Гідроекологічна безпека атомної енергетики в Україні

Проаналізовано екологічні проблеми прилеглих до АЕС природних і штучних водойм, зокрема водойм-охолодників, які зазнають комплексного антропогенного навантаження: теплового скидання, хімічного забруднення, евтрофікації, механічного стресу, а також додаткового опромінення штучними радіонуклідами. Роз...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2012
Автори:	Романенко, В.Д., Кузьменко, М.І., Афанасьєв, С.О., Гудков, Д.І., Линник, П.М., Протасов, О.О., Тимченко, В.М., Юришинець, В.І., Якушин, В.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2012
Назва видання:	Вісник НАН України
Теми:	Статті та огляди
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/36961
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Гідроекологічна безпека атомної енергетики в Україні / В.Д. Романенко, М.І. Кузьменко, С.О. Афанасьєв, Д.І. Гудков, П.М. Линник, О.О. Протасов, В.М. Тимченко, В.І. Юришинець, В.М. Якушин // Вісн. НАН України. — 2012. — № 6. — С. 41-51. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-36961
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-369612012-08-29T12:05:29Z Гідроекологічна безпека атомної енергетики в Україні Романенко, В.Д. Кузьменко, М.І. Афанасьєв, С.О. Гудков, Д.І. Линник, П.М. Протасов, О.О. Тимченко, В.М. Юришинець, В.І. Якушин, В.М. Статті та огляди Проаналізовано екологічні проблеми прилеглих до АЕС природних і штучних водойм, зокрема водойм-охолодників, які зазнають комплексного антропогенного навантаження: теплового скидання, хімічного забруднення, евтрофікації, механічного стресу, а також додаткового опромінення штучними радіонуклідами. Розглянуто гідрологічні та гідрохімічні процеси за умов підвищених температур водного середовища, продукційно-деструкційні процеси і формування якості води, біологічні перешкоди, потенційні паразитарні загрози, а також поведінку радіонуклідів та радіоекологічні ризики для гідробіонтів у водних екосистемах. Викладено основні проблемні завдання гідроекологічної безпеки АЕС. Проанализированы экологические проблемы прилегающих к АЭС естественных и искусственных водоемов, в частности водоемов-охладителей, которые испытывают комплексную антропогенную нагрузку: тепловой сброс, химическое загрязнение, эвтрофикацию, механический стресс, а также дополнительное облучение искусственными радионуклидами. Рассмотрены гидрологические и гидрохимические процессы в условиях повышенных температур водной среды, продукционно-деструкционные процессы и формирование качества воды, биологические помехи, потенциальные паразитарные угрозы, а также поведение радио нуклидов и радиоэкологические риски для гидробионтов в водных экосистемах. Изложены основные проблемные задачи гидроэкологической безопасности АЭС. The ecological problems of natural and artificial reservoirs adjoining to the nuclear power plants are analyzed, in particular cooling ponds, which are influencing of all complexes of anthropogenic factors: thermal discharge, chemical pollution, eutrophication, mechanical stress, and additional irradiation by man-made radionouclides. The hydrological and hydrochemical of processes in condition of the high temperatures of aquatic environment, productional and destructional processes and forming of water quality, biological obstacles, potential vermin threats, and also behaviour of radionouclides and radioecological risks for hydrobionts in aquatic ecosystems are considered. The basic problem tasks of hydroecological safety of nuclear power engineering are stated. 2012 Article Гідроекологічна безпека атомної енергетики в Україні / В.Д. Романенко, М.І. Кузьменко, С.О. Афанасьєв, Д.І. Гудков, П.М. Линник, О.О. Протасов, В.М. Тимченко, В.І. Юришинець, В.М. Якушин // Вісн. НАН України. — 2012. — № 6. — С. 41-51. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. 0372-6436 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/36961 577.34:574.65 (282.33) (044) uk Вісник НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Статті та огляди Статті та огляди
spellingShingle	Статті та огляди Статті та огляди Романенко, В.Д. Кузьменко, М.І. Афанасьєв, С.О. Гудков, Д.І. Линник, П.М. Протасов, О.О. Тимченко, В.М. Юришинець, В.І. Якушин, В.М. Гідроекологічна безпека атомної енергетики в Україні Вісник НАН України
description	Проаналізовано екологічні проблеми прилеглих до АЕС природних і штучних водойм, зокрема водойм-охолодників, які зазнають комплексного антропогенного навантаження: теплового скидання, хімічного забруднення, евтрофікації, механічного стресу, а також додаткового опромінення штучними радіонуклідами. Розглянуто гідрологічні та гідрохімічні процеси за умов підвищених температур водного середовища, продукційно-деструкційні процеси і формування якості води, біологічні перешкоди, потенційні паразитарні загрози, а також поведінку радіонуклідів та радіоекологічні ризики для гідробіонтів у водних екосистемах. Викладено основні проблемні завдання гідроекологічної безпеки АЕС.
