Екобезпека водних об’єктів у зоні розташування підприємств теплоенергетики Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Вюник Дншропетровського унiверситету. CepiH: геологiя, географiя. 24 (2), 2016, 55-60. Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seria Geologia, geographia Dnipropetrovsk University Bulletin. Series: geology, geography. 24 (2), 2016, 55-60.

Doi: 10.15421/111633 http://geology-dnu.dp.ua

УДК 550.42 (571.53)

Екобезпека водних об'еклв у зош розташування п1дприемств теплоенергетики Г. А. КроТк, Л. О. Дорганова

Днтропетровський нацiональний yuieepcumem шет Олеся Гончара, Днiпро, Украша, e-mail: jalad@i.ua

Дослужено х1м1чний склад поверхневих вод у зош розташування Придншровсько!' теплоелектростанцй i визначено вм1ст таких компонент: сульфат-iонiв, нiтрат-iонiв, нiтрит-iонiв, фосфат-iонiв, хлор-юшв, зважених речовин, азоту амоншного, БСК5, важких металiв та нафтопродуклв. Виконано аналiз ступеня забруднення поверхневих вод у зош дй об'екта. Видiлено прiоритетнi елементи - забруднювач^ що надходять до поверхневих вод у результат роботи ТЕС. Установлено, що значна кшьюсть в охолодженш водi оргашчно!" речовини може бути причиною забруднення теплообмшних апаратiв оргашчними вiдкладами, що, у свою чергу, Ыщюе утворення мiкробiологiчних вiдкладiв у теплообмшнш апаратурi. Отримано залежностi розповсюдження компонентiв-забруднювачiв та окреслено зону дн п1дприемства щодо впливу на склад поверхневих вод. Зроблено висновки, що поверхневi води у створi водозабору Придншровсько!' ТЕС за середнiми величинами сольового складу можна ощнити як пркш, г1дрокарбонатно-кальцiевi

II типу. За сумою юшв вони належать до I класу (загальний стан вод «ввдмшний»), за ступенем чистоти категор!я 1 («дуже чиста»), за вмктом хлорид1в вода ввдповвдае II класу («добра»), категорй 3 («дуже чиста»), за сульфатами III клас («задовшьна»), категорiя 4 («слабкозабруднена»).

Ключовг слова: теплоелектростанцгя, поверхневг води, техногенний ландшафт, екологгчна оцгнка, хшгчний склад

Environmental safety of water objects in the area of the thermal power plant А. Kroik, L. Dorhanova

Oles Honchar Dnipropetrovsk National University, Dnipro, Ukraine, e-mail: jalad@i.ua

This paper work evaluated the impact of Pridniprovsk thermal power stations on the ecological status of surface water in the area where is the object located. Particular attention was paid to the state of water in the area of the strait. Shyyanka because it is close to the ash dumps of the power station. The chemical composition of surface water studied and the content of the following components determined: sulfate ions, nitrate ions, nitrite ions, phosphate ions, chlorine ions, suspended solids, ammonia nitrogen, BSK5, heavy metals and oil products. The research results revealed the following. In certain places the value of mineralization (the strait. Shyyanka) were higher pH and sulfate ions. A river Dnieper observed an increase of chloride ions and total water hardness. Meanings of suspended solids exceed MAC almost 55 times. In the summer, their number is much higher than in the winter. The content of phosphate ions in surface waters near the power station almost 3 times more than MCL, leading to putrid processes in the pond. Consumption of such water for drinking can cause dermatitis in humans and violations of the gastrointestinal tract. In addition, analysis of the surface waters of substances such as oil and technical oils that do not have to be in the water, set the MCL of these substances almost 5 times more. Results about changing the chemical composition of the surface waters of the Dnieper in the operation of thermal power plants led to the following conclusions. In creating water intake, the averages of salt, can be estimated as fresh, hydrocarbonate-calcium type II. With the amount of ions they belong to Class I (general water status «excellent»), according to the degree of purity of category 1 («very clean»), for including chloride water belongs to Class II («good»), Category 3 («very clean»), for including the sulfates class

III («fair»), Category 4 («slightly polluted»). Generalized microbiological assessment characterizes the quality of water within the IV-V grade, 4-5 categories («mild - moderately polluted»). The content of the toxic effect of pollutants and for the content of petroleum products water quality corresponds to category 7 («very dirty»). Thus, the water quality in the Dnipro River and the Strait Shyyanka near the Prydniprovsk thermal power plant as a whole remains within category - «fresh water». The degree of contamination of water is characterized Category 4 («slightly polluted»), with the trend with transition into category 5 («moderately polluted»). The content of oil condition of water corresponds to the category «very dirty». In terms of mineral content (dry residue, sulfates, chlorides), pH, BSK5 water quality comply with the composition and properties of water surface sources of drinking water supply.

