Введение 4
1. Природоохранные мероприятия при строительстве и проектировании атомных электростанций 10
1.1 Мероприятия по сохранению природного ландшафта 10
1.2 Структура экологического мониторинга 10
1.3 Инженерно-гидрометеорологические изыскания 11
2 Общая характеристика Ленинградской атомной электростанции и района её размещения 14
2.1 Географическое положение 14
Ландшафтно-геоморфологические и климатические условия 14
2.2 Метеорологические характеристики района 18
2.2.1 Температура воздуха 19
2.2.2 Влажность воздуха 20
2.2.3 Осадки 21
2.2.4 Снежный покров 21
2.2.5 Метели, туманы, грозы 22
2.2.6 Ветер 22
3 Общая характеристика Белоярской АЭС и района её размещения 24
3.1 Географическое положение 24
Ландшафтно-геоморфологические условия 24
3.2 Климатические условия района 25
3.3 Метеорологические характеристики района 27
3.3.1 Температура воздуха 28
3.3.2 Влажность воздуха 30
3.3.3 Атмосферные осадки 30
3.3.4 Снежный покров 32
3.3.5 Ветровой режим 33
3.3.6 Атмосферные явления 34
3.3.6.1 Туманы 34
3.3.6.2 Метели 34
3.3.6.3 Грозы 35
3.3.6.4 Град 35
3.3.6.5 Гололедно-изморозевые явления 35
3.3.6.6 Пыльные бури 35
3.3.7 Особо опасные метеорологические явления 35
3.3.8 Аэрологические условия 36
3.4 Гидрологические условия 37
3.5 Белоярское водохранилище 38
3.5.1 Уровенный режим 39
3.5.2 Режим течений 40
3.5.3 Термический и ледовый режимы 40
3.5.4 Влияние теплого сброса АЭС на термический режим Белоярского водохранилища 41
4 Подспутниковые эксперименты и моделирование гидрофизических процессов 43
4.1 Гидрофизические исследования района размещения Ленинградской АЭС 44
4.2 Гидрофизические исследования района размещения Белоярской АЭС 51
Заключение 61
Список литературы и источников 63
Купить

Ядерная энергетика в настоящее время может рассматриваться как наиболее перспективная. Это связано как с относительно большими запасами ядерного топлива, так и с щадящим воздействием на среду. Однако, при строительстве атомных электростанций (АЭС) значительные территории отчуждаются под строительство сооружений для подачи, отвода и охлаждения подогретых вод. Также, при эксплуатации АЭС происходит изъятие значительных объемов вод и сброс подогретых вод в водоемы-охладители.
Сегодня электроэнергетика - основной движущий фактор развития всех отраслей промышленности, транспорта, коммунального и сельского хозяйства. Энергетика является наиболее значимой среди отраслей промышленности, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду. Это обусловлено тем, что развитие общества и рост населения постоянно требуют все большего количества энергии. В России, на долю энергетики приходится более четверти всех промышленных выбросов от стационарных источников. Среди них две трети выбросов оксидов азота, около половины выбросов твердых веществ, две трети объемов свежей воды, используемой промышленностью России также задествовано в энергетике (Никиенко, 1999). Так как человечеству требуется, и будет требоваться все большее количество энергии, то должно увеличиваться и воздействие на окружающую среду. Изучение характера этиго воздействия на элементы окружающей среды - является одной из актуальных задач современной прикладной экологии. Структура такого воздействия зависит от технологической схемы получения того или иного вида энергии, мощности и расположения энергетических объектов по отношению к экологически значимым зонам. Анализ перспектив развития мировой энергетики свидетельствует о заметном смещении приоритетных проблем в сторону всесторонней оценки возможных последствий влияния способов выработки электроэнергии на окружающую среду.
Недостаточно проработаны вопросы распространения тепловых выбросов и сбросов и их воздействие на экологические системы. Наиболее успешно дело обстоит с оценкой воздействия тепловых выбросов и сбросов на тепловой режим, гидрологический режим рек и водоемов. Однако, исследование тепловых выбросов и, связанные с ним эффекты изменения микро- и мезоклиматических условий, воздействие на наземные экологические системы, требуют дальнейших уточнеий с учетом концепций устойчивого экологического развития экосистем, систем мониторинга и экологической безопасности. (Основы государственной политики.., 2012)
Основными источниками тепловых выбросов, как правило, являются системы охлаждения энергетических установок ТЭС и АЭС. Эти источники по виду можно разделить на два основных типа: высотные и наземные. К высотным источникам тепловых выбросов относятся градирни, в качестве наземных рассматриваются пруды-охладители и брызгальные бассейны. Имея различные конструктивные особенности, системы охлаждения по разному могут воздействовать на окружающую среду.