format	Article
author	Романенко, В.Д. Кузьменко, М.І. Афанасьєв, С.О. Гудков, Д.І. Линник, П.М. Протасов, О.О. Тимченко, В.М. Юришинець, В.І. Якушин, В.М.
author_facet	Романенко, В.Д. Кузьменко, М.І. Афанасьєв, С.О. Гудков, Д.І. Линник, П.М. Протасов, О.О. Тимченко, В.М. Юришинець, В.І. Якушин, В.М.
author_sort	Романенко, В.Д.
title	Гідроекологічна безпека атомної енергетики в Україні
title_short	Гідроекологічна безпека атомної енергетики в Україні
title_full	Гідроекологічна безпека атомної енергетики в Україні
title_fullStr	Гідроекологічна безпека атомної енергетики в Україні
title_full_unstemmed	Гідроекологічна безпека атомної енергетики в Україні
title_sort	гідроекологічна безпека атомної енергетики в україні
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2012
topic_facet	Статті та огляди
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/36961
citation_txt	Гідроекологічна безпека атомної енергетики в Україні / В.Д. Романенко, М.І. Кузьменко, С.О. Афанасьєв, Д.І. Гудков, П.М. Линник, О.О. Протасов, В.М. Тимченко, В.І. Юришинець, В.М. Якушин // Вісн. НАН України. — 2012. — № 6. — С. 41-51. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT romanenkovd gídroekologíčnabezpekaatomnoíenergetikivukraíní AT kuzʹmenkomí gídroekologíčnabezpekaatomnoíenergetikivukraíní AT afanasʹêvso gídroekologíčnabezpekaatomnoíenergetikivukraíní AT gudkovdí gídroekologíčnabezpekaatomnoíenergetikivukraíní AT linnikpm gídroekologíčnabezpekaatomnoíenergetikivukraíní AT protasovoo gídroekologíčnabezpekaatomnoíenergetikivukraíní AT timčenkovm gídroekologíčnabezpekaatomnoíenergetikivukraíní AT ûrišinecʹví gídroekologíčnabezpekaatomnoíenergetikivukraíní AT âkušinvm gídroekologíčnabezpekaatomnoíenergetikivukraíní
first_indexed	2025-07-03T18:41:45Z
last_indexed	2025-07-03T18:41:45Z
_version_	1836652278721806336
fulltext	41ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2012, № 6 УДК 577.34:574.65 (282.33) (044) В.Д. РОМАНЕНКО, М.І. КУЗЬМЕНКО, С.О. АФАНАСЬЄВ, Д.І. ГУДКОВ, П.М. ЛИННИК, О.О. ПРОТАСОВ, В.М. ТИМЧЕНКО, В.І. ЮРИШИНЕЦЬ, В.М. ЯКУШИН Інститут гідробіології Національної академії наук України просп. Героїв Сталінграда, 12, Київ, 04210, Україна ГІДРОЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА АТОМНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ В УКРАЇНІ ©, В.Д. Романенко, М.І. Кузьменко, С.О. Афанасьєв, Д.І. Гудков, П.М. Линник, О.О. Протасов, В.М. Тим- ченко, В.І. Юришинець, В.М. Якушин, 2012 Проаналізовано екологічні проблеми прилеглих до АЕС природних і штучних водойм, зокрема водойм-охолодників, які зазнають комплексного антропогенного навантаження: теплового скидання, хімічного забруднення, евтрофі- кації, механічного стресу, а також додаткового опромінення штучними радіонуклідами. Розглянуто гідрологічні та гідрохімічні процеси за умов підвищених температур водного середовища, продукційно-деструкційні процеси і формування якості води, біологічні перешкоди, потенційні паразитарні загрози, а також поведінку радіонуклідів та радіоекологічні ризики для гідробіонтів у водних екосистемах. Викладено основні проблемні завдання гідроеко- логічної безпеки АЕС. Ключові слова: техно-екологічна система, атомна електростанція, водойма-охолодник, гідробіонти, хімічне і радіонуклідне забруднення, моніторинг. ВСТУП В енергозабезпеченні народногосподар- ського комплексу провідну роль відіграють атомні електростанції, на частку яких при- падає близько 50% електроенергії, що виро- бляється електростанціями України. Одна з найважливіших умов надійної експлуатації АЕС — безперебійне водозабезпечення, дже- релами якого слугують ріки, водосховища та водойми-охолодники. Гідроекологічна безпека атомної енергетики — це підтриман- ня такого екологічного стану водойм, який забезпечує оптимальну роботу АЕС, перед- бачену проектними вимогами. Досягнення гідроекологічної, ядерної безпеки та опти- мальної експлуатації техногідроекосистем АЕС без будь-яких негативних впливів на навколишнє природне середовище має ґрун- туватися на розробленні та впровадженні методології управління екологічним станом водойм-охолодників. В Україні