Бщее описание водоёма- охладителя Курской АЭС

Оглавление

Введение……………………………………………………………………….3

Глава 1  Процессы эвтрофирования водоёмов, их основные причины и экологические последствия…………………………………………………..

1. Эвтрофирование и загрязнение водоёмов………………………………
2. Виды эвтрофирования  водоёмов………………………………………...
3. Общее описание водоёма- охладителя  Курской АЭС………………….

Глава 2 Общее описание водоёма- охладителя  Курской АЭС……………

2.1 Описание растительности  водоёма  КуАЭС…………………………….

2.2 Описание рыб обитающих  в водоёме КуАЭС……………………………

2.3 Насекомые обитающие в водоёме КуАЭС……………………………….

Глава 3. Расчёты…………………………………………………………………

3.1 Расчёт объёма осадков, выпадающих на площадь зеркала водохранилища.

3.2 Расчет расходной части водного баланса водохранилища………………..

3.3 Расчёт построения биофильных элементов…………………………………

Заключение…………………………………………………………………………

Список литературы…………………………………………………………………

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Под эвтрофированием понимают повышение биологической продуктивности водных объектов в результате накопления в воде биогенных элементов (ГОСТ 17.1.1.01-77). Существует мнение, что до определенного этапа процесс эвтрофикации не следует рассматривать как сугубо вредное явление (Сиренко, 1981). Контролируемое увеличение продуктивности водоема в ряде случаев может быть даже экономически выгодно. Однако на практике антропогенная эвтрофикация водоемов, как правило, быстро достигает того уровня, когда дальнейший рост продуктивности водной экосистемы сопровождается заметным ухудшением качества водной среды. В результате спровоцированных эвтрофикацией «цветений» фитопланктона вода становиться непригодной для использования в питьевых и хозяйственных целях. Значительные трудности создает также зарастание эвтрофицированных водоемов высшей водной растительностью. Экзометаболиты фитопланктона и продукты разложения отмирающих водорослей токсичны для большинства гидробионтов. Кроме того, образование скоплений разлагающихся растительных остатков значительно снижает органолептические и санитарные показатели вод, вызывает ухудшение кислородного режима и способствует возникновению заморных явлений (Эделыптейн, 1998). В результате этих процессов происходит обеднение качественного и количественного состава водной биоты, снижение рыбохозяйственного и рекреационного потенциала водоемов. Поэтому в настоящее время антропогенная эвтрофикация рассматривается как важнейший фактор негативного воздействия человеческой деятельности на водные объекты (Брагинский, 1998), а исследования механизмов развития данного явления имеют первостепенное значение.

Особую актуальность проблема эвтрофирования приобретает в водоемах-охладителях атомных электростанций. Количество этих водных объектов неуклонно возрастает, что связано с бурным развитием атомной энергетики (Махова, Преображенская, 2001). Уже сейчас в мире действует свыше 400 блоков АЭС и их число ежегодно увеличивается. Только в 2000 г. введено 6 блоков АЭС: 3 в Индии и по одному в Бразилии, Пакистане и Чехии. В России в 2002 г. началась эксплуатация новой Волгодонской (Ростовской) АЭС.

Для охлаждения многих АЭС  создаются специальные водоемы-охладители. С одной стороны, эти водные объекты  постоянно испытывают воздействие  обширного комплекса антропогенных  факторов. Помимо химического эвтрофирования, обусловленного загрязнением воды стоками, содержащими соединения азота и фосфора, водоемы-охладители подвержены так называемому термическому эвтрофированию (Веригин, 1977; Сиренко, 1981; Безносов и др., 2002). Это явление заключается в увеличении содержания в воде биогенов, вследствие ускорения их оборота в водоеме при повышенной температуре. Использование на АЭС глубинных водозаборов может привести к обогащению фотической зоны биогенами, накопленными в глубинных водных массах, и к развитию еще одного вида эвтрофикации - дестратификационной эвтрофикации (Безносов, 2000). Таким образом, водоемы-охладители в большей степени, чем другие водные объекты, подвержены антропогенному эвтрофированию.

С другой стороны, именно в  водоемах-охладителях процессы эвтрофикации могут нанести максимальный экономический ущерб. «Цветения» фитопланктона и зарастание высшей водной растительностью являются одними из основных причин возникновения биопомех в работе АЭС и даже могут стать причиной возникновения чрезвычайной ситуации в системе ее водоснабжения (Афанасьев, 1991; 1995; Попов и др., 2001; Безносов и др., 2002). По этой причине весьма актуальна разработка эффективных мер, направленных на предотвращение эвтрофирования водоемов-охладителей.