Keywords: power plant, surface water, man-made landscape, environmental assessment, chemical composition.

Вступ. Детальний анатз ринку електроенергп енергоспоживання в цшому по Укра'ш. Спожи-свщчить про необхщшсть збшьшення обсяпв вання електроенергп pi3HHMH галузями нацю-

Dniprop. Univer. Bull. Ser.: geol., geogr., 2016, 24 (2)

нально1 економши i населенням зростае впродовж року приблизно на 4,7 % i мае тенденцiю до збшь-шення.

Вiдомо, що протягом 2010-2020 роюв закшчу-еться термiн експлуатацп бiльшостi енергоблокiв АЕС, що наразi перебувають в експлуатацп. Деякi енергоблоки шляхом вщповщно1 модершзаци мо-жуть продовжити термш служби ще на 5-10 роюв, iншi будуть зупинеш i виведенi з експлуатацп до заюнчення планованих термiнiв служби. Таким чином, основою електроенергетично1 системи Украши залишаються тепловi електростанцп i, у зв'язку з цим, теплова електроенергетика повинна бути як економiчно ефективною, так й еколопчно безпечною.

Оскiльки бшьшють ТЕС Украши будувалася в 50-70-т роки XX столiття, а перюд !х експлуатацп складае вщ 25 до 50 рокiв, у 2001 рощ була розроблена «Програма реконструкцп теплових електростанцiй Украши». Необхщнють розробки програми зумовлена також тим, що устаткування бiльшостi теплових електростанцiй Украши на сьогоднiшнiй день вiдпрацювало свш розрахова-ний граничний ресурс, мае низьку економiчнiсть, незадовiльнi екологiчнi показники i вимагае тер-мшово1 замши.

Серед основних напрямiв реконструкцп i тех-нiчного переозброення ТЕС таю:

- пщвищення надiйностi роботи блоюв електростанцп;

- продовження термшв служби енергоблокiв iз полiпшенням !х технiко-економiчних показникiв шляхом проведення !х реконструкцп i модершза-

ц11;

- зниження витрат мазуту i газу;

- полшшення екологiчних показникiв роботи ТЕС та вщповщних екологiчних систем;

- доведення потужностi блокiв станцп до пер-винного проектного рiвня;

- збiльшення збуту електроенергп й отримання додаткового прибутку;

- оснащення приладами контролю та управлш-ня технолопчними процесами, якi повиннi спри-яти зниженню шкiдливих викидiв;

- еколопчне забезпечення роботи електростан-цш та зниження шкiдливого впливу на здоров'я населення прилеглих до ТЕС територш.

Мета дослiдження - ощнити вплив Придш-провсько1 ТЕС на еколопчний стан поверхневих вод у зош розташування об'екта. Об'ект дослщжень. Вiдповiдно до фiзико-гео-графiчного районування, територiя ТЕС розта-

шована у помiрному географiчному поясi, в зош стешв та лiсостепiв. Електростанцiя побудована в швденнш частинi м. Дшпро, на лiвому березi р. Дшпро. У геоморфолопчному вiдношеннi район Придшпровсько1 ТЕС належить до масштабного вододшьного плато р. Дшпро та р. 1нгулець. Лiвобережжя Дншра, де розташована Придш-провська ТЕС, - це тднесена увалиста рiвнина, глибоко розчленована долинами балок, найбiльшi з яких балки Маячка, Любимiвка, Захiдна. Золо-вiдвал ТЕС розмщений у балцi Захiднiй. Вщ-носш позначки поверхонь ще1 зони досягають 80-100 м. Схили балок, як i долини р. Днiпро i р. Самара, сильно порiзанi ярами з крутими стша-ми висотою до 10-15 м та дшянками до 20-25 м, якi складеш лесовидними суглинками. Загальна площа орних земель, що перебувають у постш-ному користуванш Придншровсько1 ТЕС, складае 559,65 га.

Тривала промислова i сiльськогосподарська дiяльнiсть у цьому регюш зумовила формування нових типiв ландшафпв: техногенного й агрокультурного. Техногенний ландшафт, особливос-тi формування i структура якого зумовленi про-мисловою дiяльнiстю, сформувався на територп проммайданчика, золо- i шлаковiдвалу ТЕС, а також прилеглих населених пунктов, агрокультур-ний ландшафт - у мюцях сiльськогосподарського освоення земельних площ.

