона Общее повышение температуры воды положительно влияет на развитие зообентоса водоемов-охладителей. При температуре воды и донного грунта 25 С активизируется размножение олигохет, которые представлены трубочниками, наядами и др. Создаются более благоприятные условия для массового развития моллюска дрейссены. Нона фоне этой общей тенденции положительного воздействия температуры на развитие бентосных организмов в водоемах-охладителях разного типа имеет место и отрицательное влияние экологических факторов. Так, при высокой скорости течения сбросных вод в неглубокие водоемы-охла- дители бентосные организмы могут сноситься. Отрицательно влияет на развитие зообентоса и перегрев воды, особенно в неглубоких водоемах-охладителях, где нагретые сбросные воды распространяются по всей площади и глубине водоема. В глубоких водоемах, где нагретые воды занимают лишь поверхностный слой, их влияние на донную фауну несущественно, и поэтому зо- обентос может развиваться нормально даже при значительном повышении температуры воды летом или при ее снижении в осенне- зимний период. Продолжительное воздействие высокой температуры воды (выше 30-33 С) обусловливает угнетение донной фауны. Такие явления особенно часто наблюдаются в небольших наливных водоемах-охладителях с оборотной системой водоснабжения Из беспозвоночных в перифитоне водоемов-ох- ладителей на территории Украины встречаются губки, мшанки, малощетинковые черви, ракообразные, брюхоногие моллюски Раздел VI. Моря и внутренние воды Реакция разных видов и групп животных перифитона на нагрев воды неодинаковая. Губки (губка обыкновенная, бадяга) и мшанки (палюдицелла колониальная) обладают повышенной чувствительностью к этому фактору и, как правило, в зонах влияния подогретых вод не встречаются. Повышение температуры воды до 30 С положительно влияет нарост и развитие олигохет, личинок хирономид и ручейников. Так, личинки в подогретой воде окукливаются на месяц раньше, чем в естественных, более холодных условиях. Ихтиофауна. Изменения температурного режима в зонах сброса нагретых вод тепловых и атомных электростанций существенным образом влияют на формирование ихтиофауны, ее распространение и сезонную динамику. В водоемах-охладителях и нагретых зонах водохранилищ создаются благоприятные условия для массового развития таких малоценных теплолюбивых рыб, как красноперка, густера, уклея, плотва и др. В зонах распространения теплых вод отмечены наибольшие скопления леща, плотвы, окуня. Наблюдения, проведенные на Луганской ГРЭС, обнаружили четкую зависимость распределения рыб от температуры воды. Такие рыбы, как щука, плотва, елец, окунь, бычок, весной, летом ив начале осени находились преимущественно в зонах с температурой воды около 20 а густера, лещ, линь, карась, карп, сазан, уклея, пескарь — в зонах с более высокой температурой воды С. Повышение температуры воды до 25-26 С положительно влияет нарост леща, а при возрастании ее дои выше показатели темпа его роста замедляются. Изменения видового состава ихтиофауны меньше проявляется в больших водоемах-охладителях, которые имеют прямые связи с другими водоемами и водотоками. В наливных изолированных водоемах с оборотной системой использования воды ихтиофауна беднее. Рыбопродуктивность водоемов-охладителей зависит не только от их температурного режима и качества воды, хотя эти факторы и играют очень часто решающую роль в биопродукцион- ных процессах, но и от уровня развития гидробионтов как пищи для рыб. Четко прослеживается связь между рыбопродуктивностью водоемов и их положением, гидрологическим и термическим режимом, наличием мелководных участков и зон зарастания высшей водной растительностью. Одним из наиболее рыбопродуктивных водоемов Украины является оз. Лиман (Харьковская область, используемое как водо- ем-охладитель Змиевской ГРЭС. Биомасса зоопланктона в нем в течение вегетационного периода составляет в среднем 5,3-9,2, а в отдельные месяцы — 19-29 гм. Наряду с хорошо развитым зоопланктоном в этом водоеме обнаружено свыше 65 видов организ- 617 Основы гидроэкологии микрозообентоса, представленного жгутиковыми, инфузориями, корненожками, коловратками, нематодами, турбелляриями. Как важный источник кормовых ресурсов для рыб зоопланктон оз. Лиман определили высокую рыбопродуктивность плавающих рыбных садков, расположенных непосредственно в водоеме, при выращивании в них карпов. См площади садков в Лиманс- ком рыбном хозяйстве на теплых водах в течение ряда лет получали более кг рыбной продукции за сезон. Значительно менее продуктивен водоем-охладитель Киевской ТЭС-5 (Корчеватский залив Каневского водохранилища. Естественная кормовая база этого водоема намного беднее, что обусловлено его природно-ландшафтными характеристиками отсутствием высшей водной растительности, песчаными обрывистыми берегами, быстрым течением воды. Тепловое загрязнение (термофикация) |