1.2.2. Попадание в системы водоснабжения водных животных. В некоторых случаях это может привести к забиванию водоводов и выходу из строя некоторых технических узлов. Данный вид биопомех также бывает обусловлен ухудшением экологических условий в водоемах-источниках водоснабжения. Наиболее распространенным примером является массовое заражение рыб гельминтами в водохранилищах и частичная потеря ими двигательной активности. В результате эти рыбы не способны противостоять току воды и скапливаются у решеток водозаборных устройств.
Аналогичные явления могут наблюдаться и в тех случаях, когда на водозаборе скапливаются рыбы, травмированные при прохождении через гидроузлы, расположенные выше по течению реки или в иной части водоема. К потери двигательной активности приводит и загрязнение вод токсичными промстоками.
2. Биопомехи, обусловленные изменением качества вод, поступающих в систему водоснабжения, и экологического состояния водоема-источника водоснабжения. Отличительной чертой биопомех этой группы является то, что сами организмы не контактируют с техническими узлами. Поэтому определение их истинных причин представляет собой более сложную задачу. Однако проведение грамотных экологических исследований позволяет успешно решать и данные проблемы.
2.1. Забивка водозаборных решеток трупами животных при их массовой гибели в водоеме. Подобные явления, также в подавляющем большинстве случаев, связаны с различными формами антропогенного воздействия на водные объекты. Наиболее важное значение среди них имеют залповые сбросы в водоемы высокотоксичных стоков и образование заморов в результате сброса канализационных стоков. Массовое появление на водозаборе трупов животных часто наблюдается также в периоды «цветения» водоемов сине-зелеными водорослями. В процессе своей жизнедеятельности водоросли выделяют в воду токсичные вещества. При разложении массы отмирающих водорослей резко ухудшается кислородный режим. В свою очередь «цветения» практически всегда являются следствием антропогенного эвтрофирования водоемов.
2.2. Забивание водоводов и технических агрегатов так называемым «влекомым биологическим материалом» (влекомыми наносами), то есть фрагментами тел организмов и отчасти живыми организмами, которые с током воды вовлекаются внутрь системы водоснабжения. Их общее количество может быть весьма велико, а состав разнообразен (кусочки раковин моллюсков, обрывки водной растительности и др.). Так, на Криворожской ГРЭС масса поступавших в систему влекомых биоматериалов превышала 270 кг/сут. [1]. Так же как и в случае с другими видами биопомех, количество влекомых наносов, во многом, определяется экологическим состоянием водоема, из которого осуществляется забор воды. Так, увеличение в последние годы количества остатков растительного происхождения, поступающих в систему водоснабжения Курской АЭС, было обусловлено антропогенным эвтрофированием водоема-охладителя (Кучкина, 2004). Существуют две разновидности данной группы биопомех:
2.2.1. Забивка решеток, фильтров и водоводов отмершими частями растений (макрофитов). Отличительной чертой данного вида биопомех является то, что в его возникновении могут принимать участие виды растительности, прочно прикрепляющиеся к грунту и при иных условиях не создающие заметных трудностей при эксплуатации систем водоснабжения. Массовое отмирание водной растительности также может быть обусловлено различными антропогенными воздействиями. Например, такие явления по нашим наблюдениям происходят при экстремальных повышениях температуры воды до 30оС в районах сброса систем охлаждения некоторых энергетических объектов. Гибель растений может быть связана и с попаданием в водоемы токсичных промстоков с других производственных объектов, а также значительным увеличением мутности воды. Отмирание высшей водной растительности происходит и в периоды «цветения» водоемов сине-зелеными водорослями, что практически всегда является следствием их эвтрофирования.
2.2.2. Забивка систем трупами животных при их массовой гибели в водоеме. Подобные явления, также в подавляющем большинстве случаев связанны с различными формами антропогенного воздействия на водные объекты. Наиболее важное значение среди них имеют залповые сбросы в водоемы высокотоксичных стоков и образование заморов в результате сброса канализационных стоков. Массовое появление на водозаборе трупов животных часто наблюдается также в периоды «цветения» водоемов сине-зелеными водорослями. В процессе своей жизнедеятельности водоросли выделяют в воду токсичные вещества. При разложении массы отмирающих водорослей резко ухудшается кислородный режим.