У зв'язку з тим, що електростанщя розташована в межах мюько1 зони м. Дшпро, особливо важ-ливим постае питання еколопчно1 оцiнки впливу станцп на об'екти навколишнього середовища та на здоров'я населення.

Функщонування Придншровсько1 ТЕС пов'я-зане з низкою процешв, а саме: викидами газiв в атмосферу, скидами сточних вод, наявшстю золота шлаковiдвалiв. Це все може негативно вплива-ти на еколопчний стан таких об'ектов як повторя, поверхневi та пiдземнi води, грунти (Dzhyhyrey, 2000; Kryshev, 1990; Safranov, 2010). Матерiали i методи дослщжень. У статто наведено результати дослщжень для ощнки стану поверхневих вод у зош розташування ТЕС. Доведено, що джерелом забруднення ця електростанщя може виступати через те, що и технолопчш цикли пов'язанi зi споживанням велико1 кiлькостi води. Особливiсть ще1 ТЕС у тому, що джерелом водо-постачання електростанцп е р. Дшпро, яка слугуе i приймачем теплообмшних зворотних вод.

Вiдповiдно до проекту середньорiчний об'ем стоку - 4 000 м3/с. При цьому середня ширина рiч-

Бтргор. ии1уег. Ви11. Бег.; geol., geogг., 2016, 24 (2)

ки в райош ТЕС - 900 м, середня глибина - 6 м, мшмальна швидюсть течи - 0,08 м/с.

Вплив електростанци на гщросферу полягае, в основному, у незворотному споживанш рiчковоl води. Основна частина витрат води ТЕС йде на охолодження конденсаторiв парових турбш. При цьому витрати рiчковоl води залежать вiд початко-вих i кiнцевих параметрiв пари i вщ системи тех-нiчного водопостачання (на охолодження конден-саторiв - 120 кг / (кВттод)). Решта техшчно! води (близько 7 % загальних И витрат) використовуеть-ся у системi золо- i шлаковидалення, охолодження i промивання устаткування. При цьому техшчш води - основнi джерела додаткового забруднення. Наприклад, шд час промивання поверхонь на^ву котлоагрегатiв сершних блокiв ТЕС потужнiстю 300 МВт утворюеться до 10 000 м3 стiчних вод. До 1х складу входять хiмiчнi речовини, такi як розбав-ленi розчини соляно! кислоти, пдроксиди натрiю, амiаку, солей амошю. Таким чином, можна вважа-ти, що вплив ТЕС на водний басейн р. Дншро буде залежати вщ систем технiчного водопостачання, конструкцп фiльтрiв i скидних пристро!в.

У статп наведено результати спостережень хiмiчного складу поверхневих вод у зош розта-шування Придшпровсько1 ТЕС. Проби вщбирали за схемою, яка включала в^^р води у створi до скиду та нижче скиду теплообмшних вод, а також вище i нижче протоки Шиянка. Особливу увагу було придшено стану вод у зош протоки Шиянка, оскшьки неподалш вiд не! розташований золовщ-вал електростанци.

Вщомо, що особливiсть роботи електростанци полягае в тому, що у процес отримання електрич-но! енергп видiляеться надмiрне тепло, яке повинно бути вщведене. Коли там «тепловi вщходи» скида-ються в навколишне середовище, це може спричи-нити небезпечш ефекти, оскшьки надмiрне тепло

класиф^еться як теплове забруднення. Тому одним з еколопчних показникiв води щодо стiчних та поверхневих вод у зош Придшпровсько1 ТЕС, який треба контролювати, е температура. Вщ електростанци у водоймища безперервно надходить потiк води з температурою яка на 8-12 °С перевищуе температуру води у водоймища Приднiпровська ТЕС скидае близько 90 м3/год води з такою температурою. Зпдно iз санiтарними показниками, нагрiв води в будь-якому мiсцi рiчки не повинен перевищувати бiльш шж на 3 °С максимальну лiтню температуру води рiчки, яка прийнята рiвною 28 °С.

Спостереження показали, що температура води в рiчцi перебувае в межах норми (рис. 1).

Формування спчних вод на ТЕС вщповщно до прийнято1 технологи вiдбуваеться на очисних спорудах. Стiчнi води ТЕС надходять у комплекс очисних споруд i складаються з первинного вщ-стоювання, роздiлення у нафтовловлювачi на рiз-нi типи нафтопродуктiв, зважеш речовини, якi в результатi утитзують, очищенi стоки збираються в промiжний резервуар i надходять на подальше очищення на механiчнi та сорбцшш фiльтри.

У дослiджуваному районi р. Дншро використо-вуеться для централiзованого водопостачання м. Днiпро. Тому до якост води пред'являються жорсткi вимоги.

