ДИНАМИКА ГЛАВНЫХ ИОНОВ И МИНЕРАЛИЗАЦИИ ВОДЫ

КУЧУРГАНСКОГО ВОДОЕМА-ОХЛАДИТЕЛЯ МОЛДАВСКОЙ ГРЭС

Е.И. Зубкова

Институт зоологии АН Молдовы

E-mail:  ecotox@yahoo.com, tel/fax (+373 22) 737509

Введение

Общеизвестно, что воздействие теплоэлектростанций на водоемы-охладители даже в пределах установленных нормативов в зависимости от ландшафтно-географического положения, трофического уровня приводит к изменению естественного гидрохимического и гидробиологического режимов, нарушению равновесия водных экосистем в целом. Если же установленные нормы термофикации водоемов-охладителей превышаются, что в жаркое время года просто неизбежно, изменения гидрохимического режима и в целом экологического состояния водоемов приобретает определенную направленность в сторону ухудшения технических, санитарно-химических и биологических свойств воды.

Водохранилище-охладитель Молдавской ГРЭС относится к сильно перегреваемым водоемам-охладителям ТЭС. При функционировании станции с наибольшей мощностью температура воды в Кучурганском водоеме-охладителе (в 1981-1987 гг.) превышала предельно допустимые значения 2-3 раза (Биопродукционные процессы в водохранилищах-охладителях ТЭС, 1988). В этот период температура воды в сбросном канале достигала 36-38 градусов по Цельсию, зимой водоем практически не замерзал.

Повышение температуры воды в водохранилище-охладителе в свою очередь сказывается на других гидрохимических параметрах воды: на концентрации растворенных газов (кислород, двуокись углерода, сероводород), величине минерализации воды и в особенности на содержании сульфатных, хлоридных анионов, магния, натрия, калия.

Изменение термического режима водоема является первопричиной роста величины испарения с водной поверхности, которая  приводит к увеличению процессов минерализации воды и изменению соотношения главных ионов или показателей солевого состава воды Кучурганского водохранилища-охладителя. Все это, несомненно, приводит к осолонению воды и естественно к ухудшению качества воды в целом.

По нормативам функционирования станции ежегодно с водной поверхности водохранилища испаряется от 15 до 25 млн.м³ воды. При минерализация воды в 1000 мг/л, в результате испарения в водохранилище остается около 20 тыс.тонн солей, Если брать в расчет объем воды водоема примерно в 90 млн.м³, то ежегодно минерализация воды может увеличиться на 200 мг/л.

Материалы и методы исследования

Исследования проводились на протяжении более 30 лет с небольшими перерывами. С 1971 и  по 1999 нами проводился постоянный мониторинг состояния экосистемы водоема-охладителя ГРЭС. Отбирались пробы воды, взвешенных веществ, донных отложений и биологического материала (водные растения, зообентос, рыбы) с разных участков Кучурганского водоема-охладителя Молдавской ТЭС, а также с водоподающих и водоотводящих каналов станции. Кроме того,  пробы воды, взвешенных веществ и гидробионтов отбирали из протока Турунчук, речки Кучурган и дренажных каналов. Рассчитывался водный баланс, то есть поступление воды из минерализованной речки Кучурган, количество спускаемой и закачиваемой воды из протока Турунчук и делался прогноз и рекомендации по поддержанию нормального функционирования водной экосистемы водоема в целом и с учетом потребностей станции.

Образцы отбирали ежеквартально, а в период с 1981 г. по 1995 г.- ежемесячно. С 2000 года пробы отбирались уже только в период весна-лето-осень по трем участкам водоема. В 2003-2006 экспедиции на водоем практически прекратились, и отбор проб проводился нерегулярно и в основном  в летнее время из среднего и нижнего участков. С осени 2007 мы возобновили посезонный отбор гидрохимического и гидробиологического материала из водоема.

Для оценки влияния дымовых выбросов теплоэлектростанций на окружающую среду  до 1998 года нами были собраны образцы атмосферных осадков (дождь, снег) непосредственно в радиусе 500 метров от станции. Эти данные сопоставляли с материалами о количестве и качестве сожженного на станции топлива, которые беспрепятственно нам предоставлялись ранее администрацией теплоэлектростанции.

 Пробы  природных и дренажных вод отбирались в полиэтиленовые банки. Для разделения взвешенных и растворенных форм химических элементов и веществ,  в течение первых суток, фильтровались через мембранные фильтры марки “Synpor”  c  диаметром пор 0.45 мк и затем подвергались дальнейшей обработке.

Донные отложения отбирали бентометром Гурвича-Цееба, в который вставлялась специальная трубка из плексигласа, в целях исключения контакта пробы с металлическими частями микробентометра. Для получения иловых растворов пробы донных отложений  центрифугировали в течение 30-45 мин при 2500-3000 об/мин.

Определение количества взвешенных веществ, концентрации растворенного кислорода, главных ионов (гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов, кальция, магния, натрия и калия) проводилось по общепринятым в водной экологии методам ( Семенов, 1977; Лурье, 1973).

                Все материалы исследования были подвергнуты математической обработке с применением современных компьютерных программ   Microsoft   Exсel-7, Statistica.

Результаты и их обсуждение

                Минерализация воды или сумма ионов является одним из интегральных показателей качества воды, именно по величине минерализации и соотношении главных ионов (гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов, кальция, магния, натрия и калия) судят о возможности использования воды для питьевого водоснабжения, для ирригации и других отраслей экономики.