2.3. Биологическая инициация процесса накипеобразования (образования неорганических отложений). Образование накипи весьма распространенный и общеизвестный вид помех, приводящий к снижению расхода воды, иногда даже закупорке водоводов и снижению теплопередачи.
Данный процесс, как правило, связывают исключительно с гидрохимическими параметрами воды (содержанием ионов кальция и др.). Однако биологические факторы, то есть влияние жизнедеятельности различных организмов, часто имеют не меньшее значение. Поэтому во многих случаях образование накипи можно рассматривать именно как вид биопомех.
На интенсивность накипеобразования существенное влияние может оказать смещение карбонатно-кальциевого равновесия, обусловленное биотическими процессами. Так, интенсивные процессы фотосинтеза сопровождаются подщелачиванием среды и пересыщением воды карбонатом кальция, как следствия резким повышением накипеобразования. В свою очередь интенсивность фотосинтеза в водоеме, из которого осуществляется забор воды, возрастает в результате его эвтрофирования.
Существует ряд дополнительных факторов, способствующих выпадению твердой фазы карбоната кальция из пересыщенных растворов. К их числу относятся: водные организмы, входящие в состав биообрастания и использующие карбонат кальция для построения скелета, наличие в составе влекомых наносов микроскопических частиц карбоната кальция (например, мельчайших фрагментов раковин моллюсков и др.), служащих центрами кристаллизации и ускоряющих ее. Попадание этих частиц в системы водоснабжения также может существенно повысить интенсивность накипеобразования.
2.4. Коррозия, вызванная разложением в водоеме остатков организмов. При интенсивном разложении в водоеме большого количества водной растительности образуется ряд химически агрессивных веществ (сероводород и др.), вызывающих коррозию омываемого водой оборудования [22]. Как правило, подобные явления наблюдаются как последствия так называемого «вторичного загрязнения» водоемов. Данный вид загрязнения состоит в том, что его продукты не привносятся в водоем извне, а возникают в результате процессов, происходящих непосредственно в водной среде. Наиболее распространенный случай вторичного загрязнения можно представить в виде следующей цепочки событий: во-первых, поступление в водоем со стоками дополнительного количества фосфора, то есть химическое эвтрофирование, вызывает интенсивное развитие водных растений; затем происходит разложение образовавшейся растительной массы, в результате которого и происходит вторичное загрязнение водной среды. Таким образом, несмотря на то что ухудшение качества вод происходит в результате на первый взгляд «естественных» процессов разложения, его первопричина - это поступление в водоем стоков, богатых фосфором. Следовательно, и в данном случае конкретный виновник ухудшения экологической ситуации также может быть установлен.
Попадание в систему водоснабжения химически агрессивных веществ может наблюдаться и при разложении в водоеме значительной массы погибших животных.
3. Биопомехи, возникающие в результате изменения проектных характеристик водоема-источника водоснабжения. Производственный объект, система и источник его водоснабжения представляют собой единую природно-техногенную систему [23]. Поэтому, нежелательное изменение параметров водоема, обусловленное жизнедеятельностью организмов может рассматриваться как разновидность биопомех, даже в тех случаях, когда качество поступающих в систему водоснабжения вод не вызывает трудностей в эксплуатации технических узлов. Среди данной группы важное значение имеют следующие явления:
3.1. Зарастание водоема, препятствующее циркуляции вод. Зарастание подводящих каналов крупными водными растениями (макрофитами) снижает их пропускную способность. В водоемах-охладителях формирование обширных прибрежных зарослей сокращает площадь растекания подогретых вод, в пределах которой на границе вода-воздух происходит охлаждение. Основной причиной интенсивного зарастания водоемов является их антропогенное эвтрофирование.
3.2. Снижение интенсивности теплообмена на границе вода-воздух, вследствие цветения воды планктонными микроводорослями (фитопланктоном). Данный вид биопомех также имеет значение в водоемах-охладителях: при массовом развитии клетки фитопланктона образуют у поверхности воды довольно плотный сплошной слой, значительно снижающий интенсивность теплообмена. В результате охлаждающая способность водоема уменьшается и, как следствие, снижается КПД электростанции. Основная причина данного вида биопомех также заключается в эвтрофировании вод.