Вместе с тем, водоемы-охладители представляют собой природно-техногенные  системы, в которых характер протекания многих экологических процессов  существенно отличается от такового в других водных объектах (Протасов, 1991; Суздалева, Безносов, 2000; Суздалева, 2002). Отличаются также и внешние проявления последствий загрязнения и эвтрофирования водоемов-охладителей (Побединский, Суздалева, 1997; Суздалева, 1999; Кацман, 2004; Кучкина, Кацман, 2004). Поэтому, для своевременного обнаружения и прогнозирования последствий эвтрофирования водоемов-охладителей АЭС необходимо целенаправленное изучение этих процессов.

 

 

Цель  работы:  создать  имитационную модель эвтрофикации водоёма охладителя Курской АЭС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1.  Процессы эвтрофирования водоёмов, их основные причины и экологические последствия.

1. Эвтрофирование и загрязнение  водоёмов.

В последние годы биогенное  загрязнение водоемов (водотоков, озер и водохранилищ) и их эвтрофирование становится одной из наиболее актуальных проблем охраны водных ресурсов.

Биогенное загрязнение в  результате хозяйственное деятельности на водосборах водотоков вызывает антропогенное  эвтрофирование. Наиболее быстро этот процесс развивается в водоемах, водосборы которых интенсивно осваиваются сельскохозяйственным производством, в том числе полеводством (пропашные культуры, сенокосы, пастбища) и животноводством (фермы, различные комплексы). Эти источники биогенной нагрузки являются неконтролируемыми или слабо контролируемыми, поэтому  им должно быть уделено особое внимание[18].

Хозяйственное освоение водосборов, водотоков и водоемов и, следовательно, биогенная нагрузка на них, будут  непрерывно возрастать. В с связи с этим необходимо экологическое обоснование любой концепции хозяйственного развития, в том числе аграрно-промышленного освоения водосборов, соизмерима или выше валового содержания веществ, поступающих со сточными водами городов.

Результаты исследований показали, что основным источником поступления в водные объекты  соединений азота и фосфора является сельскохозяйственное производство. Эвтрофирование и загрязнение большинства водохранилищ обусловлено главным образом стоком с полевых угодий и предприятий Агропрома, который приносит в водоемы до 50% всех биогенных органических  веществ. В условиях интенсификации и химизации сельского хозяйства этот показатель может еще возрасти, так как увеличение количества удобрений, пестицидов и отходов животноводства будет сопровождаться увеличением их выноса в водоемы, особенно в случае нарушений прибрежной растительности в зоне переработке берегов,  которая в естественных условиях является защитным биофильтром[17].

 При правильном применении  минеральные и органические удобрения  – эффективное средство защиты  природной среды (агроценозов), так как их использование улучшает структуру почвы, повышает ее устойчивость к водной и ветровой эрозии.

В результате эвтрофирования, как известно, происходит усиленное развитие фитопланктона, прибрежных зарослей, водорослей, «цветение воды» и др. В глубинной зоне усиливается анаэробный обмен, образуется сероводород, аммиак, метан, нарушаются окислительно-восстановительные процессы, и возникает дефицит кислорода. Это приводит к гибели ценных рыб и растений, вода становится непригодной не только для питья, но и для купания. Эвтрофированный водоем утрачивает свое хозяйственное и биогеоценотическое значение[15].

Причины антропогенного эвтрофирования – избыточное поступление в водоемы биогенных веществ. Основными питательными для водорослей (биогенными) веществами являются  минеральные формы углерода, азота и фосфора. Содержание углерода в воде в форме углекислоты, бикарбонатов и органических веществ практически всегда достаточно, лимитируют или стимулируют развитие водорослей обычно соединения фосфора и азота. Связь эвтрофирования  водоемов с обогащением из фосфором и азотом не нуждается специальных доказательствах и вытекает из схемы балансового   уравнения фотосинтеза:

106 СО₂+90 Н₂О+16 NO₃+PO₄ 3- - С106 Н180 О46 Р+154О₂+Qт_епло

Согласно закону действующих  масс при увеличении концентрации азота  и фосфора скорость прямой реакции, т.е. скорость фотосинтеза, возрастает, что приводит к эвтрофированию.