Першорядне значення для оцiнювання якосп води з погляду можливостi використання в народному господарствi мае величина мiнералiзацil i спiввiдношення солетвiрних iонiв. Вважаеться, що для техшчного водопостачання ТЕС лiмiтую-чими чинниками придатносп води е вмiст мше-ральних речовин, висока жорсткiсть, наявшсть сульфатiв та хлоридiв. При цьому значна кшь-кiсть в охолодженш водi оргашчно1 речовини може бути причиною забруднення теплообмшних апарапв.

Рис. 1. Температура води у створ1 водозабору Придтпровськш ТЕС

Бп1ргор. итуег. Ви11. Бег.; geol., geogг., 2016, 24 (2)

Отож еколопчний стан поверхневих вод у зош Придшпровсько! ТЕС визначали за вмютом таких компонентiв: сульфат-iонiв, шграт-юшв, нприт-ю-нiв, фосфат-iонiв, хлор-iонiв, зважених речовин, азоту амонiйногlо, БСК5, важких металiв та нафтопро-дукпв. Результати дослщжень наведенi в таблиц 1.

В окремих мiсцях (у протощ Шиянка) значен-ня мшератзацп виявилися вищими (майже на 150 мг/дм3); рН - (на 0,3); сульфат-юшв (майже на 40 мг/дм3). А в р. Дшпро спостерпаеться шдви-щення вмiсту хлор-iонiв (майже на 15 мг/дм3) та загально! жорсткост (на 0,4 мг/дм3).

Таблиця 1

Хiмiчний склад поверхневих вод у зош розташування ПридншровськоТ ТЕС

Показники Вмгст компонент^

тт тах

р. Дтпро протока Шиянка р. Дшпро протока Шиянка

Мшератзацш, мг/дм3 293,0 500,0 434,0 588,0

Хлорюни, мг/дм3 27,0 42,0 69,0 82,0

рН 7,8 8,1 8,3 8,4

Сульфат-юни, мг/дм3 41,0 66,0 192,0 234,0

Загальна жорстюсть, мг-екв/дм3 3,2 5,2 6,0 5,8

В окремих мюцях (у протощ Шиянка) значен-ня мшералiзацн виявилися вищими (майже на 150 мг/дм3); рН - (на 0,3); сульфат-юшв (майже на 40 мг/дм3). А в р. Дшпро спостерпаеться тдви-щення вмюту хлор-юшв (майже на 15 мг/дм3) та загально! жорсткост (на 0,4 мг/дм3).

Важливий показник саштарно-ппешчного стану рiчок - також концентращя зважених речовин. Результати визначення вмюту зважених речовин у рiзнi сезони року наведено на рис. 2. Встановле-но, що значення зважених речовин перевищують

ГДК майже у 55 разiв. При цьому в лггшй перiод !х кiлькiсть набагато бiльша, нiж у зимовий.

Вмiст фосфат-iонiв у поверхневих водах по-близу ТЕС перевищуе значення ГДК майже втричi (рис. 3), що спричинюе гнильнi процеси у водо-ймищi, якi у разi споживання тако! води для пит-тя, викликають дерматози i порушення дiяльностi шлунково-кишкового тракту.

Крiм перелiчених неорганiчних речовин, вико-нано аналiз знайдених у поверхневих водах мазуту та техшчних масел, яю взагалi не повиннi бути

Рис. 2. Вмют зважених речовин у поверхневих водах поблизу Придшпровсько! ТЕС

у питнш водь Кшькють цих речовин перевищуе ГДК майже у 5 разiв (рис. 4).

Результати та Тх аналiз. Таким чином, дослщжен-ня змiн хiмiчного складу поверхневих вод пiд час експлуатаци Приднiпровсько! ТЕС дозволили зро-бити такi висновки. У створi водозабору Придш-

провсько! ТЕС за середшми величинами сольо-вого складу воду можна ощнити як прюну, пдро-карбонатно-кальцiеву II типу. За сумою юшв вона належить до I класу (загальний стан води «вщмш-ний»), за ступенем чистоти категорiя 1 («дуже чиста»), за вмютом хлоридiв вода вщповщае II класу

Бп1ргор. ишуег. Ви11. Бег.; geol., geogг., 2016, 24 (2)

3: о

л

е-

о о ё

ОФосфат-юни у створ1 водозабору

■ Значения ГДК: мг/дм3

□Фосфат-юни у створ1 нижче надходження зворотних вод

Рис. 3. Вмют фосфат-юшв у поверхневих водах поблизу Придшпровсько! ТЕС

(«добра»), категори 3 («дуже чиста»), за сульфатами III клас («задовiльна»), категорiя 4 («слабкоза-бруднена»). Разом iз тим за такими показниками як азот амоншний, азот штритний вода вщповщае категорiям 4-5 («слабкозабруднена» - «помiрно

забруднена»), за кiлькiстю нiтратiв i фосфору на-лежить до категори 7 («дуже брудна»).