експлуатуються чотири потуж- ні атомні електростанції, оснащені реакто- рами типу ВВЕР. Найпотужніша в Україні та в Європі За- порізька АЕС розташована у дефіцитній за водними ресурсами степовій зоні на березі Каховського водосховища. Площа водой- ми-охолодника Запорізької АЕС становить 8,2 км2, об’єм води — 47 млн м3. Південно-Українська АЕС знаходиться на берегах Південного Бугу в дефіцитній за водними ресурсами Миколаївській об- ласті. Південно-Українська АЕС, Олек- сандрівська ГЕС і Ташлицька ГАЕС ста- новлять єдиний Південно-Український енергокомплекс. Площа водойми-охо лод- ника становить 8,6 км2, об’єм води — 86 млн м3. 42 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2012, № 6 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Хмельницька АЕС розташована біля р. Горинь — притоки р. Прип’яті. Водойма- охолодник побудована на р. Гнилий Ріг — лівій притоці р. Горинь, має площу — 20 км2, об’єм води — 120 млн м3. Рівненська АЕС розміщена у західному Поліссі, поблизу р. Стир. Водозабезпечення Рівненської АЕС здійснюється за допомо- гою градирень зі щорічним використанням 36–38 млн м3 води. Техно-екологічну систему слід розгляда- ти як сукупність біотопів природного й ан- тропогенного характеру з їх біотичним насе- ленням, об’єднаних системою прямих і зво- ротних зв’язків, що змінюються у просторі й часі [1]. У Стандарті підприємства «Поря- док розробки регламенту гідробіологічного моніторингу водойми-охолоджувача, сис- тем охолодження і системи технічного водо- постачання АЕС з реакторами типу ВВЕР» (НАЕК «Енергоатом», 2010) вводиться та- кож поняття «Водна частина техно-еко- логічної системи», яке уточнює наведене вище визначення. Слід наголосити, що ця концепція техно-екологічної системи зумов- лює рівнозначні підходи до біотичних і тех- ногенних чинників, які впливають на функ- ціонування всіх елементів системи, в тому числі й на технологічне обладнання. ОСОБЛИВОСТІ ГІДРОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ Серед основних гідрологічних чинників, що визначають умови функціонування еко- систем водойм-охолодників атомних елект- ростанцій України, важливе місце посідають водообмін, внутрішньоводоймова гідроди- наміка і тепловий (термічний) режим вод- них мас. Водообмін водойм-охолодників за генези- сом поділяють на дві принципово різні скла- дові. Перша — зовнішній водообмін — форму- ється переважно за рахунок витрат води на випаровування і фільтрацію, з одного боку, та компенсації цих витрат завдяки підживлен- ню з прилеглого природного водного об’єкта (ріки, водоймища), з другого. Зовнішнє під- живлення, наприклад, водой ми-охолодника Південно-Української АЕС становить за рік 42% його обсягу. Приблизно такі показники характерні й для водойм-охолодників ЧАЕС (з Прип’яті) і Запорізької АЕС (з Каховсько- го водоймища). Друга складова — внутрішній водообмін — зумовлений скиданням нагрітих на станції вод і забором води для охолоджен- ня агрегатів. На Південно-Українській АЕС, наприклад, такий водообмін здійснюється понад 60 разів за рік. Автори оцінювали режим течій у водоймі- охолоднику Хмельницької АЕС. Отримані розрахункові схеми характеризують карти- ну переміщення водних мас під час вітру се- редньої інтенсивності (3 м/с) різних на- Рис. 1. Схема течій у водоймі-охолоднику Хмельниць- кої АЕС за північного (а) та східного (б) вітрів 43ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2012, № 6 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ прямків. Зауважимо, що ізолінії функцій течії води вказують на інтегральний (су- марний за глибиною) напрям переміщення водних мас, а їх густота пропорційна інтен- сивності цього переміщення (рис. 1). Результати наших досліджень на водой- мах-охолодниках АЕС України свідчать, що розрахункові схеми течій, побудовані мето- дом повних потоків, дають цілком реальне за- гальне уявлення щодо розподілу по акваторії водних мас з різними тепловими показника- ми. Температурні аномалії приурочені зазви- чай до систем циркуляційних колообігів: те- пліша вода в поверхневих шарах концентру- ється в зонах розміщення антицик лональних циркуляцій, у