3.3. Обмеление водоема в результате образование биогенных отложений. Интенсивное развитие некоторых видов водных организмов приводит к образованию на дне водоемов мощных отложений. Прежде всего, это относится к двустворчатому моллюску дрейссене. В районах плотных поселений этого вида толщина скоплений ракуши может достигать несколько метров [1]. Распространение дрейссены связано главным образом с деятельностью человека. Именно по этой причине дрейссена проникает во все новые и новые водоемы, служащие источниками водоснабжения. Поэтому, возникновение данного вида биопомех в определенной мере можно рассматривать как результат биологического загрязнения вод. Обмеление водоемов может происходить и при интенсивном развитии макрофитов в эвтрофируемых водоемах.
Образование мощных биогенных отложений снижает пропускную способность поводящих каналов и создает условия для проникновения внутрь систем техводоснабжения влекомых наносов.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ОБРАЗОВАНИЕ БИОПОМЕХ
Анализируя выше изложенные материалы, можно сделать вывод, что образование биопомех в системах техводоснабжения происходит в двух случаях.
Во-первых, наиболее часто образование биопомех возникает как вспышка развития каких-либо организмов. Обычно это происходит в условиях ухудшения качества водной среды. В стабильных экосистемах такие явления, как правило, не наблюдаются. Этому препятствует сложная система регуляторных механизмов, удерживающих численность всех компонентов биотических сообществ на определенном уровне. Поэтому, массовому развитию нежелательных форм обычно предшествуют разрушение структурно-функциональной организации водной экосистемы и частичная потеря ею способности к саморегулированию. Например, сильное загрязнение вод, вызывающее массовую гибель многих видов, в ряде случаев одновременно создает условия для бурного развития других организмов, ранее не выдерживавших конкуренции. Уничтожение зарослей высшей водной растительности гербицидами может обусловить последующее цветение водоемов сине-зелеными водорослями. Выкашивание зарослей тростника, затрудняющих проток воды, вызывает бурное развитие плохо прикрепленных форм растительности, создающей более серьезные биопомехи при попадании в водоводы.
Во-вторых, биопомехи возникают как следствие массовой гибели водных организмов или отмирания отдельных частей водной растительности, что также, как правило, наблюдается при значительном ухудшении экологических условий в водоеме, возникающих вследствие человеческой деятельности (сброс токсичных стоков, экстремальный подогрев вод и др.).
Остановимся только на двух наиболее важных процессах антропогенного воздействия на водоемы: загрязнении и эвтрофировании вод.
Хотя процессы загрязнения и эвтрофирования водоемов тесно связаны, взаимообусловлены (оба эти процесса являются следствием попадания в водную среду или образование в ней посторонних веществ), между ними существует принципиальная разница.
Под загрязнением водных объектов обычно понимают поступление в водную среду или накопление в ней веществ или иных агентов, способных оказать нежелательное воздействие на водные организмы и снижающих качество вод.
В аспекте рассматриваемой проблемы наибольший интерес представляют химическое, тепловое и биологическое загрязнение водоемов. Химическое загрязнение заключается в поступлении в водоемы токсичных веществ или образовании таких веществ в самих водоемах вследствие человеческой деятельности. При этом в качестве факта химического загрязнения среды может рассматриваться как появление в ней веществ ей несвойственных (искусственно синтезированных), так и повышение содержания в среде ее обычных компонентов до уровня, вызывающего неблагоприятные экологические последствия [24]. Тепловое загрязнение - это искусственное повышение температуры водоемов, связанное со сбросом в них подогретых вод. Существует две группы различных эффектов, связанных с тепловым загрязнением: эффекты субэкстремального повышения температуры и эффекты экстремального повышение температуры. Субэкстремальное тепловое воздействие (повышение температуры до 30оС) приводит к интенсификации биопродукционных процессов в водоеме. Экстремальный подогрев вод (свыше 30оС) вызывает массовую гибель организмов, обитающих в водоеме. Биологическое загрязнение - это проникновение в водоемы и развитие в них организмов, ранее там не встречавшихся. Эти новые виды-вселенцы при массовом развитии иногда полностью вытесняют ранее существовавшие виды, нарушают структуру водных экосистем и даже могут вызвать изменения в химическом составе вод. Очень часто причиной биологического загрязнения является человеческая деятельность.