Порiвняння еколопчного стану р. Днiпро i протоки Шиянка свiдчить, що поверхневi води в Шиянщ за мiнералiзацieю i вмiстом сульфат-iонiв

Рис. 4. Вмют нафтопродуктiв у поверхневих водах поблизу Придшпровсько! ТЕС

належать до I класу, категори 1 («дуже чиста»), за кшькютю хлор-юшв вщповщають II класу, категори 2 («чиста»). Мшмальш значення вмiсту ш-трат-юшв i фосфат-iонiв вiдповiдають градацiям величин 7-1 категори («дуже брудна»). За макси-мальними значеннями показникiв сольового складу вода протоки Шиянка ощнюеться як пдрокар-бонатно-кальцieва, II типу. За сумою юшв клас II, категорiя 2. За вмютом хлоридiв якiсть води вщ-повщае градацiям величин III класу, категори 4 («слабкозабруднена»), кшькють сульфатiв харак-теризуе воду IV класу, категори 6 («брудна»).

Узагальнена мшробюлопчна ощнка характери-зуе якiсть води в межах ^^ класiв, 4-5-1 катего-

рiй («слабкозабруднена» - «помiрно забруднена»). За вмютом забруднюючих речовин токсично! ди та за вмiстом нафтопродукпв якiсть води вщпов> дае категори 7 («дуже брудна»).

Таким чином, якютъ води в р. Дншро та в протощ Шиянка в райош Приднiпровсько! ТЕС у щлому зали-шаеться в межах категори «прюш води». За гранични-ми значеннями еколого-санiтарних показниюв поверх-невi води вщповщають градацiям величин IV класу (загальний стан вод задовшьний). За ступенем забруд-нення вода характеризуеться категорiею 4 («слабкозабруднена^»), з тенденщею переходу в категорда 5 («по-мiрно забруднена»). За вмютом нафтоиродукт1в стан води вщповщае категорi! «дуже брудний».

Бп1ргор. ишуег. Ви11. Бег.; geol., geogг., 2016, 24 (2)

3a noKJ3HHKaMH MiHepanbHoro CKnagy (cyxHH 3anu-moK, cynb^ara, xnopugu), pH, ECK5 aKÍcib Bogu 3ago-BonbHae BHMoraM CKnagy i BnacTHBocreH Bogu noBepx-HeBux g^epen rocnogapcbKo-nHTHoro BogonocTanaHHa. 3a KinbKiCTK) MiHepanbHHx $opM a3oTy Boga, aK npaBH-no, BÍgnoBÍgae caHTapHHM HopMaM gna BogoHMH^ ko-MyHanbHo-no6yTüBoi Kareropii' BogoKopuciyBaHHa.

3 nornagy npugaraocT gna 3pomyBaHHa, Boga xapaKTepH3yeTbca b Me^ax 1-2-i KaTeropiM aKocTi («a6conK>THo npugaraa Ha Bcix rpyHTax» - «npu-gaTHa i3 3acTocyBaHHaM MeniopaTHBHHx 3axogiB Ha conoнцroвarax rpyHTax»).

Ei6^iorpa^ÍHHÍ nocn.iaHHH

Dzhyhyrey V.S., Storozhuk V.M., Yatsyuk R.A. Osnovy ekolohiyi ta okhorony navkolysh-

n'oho pryrodnoho seredovyshcha. [Fundamentals of Ecology and Environmental Protection.] - L'viv: Afisha, 2000. - 210 s. (in Ukrainian).

Kryshev Y.Y. Ymytatsyonnye modely dynamyky ékosystem v uslovyyakh antropohennoho vozdeystvyya TÉS y AÉS [Simulation models of the dynamics of ecosystems under anthropogenic impact TPP and NPP] Y. Y. Kry-shey, T. H. Sorokyna. - M.: 1990. - 184 s. (in Russian).

Safranov T.A. Ekolohichni osnovy pryrodokorystu-vannya: teaching guidance [Ecological bases of nature] - L'viv: Novyy Svit-2000, 2010. - 248 s. (in Ukrainian).

Hadiümna do pedmneái 27.10.2016

Dniprop. Univer. Bull. Ser.: geol., geogr., 2016, 24 (2)