циклональних — навпаки. Сучасні досягнення в галузі дослідження турбулентної дифузії у водних об’єктах да- ють змогу оцінювати процеси вертикально- го перемішування, в тому числі у водоймах- охолодниках енергетичних об’єктів. Нехту- вання цими процесами вже призвело до порушень в експлуатації деяких водойм- охолодників. Так, на водоймі-охолоднику Чорнобильської АЕС значна частина об’єму води (нижче 7–9-метрової ізобати) брала слабку участь в охолодженні підігрітих вод, що скидаються станцією. Те саме стосується і Ташлицької водойми. ХІМІЧНІ ПРОЦЕСИ ЗА УМОВ ПІДВИЩЕНИХ ТЕМПЕРАТУР ВОДНОГО СЕРЕДОВИЩА Кисень — один із найважливіших розчин- них газів поверхневих вод, який значною мі- рою впливає на хіміко-біологічний стан різ- нотипних водних об’єктів, у тому числі й водойм-охолодників теплових та атомних електростанцій. Витрати кисню у поверхне- вих водоймах зумовлені хімічними й біоло- гічними процесами окиснення органічних та деяких неорганічних речовин (Mn2+, NH4 +, NO2 –, H2S, CH4 та ін.), а також диханням водних організмів. Швидкість споживання кисню зростає з підвищенням температури, кількості бактерій та інших водних організ- мів і речовин, що зазнають хімічного й біо- хімічного окиснення. Вплив температурного чинника виявляється насамперед у знижен- ні концентрації розчиненого у воді кисню, оскільки відомо, що розчинність цього газу знижується з підвищенням температури (рис. 2). Крім того, підвищення температури води призводить до прискорення розкладання органічних речовин та решток гідробіонтів, що неминуче супроводжується зростанням витрат розчиненого у воді кисню на окисні процеси, а також на дихання організмів. Рис. 2. Вплив температурного чинника на деякі процеси формування якості води у водоймі-охолоднику 44 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2012, № 6 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Зростання температури води у водоймі-охо- лоднику може бути важливим чинником підвищення її мінералізації, оскільки збіль- шується випаровування і відбувається кон- центрування солей. За таких умов слід очі- кувати інтенсифікації обмінних процесів між донними відкладами і водою. Особливо небезпечним може бути надходження важ- ких металів з донних відкладів у потенційно токсичній формі, зокрема у вигляді вільних іонів (аквакомплексів). Погіршення стану кисневого режиму негативно позначається на функціонуван- ні водних екосистем, оскільки в цьому разі знижується інтенсивність самоочищення водного середовища і накопичення у воді різноманітних речовин у відновленому ста- ні (рис. 3). Це може бути причиною зростання її ток- сичності. Зниження концентрації кисню у придонному шарі води сприяє формуванню анаеробних зон та створенню умов для об- міну речовин між донними відкладами і во- дою, що з ними контактує. При цьому істотно збільшується міграція з донних відкладів біогенних елементів, зокрема амонійного азоту, фосфору, фосфатів та заліза [2]. Через нестачу кисню у воді знижується окиснення амонійного азоту, а це призводить до його накопичення у водному середовищі. За три- валого дефіциту у воді кисню істотно зрос- тає міграційна здатність важких металів, зо- крема мангану, цинку, міді, свинцю та бага- тьох інших та їх накопичення у водному середовищі [3]. Особливо небезпечне підви- щення у воді концентрації так званих віль- них (гідратованих) іонів металів, як потен- ційно токсичної і небезпечної для гідробіон- тів форми металів. Важливо зазначити, що в анаеробних умовах посилюється також об- мін органічними речовинами між донними відкладами і водою, яка з ними контактує. Збільшення їхньої концентрації у воді при- зводить до подальшого зниження вмісту розчиненого кисню, що витрачається на їх окиснення. Поглиблення дефіциту розчи- неного у воді кисню може відбуватися впродовж тривалого періоду, що негативно Рис. 3. Зниження інтенсивності самоочищення водного середовища та збільшення концентрації речовин у воді внаслідок надходження з донних відкладів 45ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2012, № 6 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ позначається на стані