                До  1985 года минерализация воды в среднем и нижнем участках водоема-охладителя не превышала 1200 мг/л, и составляла в среднем около 900 мг/л (Рис.1) и вода характеризовалась как гидрокарбонатная группы кальция магния второго и третьего типа, согласно классификация Алекина О.А. (1970).

                К большому сожалению, приходится констатировать, что в настоящее время минерализация увеличилась в 2 и более раза и составляет в среднем для нижнего участка водоема более 2000 мг/л.

Не трудно заметить (Рис.1), что за период исследования под влиянием функционирования теплоэлектростанции величина минерализация воды в водоеме  увеличилась более чем в два раза. Несмотря на то, что в последние годы станция не работает на полную мощность и термическое воздействие ее значительно меньше, чем в 80-е годы, процесс осолонения  водоема не прекратился, а наоборот усилился. Последнее можно объяснить тем, что ранее пополнение водоема более пресной водой из протока Турунчук и сброс более минерализованной воды  из водоема в проток осуществлялись регулярно, что в определенной степени позволяло регулировать солевой состав воды водоема-охладителя.

  Динамика общей минерализации воды Кучурганского водоема-охладителя

Молдавской ГРЭС в нижнем участке за 1981-2008гг., мг/л

В последние годы водообмен между водоемом и Турунчуком проводится спонтанно из-за несогласованности между различными организациями. Поэтому, так  называемая «продувка» водоема не соответствует ранее разработанным нормативам, в результате чего  (несмотря на то, что выбросы станции и термофикация водоема несколько снизились) в водоеме-охладителе прослеживаются интенсивные процессы осолонения и вторичного загрязнения, что впоследствии может оказать опасное воздействие на экосистему в целом.

Следует также отметить, что в верховье водоема впадают высокоминерализованные хлоридные натрий-магниевые воды речки Кучурган, минерализация которой в большинстве случаев составляет более 3 г/л, что естественно сказывается на солевом составе водоема. В этой связи диапазон величины минерализации воды в верховье водоема составляет  сегодня 2900-4400 мг/л. Ранее здесь величина минерализации  в среднем составляла около 1400 мг/л и  временами достигала 2000 мг/л.

Вышеизложенное свидетельствует о метаморфизации химического состава воды водоема-охладителя от гидрокарбонатного и гидрокарбонатно-сульфатного класса группы кальция-магния - к сульфатно-хлоридному классу группы магния  и даже к хлоридно-сульфатному и хлоридному классу группы натрия.

Так, осенью 2007 - зимой 2008 года вода характеризовалась уже как сульфатно-натриевая второго и третьего типа, а весной 2008 - как хлоридно-натриевая третьего типа. То есть практически, вода водоема-охладителя уже не пригодна для ирригации, и ее использование может привести к осолонению почв.

Процесс осолонения воды в Кучурганском водоеме-охладителе прогрессирует, об этом свидетельствует и тот факт, что если величина жесткости воды в 1992-1995 гг. была менее 10 мг-экв/л, то в 2008 году она уже  превысила 18 мг-экв/л.

В последние годы, особенно в придонных слоях, вода имеет запах сероводорода. Выделение сероводорода в водную толщу опасно для жизни водных животных и растений и об этом свидетельствуют многочисленные раковины мертвой дрейссены и других моллюсков по всей акватории водоема. В водоеме прогрессирует вторичное  загрязнение водной среды, обусловленное отмиранием высшей водной растительности и гибелью моллюсков и других водных животных. Де-факто, вторичное загрязнение и увеличение концентрации сероводорода в водной толще - это взаимообусловленные процессы.

Поступление сероводорода в водную среду может быть связано и с процессами сульфатредукции сульфатов (уменьшение концентрации сульфатов и увеличение концентрации сульфидов при дефиците растворенного кислорода, развитии сульфатредуцирующих микроорганизмов и др.). По нашим наблюдениям, процессы сульфатредукции  с выделением сероводорода  в водную толщу мы наблюдали ранее  лишь в подледный период и в жаркое время на мелководье, покрытом высшей водной растительностью. В настоящее время,  выделения сероводорода  в водную толщу прослеживается практически по всей акватории водоема.

Таким образом, анализ многолетних исследований наглядно продемонстрировал значительные изменения в динамике общей минерализации и жесткости, концентрации  и соотношении главных ионов, являющихся одними из консервативных составляющих химического состава поверхностных вод. В водоеме прогрессируют процессы вторичного загрязнения и сульфатредукции.

В этой связи для восстановления и рационального использования экосистемы Кучурганского водоема-охладителя необходимо проведение комплексного экологического мониторинга и внедрение научно-обоснованных нормативов регулирования водного баланса водоема-охладителя,  зарастания его высшей водной растительностью, зарыбления, рыбной ловли  и создания рекреационных зон на водоеме.

Список литературы

1.        Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 444 с.

2.        Биопродукционные процессы в водохранилищах-охладителях ТЭС / Отв. ред. А.М.Зеленин. Кишинев: Штиинца, 1988. 271 c.

3.        Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши / Отв.ред. А.Д. Семенов. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 542 с.

4.        Унифицированные методы анализа вод / Отв. ред. Ю.Ю.Лурье.  М.: Химия, 1973. 133 с.