Башенные градирни - один из давно известных типов промышленных охладителей. Несмотря на низкую эффективность этого типа охладителей, башенные градирни имеют ряд достоинств, которые вполне оправдывают их эксплуатацию: они просты в эксплуатации, не требуют большого объема строительных материалов, срок их возведения примерно в 1,5 - 2 раза меньше, чем для аналогичных по производительности капельных или пленочных градирен. Кроме этого, они предпочтительней с экологической точки зрения, так как являются оборотными системами водоснабжения и не связаны с водоемами- охладителями (Тепловые выбросы.., 1975; Комплексное исследование.., 1968). По влиянию на климат районов размещения электростанции, в том числе на туманообразование в приземном слое атмосферы, на состояние дорог, сооружений, почвы и растительности, башенные (мокрые) градирни имеют значительные преимущества по сравнению с другими охладителями. При оборудовании эффективными водоулавителями они мало уступают «сухим» градирням в отношении охраны окружающей среды.
Другой вид охладительных систем - брызгальный бассейн. Его можно использовать как в качестве основного единственного охладителя циркуляционной воды, так и в комбинации с традиционными башенными градирнями или водохранилищами. Использование брызгальных бассейнов для оборотных систем водоснабжения мощных ТЭС и АЭС возможно лишь при выполнении широких исследований всего комплекса задач, связанных с тепло- и массоотдачей и аэродинамикой бассейна в сочетании с анализом результатов теоретических и экспериментальных исследований (Быкова, 1980; Васильев, 1976)
Наиболее используемым способом охлаждения служат водоемы-охладители. Водоём- охладитель - это естественный или искусственный открытый водоем, служащий для понижения температуры воды, отводящей тепло от теплообменных аппаратов, компрессоров и другого оборудования в системах оборотного водоснабжения АЭС, ТЭС и ряда промышленных предприятий. Охлаждение происходит главным образом вследствие испарения и конвективной теплоотдачи (вода — воздух). Температура воды в таком водоёме зависит от метеорологических условий (температуры и влажности атмосферного воздуха, скорости ветра) и температуры поступающей нагретой воды.
Водоёмы-охладители могут быть естественными и искусственными. В настоящее время для водоснабжения существующих ТЭС и АЭС используется порядка сотни водохранилищ. Из них около сорока создано специально в связи со строительством электростанций. Основная задача при проектировании таких водохранилищ - обеспечение максимальной охлаждающей способности. При этом, с точки зрения экологии, требования сводятся к ограничениям на термический режим только тех водоемов, которые помимо нужд электростанций используются в другой хозяйственной деятельности (Пособие..,1989). Актуальной проблемой представляется оценка состояния и изменений экосистемы подобных водоёмов.
Воздействие различных систем охлаждения на окружающую среду в настоящее время является предметом особого внимания в связи с тем, что тепловые выбросы ТЭС и АЭС становятся соизмеримыми с энергией некоторых процессов, происходящих в атмосфере. Такое воздействие рассматривалось рядом исследователей, но эти исследования, в основном, касались естественных тепловых источников, обладающих сравнительно небольшой мощностью. Были предложены различные модели теплового и влажностного взаимодействия воздушного потока с водокапельными брызгами: модель Матвеева- Быковой, Берлянда-Киселева, Качурина-Бекряева (Никиенко, 1999).
Экологическое обоснование проектирования, строительства и эксплуатации атомных станций Российской Федерации в настоящее время включает, наряду с выполнением требований отечественного экологического законодательства, стандартов и требований МАГАТЭ, также и соблюдение ратифицированных РФ международных природоохранных Конвенций. В соответствии с этими соглашениями, Россия обеспечивает предусмотренную национальным законодательством процедуру экологической оценки проектируемого объекта и гласности процесса оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС). Предусмотрено принятие мер для ограничения любых возможных экологических последствий строительства новых объектов.
Санкт-Петербургское отделение института геоэкологии РАН (СПбО ИГЭ РАН) ведет комплексный мониторинг экологического состояния окружающей среды в районах расположения Ленинградской и Белоярской атомных станций (ЛАЭС и БАЭС) с 2007 года. Мониторинг проводится в зоне наблюдения (30 км) каждой станции.
По результатам рекогносцировочных исследований наземных экосистем регионов АЭС, в соответствии с Программой инженерно-экологических исследований были выбраны экосистемы, представительно характеризующие природное окружение региона в целом. В отчетах института представлены результаты полевых исследований, включающие описание ландшафтов, описание почвенного покрова, описание растительного покрова; дана оценка экологического состояния как наземных, так и водных экосистем.
