7.3.2.Вплив теплових викидів на гідросферу.

Вплив теплових викидів в реальних умовах на окремі ділянки водоймищ і річок виявляється залежно від локальної біологічної, гідродинамічної і фізико-хімічної обстановки, від діапазону, швидкості і частоти зміни температури і зв'язку з природними циклами. В даний час є ясність в небагатьох питаннях, пов'язаних з проблемами теплового забруднення водоймищ.

Основним чинником теплового впливу на водотоки і водоймища є підвищення температури в місці скидання підігрітих вод. Підвищення температури є одним з щонайпотужніших фізичних чинників, стимулюючих життєві процеси. Згідно правилу Вант Гоффа при зростанні температури на 10°с швидкості хімічних реакцій збільшуються в два рази. Підвищення температури порушує кисневий баланс. Спочатку, під дією додаткового перемішування скидними водами, вміст кисню в річковій воді, що контактує з повітрям навіть зростає і лише через декілька кілометрів за течією знижується. У цьому головна фізико-хімічна відмінність скидання підігрітих вод від спуску стоків, що містять органіку (рис. 7.8). Проте одночасно зростання температури води різко інтенсифікує обмін в живих організмах і, відповідно, потребу в кисні. При обмежених розмірах дихальної поверхні його надходження виявляється недостатнім і тварини гинуть від задухи. Такий процес характерний, зокрема, для річкових раків. Серед гідробіонтів зустрічаються життєздатні в украй вузькому інтервалі температур. Деякі стенотермні організми не витримують нагріву навіть на 1°с. Екологічна рівновага визначається найбільш чутливим елементом екосистеми - в даному випадку стенотермними організмами. Пригнобленню при помірному нагріві води підпадають і багато евритермних організмів. Чим вище температура, в яку потрапляє організм, тим коротше час до його загибелі. Тепловий шок настає навіть при 22-25°с. Так в США на АЕС «Міллстон» в результаті відключення одного з насосів охолоджувальної системи температура скидної води зросла з 19 до 23°с. Наслідком теплового шоку була загибель 30 тис. особин оселедця.

Для більшості прісноводих організмів температури 25-35°с виявляються пороговими. Так звані «зачаровані тридцять» є межею, за якою зростання температури веде до пригноблення видової різноманітності і зміни домінуючих груп. Так діатомові водорості зміняються зеленими, а після 35°с ті, у свою чергу, поступаються місцем синєзеленим.

Вміст Вміст

кисню, кисню,

мг/л мг/л

8 8

21С

4 4 24С

19С 21С 21С 21С

0 0

2 4 6 8 км 5 10 15 км

а б

Рисунок 7.8. Вміст кисню у воді за течією річки після спуску скидних вод, що містять органіку(а) і надлишкове тепло (б). Стрілкою вказано місце спуску, пунктиром - розрахункова крива, суцільна лінія - результати вимірів.

Дослідження наслідків постійного скидання підігрітих вод в річки і озера дозволили обґрунтувати допустимі норми підвищення температури. У більшості країн Європи підігрів води у всіх природних водоймищах на повинен перевищувати 5°с взимку і 3°с літом. У деяких країнах встановлена верхня межа температури води, що скидається в річки, а також швидкості підвищення температури води. По нормах Національного технічного дорадчого комітету США «Критерії якості води» рекомендується не допускати штучного перевищення температури води над природним рівнем більш, ніж на 2,8°с з урахуванням передбачуваних коливань температури протягом доби. Для озер і водосховищ граничнодопустиме підвищення температури має бути не більш, ніж на 1,6°с, для естуарій і морських вод влітку - на 0,8°с, в інші пори року - на 2,2°с. Ці межі встановлені виходячи з вимог збереження природного коливання температури води протягом доби для даної пори року.

В цілях забезпечення якості води, необхідної для гідробіонтів, поблизу джерел теплового забруднення рекомендується залишати коридори, в яких підтримується необхідний для флори і фауни стан води. У річках і естуаріях поперечний перетин коридорів має бути не менше 75% перетину потоку. Допустимі теплові навантаження на водотоки (визначувані по допустимому підвищенню температури) залежать від стоку, швидкості і характеру течії, організації водоскиду - перемішування гарячішої і холодної води. При оцінці теплових впливів необхідно також враховувати локальні підвищення температури як по перетину русла, так і в точці скидання (рис. 7.9) [10].

На рис. 7.10. приведені характерні результати вимірів середньої температури поверхні річки в зоні впливу викидів теплоти. Ці дані, як і інші результати вимірів, на річках і водоймищах дають кількісну характеристику стійкого підвищення температури. Проте на певній відстані від джерела нагріву відбувається практично повне відновлення природного теплового стану водотоку, оскільки зрештою вся теплота, сприйнята водою, передається атмосфері.

Це в рівній мірі можна віднести і до теплових впливів на літосферу, хоча кількісні дані про такі впливи недостатні для адекватних виводів. Можна лише якісно відзначити, що різноманітні зміни ландшафту мають вплив на тепловий режим літосфери із-за зміни складових її теплового балансу.

t, C