Имеет значение и соотношение  питательных основных элементов, используемых водорослями. Считается, что максимальная скорость роста достигается в воде, в которой соотношение углерода, азота и фосфора(C:N: P) соответствует их атомно-массовому отношению в составе вещества водорослей. Для фитопланктона в среднем оно приближается к 106:16:1. Всякое отклонение от данного соотношения в окружающей среде говорит об изменении обеспеченности водорослей питательными веществами. Роль фосфора в эвтрофировании заслуживает особого рассмотрения в связи с тем, что он не содержится в атмосфере, а резервный фонд его находится в земной коре[13].

Мероприятия по устранению эвтрофирования на водоемах, уже достигших соответствующего критического уровня трофности, трудоемки и дороги, а результаты проявляются со значительной задержкой во времени, так как эвтрофные водные экосистемы очень инерционные[6].

Проблема загрязнения  среды в настоящее время приобрела  глобальное значение. В водоемы планеты  ежегодно сбрасывается около 7003 км загрязненных вод. Погибают наиболее чувствительные организмы, разрушаются сбалансированные сообщества, ограничивается хозяйственное  и рекреационное использование  водоемов. Полное прекращение антропогенного загрязнения среды нереально, поэтому  следует применять разумные меры ограничения поступления в водоемы  токсикантов и загрязнителей, применять эффективную очистку вод

Загрязнения водоёмов могут  возникать как в результате человеческой деятельности, так и в результате природных процессов. Дождевые и  паводковые стоки могут опреснять  соленые водоёмы, увеличивать мутность, сносить в водоемы с суши органические и минеральные вещества. Солнечные  лучи могут высушивать водоёмы, повышать в них концентрацию солей и других веществ. Продукты жизнедеятельностн некоторых водорослей являются сильными токсинами.

 Типичным примером  может служить явление т.н. "красных  приливов" или "эль ниньо" в теплых морях. Такое явление вызывается бурным развитием динофлагеллят, выделения которых губят рыб и других гидробионтов. В пресных водах токсикозы и заморы нередко возникают в результате "цветения" водоемов - сильном развитии синезеленых водорослей. В некоторых водоемах разложение органических остатков приводит к накоплению сероводорода и других продуктов распада. Сероводородом заражены глубины Черного и Каспийского морей, придонные воды некоторых северных фиордов, хотя в этом случае газ получается не из-за разложения органических остатков, а от деятельности автотрофных сероводородных бактерий, которые восстанавливают серу до сероводорода.

 В ряде африканских  озер на глубине скопились  огромные количества токсических  и удушливых газов. Иногда, как,  например в, Камеруне время от времени газы вырываются на поверхность и вызывают гибель всего живого как в водоеме, так и на берегах. Естественное загрязнение возникает при вулканической деятельности, работе гейзеров, фумарол, минеральных источников, грязевых вулканов. Вредные и ядовитые вещества могут образовываться в водоемах при разложении обильного листопада. В ряде регионов природные воды обладают избытком тех или иных минералов, что может оказывать существенное влияние на жизнь водоёмов.

 Загрязнение, ведущее  к гибели "всего живого" наблюдается  редко. Формы жизни очень многообразны. Есть организмы, живущие в горячих минеральных источниках - в насыщенных солями кипятке, есть организмы, для которых токсикантом является свободный кислород, а субстратом жизни - сероводород, который они превращают в молекулярную серу.

 В результате человеческой  деятельности в водоемы может  поступать много загрязнителей  разной степени токсичности. Вредное  действие может вызываться поступлением  нетоксических веществ. Избыток  удобрений может привести к  изменению типа водоема, его  флоры и фауны, а это не  всегда желательно. Особенно нежелательно  увеличение трофности водохранилищ, снабжающих водой населенные пункты, озер, заселенных ценными сиговыми и лососевыми рыбами, водоемов, сохранение состояния которых в неприкосновенности имеет особое значение для страны - Байкал, Иссык-куль, Ладожское озеро. Превращение "сигового" водоема в "плотвично-окуневый", "судачьего" в "карасёвый" в результате удобрения и повышения первичной продукции всегда связано с ухудшением качества воды.

 Вредное действие может  оказывать поступление в водоем  большого количества неядовитых  взвесей - глины, песка, слюды,  целлюлозы, окиси железа. Взвеси  увеличивают мутность вода, уменьшают  глубину проникновения солнечных  лучей, т.е. уменьшают "фотический слой" в котором происходит фотосинтез, что ведет к понижению первичной продукции водоема и дефициту кислорода. Увеличение донных осадков может привести к нежелательной смене фауны бентоса, заиливанию нерестилищ, гибели от удушья уже отложенной икры рыб.