Материалы включают оценку состояния окружающей среды, характера имеющейся антропогенной (в том числе, тепловой) нагрузки по факторам радиационной и нерадиационной природы. Описан характер и масштабы возможного неблагоприятного воздействия деятельности атомных электростанций (АЭС) на окружающую среду с выделением наиболее уязвимых компонентов.
На рассматриваемых территориях расположены водоемы и водотоки - ручьи, реки, временные и постоянные водоемы со слабым стоком прудового и болотного типа, озера, а также наиболее крупные и значимые для экологического состояния регионов водоемы - Финский залив Балтийского моря и Белоярское водохранилище.
Для прогноза последствий для экосистем Копорской губы и Белоярского водохранилища сбросов химических веществ и тепла в прибрежные воды при нормальной эксплуатации ЛАЭС и БАЭС были проведены гидробиологические и гидрохимические исследования экосистем Копорской губы Финского залива и Белоярского водохранилища.
Изучались организмы зообентоса, фитопланктона, зоопланктона и перифитона, макрофиты, проводились ихтиологические, гидрохимические и гидрологические исследования. Определены видовой состав, показатели обилия и трофическая структура гидробионтов. По результатам оценки продукционных характеристик, индексов видового разнообразия, сапробиологического анализа проведено определение качества воды и оценка воздействия работы АЭС на биоту прудов-охладителей.
Инженерно-экологические исследования состояния водных экосистем регионов АЭС включали:
• изучение пространственно-временных особенностей гидрохимического режима водных объектов;
• изучение гидробиологического режима водных объектов.
• Изучение гидрохимического и гидробиологического режима водных объектов регионов АЭС проводилось на основе гидрохимических и гидробиологических съемок в основные фазы водного режима.
Водозаборные сооружения являются своеобразным и значительным по степени воздействия на водную биоту антропогенным фактором. Например, морская вода в прибрежной зоне Копорской губы, необходимая для охлаждения, забирается насосными станциями ЛАЭС, характеризуюется высокой плотностью гидробионтов, что приводит к потерям биологических ресурсов. Результаты систематических исследований показали, что в охладительных системах станции происходит механическое травмирование зоопланктона.
Мощным фактором антропогенного воздействия на экосистемы этих водоемов является поступление теплых сбросов с действующих АЭС.
В качестве примера, можно привести некоторые данные; в настоящее время на охлаждение конденсаторов турбин ЛАЭС в расчете на один энергоблок расходуется примерно 0,10-0,12 км3 морской воды в месяц. Годовой расход охлаждающей воды в расчёте на один энергоблок, соизмерим с условным объемом Копорской губы (0,30 км3). Это указывает на мощную роль ЛАЭС в формировании гидродинамического, химического и биологического режимов прибрежных вод. Теплые воды сбрасываются в залив без очистки как "нормативно чистые". В условиях мелководья сильный подогрев воды отмечается на большом удалении от станции: от 25 до 40 км2 площади залива имеют повышенную относительно фона температуру в поверхностном слое. В зависимости от направления и скорости ветра конфигурация и площадь теплого «пятна» варьируют. Вследствие сброса теплых вод и поступления биогенных элементов наблюдается эвтрофирование прибрежных вод (Румынин, Макушенко, 2010).
В число данных, получаемых в рамках мониторинга, включена метеорологическая информация, необходимая для прогнозов состояния экосистемы. По накопленным рядам метеорологических данных можно проанализировать, как изменились климатические характеристики районов расположения Ленинградской и Белоярской АЭС за период эксплуатации станций.
В рамках научно-исследовательской практики получены были получены метеорологические данные по рассматриваемым районам. На данный момент можно говорить о качественных изменнениях климатов районов, таких как наблюдаемые полыньи в областях выхода сбросных каналов, заселение и развитие более теплолюбивых гидробионтов, участившееся наблюдение опасных метеорологических явлений, например гололед. В рамках магистерской работы намечено оценить эти климатические изменения количественно.
Целью настоящей работы является оценка изменения мезоклиматических условий районов расположения атомных электростанций в условиях нормальной эксплуатации (Ленинградская и Белоярская АЭС)
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:
• изучены данные фондовых и литературных источников;
• проведены комплексные полевые, лабораторные инженерно-экологические исследования наземных и водных экосистем регионов Ленинградской и Белоярской атомных электростанций;
• построены численные математические модели для акватории Копорской губы Финского залива и Белоярского водохранилища;
• проведены специальные подспутниковые эксперименты для уточнения результатов моделирования;
• изучены результаты других математических моделей водоёмов-охладителей изучаемых АЭС;
• проанализированы данные по изменению мезоклимата (температура, осадки, влажность) районов расположения АЭС.
В заключении работы делаются выводы на основании проведенного анализа данных. Приводятся наиболее заметные изменениня мезоклиматических характеристик районов расположения атомных электростанций.
Купить