Термальное загрязнение воды

Примерное время чтения: 5 мин.

Температура — один из важных факторов окружающей среды, действующий на организмы. Даже при незначительном повышении температуры воздуха люди и животные начинают испытывать дискомфорт или недомогание, а значительное увеличение температуры может привести к тепловому удару и даже летальному исходу. Однако если повышение температуры воздуха можно списать на погодные условия, то повышение температуры в водоемах зачастую провоцирует деятельность производственных предприятий и электростанций, использующих водные ресурсы для охлаждения оборудования. Они забирают воду из водоемов и возвращают ее обратно нагретой, не оставляя порой живым организмам времени на адаптацию. Такое резкое изменение температуры называется термальным загрязнением, оно провоцирует тепловой шок и гибель пресноводной флоры и фауны.

Обычно электростанции строятся рядом с водными объектами, которые обеспечивают стабильную подачу воды. Электростанции забирают речную или озёрную воду, чтобы прокачать её через охладитель. Вода преобразуется в пар, который приводит в действие турбины для выработки электроэнергии. Далее вода используется для охлаждения машин, которые сильно нагреваются. Также вода поглощает тепло, а уже нагретая она возвращается в водоём, повышая температуру природных вод на 5-15°С. Нефтеперерабатывающие, целлюлозно-бумажные, химические и сталелитейные заводы также используют воду для охлаждения оборудования и осуществляют сброс воды при повышенных температурах.

Тепло вызывает изменение газового и химического состава воды, что ведет к размножению анаэробных бактерий, росту количества гидробионтов и выделению ядовитых газов — сероводорода и метана. Одновременно происходит «цветение» воды, на смену привычной флоре приходят бурно развивающиеся сине-зелёные водоросли, которые при разложении выделяют токсины и отравляют водоём.

По степени воздействия тепла на экосистемы водоемов и водотоков бывают:

• Слабый перегрев (менее 3°С), при котором влияние температуры на биологический режим слабое и прослеживается лишь в местах выпуска циркуляционной воды и в примыкающих зонах.
• Умеренный перегрев (от 4 до 6°С), когда под влиянием температур экосистема и химический режим водного объекта изменяются: в летнее время увеличивается количество органических и биогенных веществ, повышается их концентрация, возрастает численность микробов, угнетается донная фауна, сокращается видовой состав гидробионтов, снижается количество кислорода.
• Сильный перегрев (более 6°С) — нарушаются гидрохимический и биологический режимы, происходит распад экосистемы, ухудшается санитарное состояние водоема.

Сбой системы может привести к необратимым последствиям:

• сокращению концентрации кислорода в водоёме;
• снижению биоразнообразия: летом повышение температуры водоема на 2-3°С может спровоцировать полное вымирание водной фауны;
• миграции видов в боле подходящую среду и сокращению пищевой базы для оставшихся видов;
• смене видов биоценоза — из-за теплового воздействия происходит процесс естественного отбора: более слабые представители вида погибают, а более сильные мутируют и получают возможность жить в таких тепловых колебаниях;
• изменению процесса нереста и появлению нового маршрута перемещения;
• повышенному росту водорослей.

Более высокие температуры могут повысить уязвимость водных организмов к химическим веществам, присутствующим в сточных водах, таким как аммиак, тяжелые металлы и пестициды. Если на фоне теплового загрязнения наблюдается повышенная концентрация органических и минеральных веществ, то в водоеме запускаются процессы эвтрофикации — повышения биологической продуктивности флоры. Удобрения с полей, смытые в реку, бытовые сточные воды и навоз со скотоводческих хозяйств служат питательной базой для высших и низших водных растений. Таким образом, вместе тепловое загрязнение и насыщение питательными веществами могут формировать гипоксические «мертвые зоны» с очень низким уровнем кислорода.

Для защиты гидросферы от теплового воздействия стоков электростанций предпринимается ряд действий:

• сооружение водоёмов-охладителей, из которых вода снова используется для охлаждения турбин;
• внедрение инновационных инженерных решений, исключающих паровую турбину в работе на теплоэлектростанциях;
• исследование пределов равновесия биологических систем и температурной устойчивости отдельных видов.

Природоохранные и санитарные органы Российской Федерации нормируют перегрев при выпуске возвратных (сточных) вод, дифференцируя его применительно к водоемам и водотокам по категориям водопользования: хозяйственно-питьевое, коммунально-бытовое и рыбохозяйственное. Основными документами регулирования являются СанПиН 2.1.3684-2112:55 «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению населения, атмосферному воздуху, почвам, жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, организации и проведению санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий» и Водный кодекс РФ.