водойми в цілому і водного середовища зокрема. ПРОДУКЦІЙНО-ДЕСТРУКЦІЙНІ ПРОЦЕСИ І ФОРМУВАННЯ ЯКОСТІ ВОДИ У зонах впливу підігрітих вод, як правило, видове різноманіття бідніше порівняно із зо- нами, де умови близькі до природних, проте загалом у водоймах-охолодниках унаслідок усього комплексу факторів складаються умови для вселення і розвитку видів-по- селенців, представників флори і фауни інших регіонів, переважно південніших (табл. 1). Фізико-хімічні умови водного се- редовища сприяють інтенсивному розвитку фотосинтезувальних організмів, особливо фітопланктону, маса якого сягає 200– 500 мг/л і більше. З підігріванням води на 7–10°С у 2–2,5 разу зростає швидкість роз- множення бактерій та їхня продукція [4], значно збільшується деструкція органічної речовини. Особливості продукційно-де ст- рук ційних процесів у водоймах-охолод никах як елемента (складової) техно-екологічної системи АЕС полягають у наявності вираже- них гетерогенних термічних, гідродинаміч- них, гідрохімічних умов, що визначають різ- ний характер та інтенсивність біологічних процесів у часовому й просторовому аспек- тах, або в підсумку — різний баланс органіч- ної речовини. Внаслідок зміни термічного режиму водойми відбувається зміщення фенологічних явищ (рання гідробіологічна весна, запізніла осінь, м’яка зима) і подов- жується період активної вегетації пер- виннопродуцентів. Завдяки переважанню у во доймі-охолоднику продукування над де- струк цією відбувається надмірне на ко пи- чення нереалізованої вторинної продукції гідробіонтів, у тому числі тих, що мають три- валий життєвий цикл. У замкнених водой- мах-охолодниках відбувається накопичення біогенних елементів, які постійно залуча- ються до колообігу речовин, підтримуючи активні процеси первинного продукування, вторинної продукції та деструкції органічної речовини. Крім того, у деякі водойми-охо- лодники скидається значна кількість про- мислово-по бутових стічних вод з високим вмістом біогенів, що призводить до погір- шення якості води. БІОЛОГІЧНІ ПЕРЕШКОДИ На прикладі техно-екосистеми Хмель- ницької АЕС (ХАЕС) можна продемонстру- вати, як біотичні чинники впливають на ро- боту технічних систем та біотичну частину екосистеми водойми-охолодника (табл. 1). У 2002–2003 рр. у водойму вселився дво- стулковий молюск Dreissena polymorpha Pal- las. Це зумовило кардинальні зміни у струк- турі угруповань планктону, бентосу та пери- фітону водойми, а також значно вплинуло на характер і рівень кормової бази абориген- них та інтродукованих видів риб. Загалом вселення дрейсени не призвело до значного збільшення кількості таксонів у донних угрупованнях. Найбільшою кількіс- тю таксонів характеризувалися олігохети та личинки хірономід. Після появи дрейсени біомаса зообентосу зросла у 9 разів, чисель- ність — у тричі (середні значення). Дрейсена впливає на вміст кальцію у воді, знижуючи її накипоутворювальні власти- вості, що є надзвичайно важливим для нор- мальної роботи теплообмінного обладнання АЕС. Крім того, процес накипоутворення залежить від карбонатної рівноваги, на яку у свою чергу, впливає активна реакція води (рН). Після вселення дрейсени значення рН води у водоймі-охолоднику почали знижу- ватися, однак через деякий час завдяки зна- чному розвитку планктонних водоростей знову досягли високого рівня. У техно-еко- системі з’явилася велика кількість гідробі- онтів, здатних створювати біологічні пере- шкоди в роботі обладнання АЕС. Так, дрей- сена поселяється на будь-яких твердих субстратах, а губки, нитчасті водорості та вищі водні рослини — на поверхнях берего- вих бетонних споруд і можуть зноситися те- чією до решіток на насосних станціях. Один із важливих методів обмеження біологічних перешкод — механічне очищення систем водопостачання. З підвідного каналу ХАЕС, з використанням оригінальної методики, 46 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2012, № 6 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ розробленої персоналом станції, за літній сезон (раз на 2–3 роки) вилучається до 700 т дрейсени. Окремі з інвазивних видів можуть створювати біологічні перешкоди. З 2000 по 2008 р. у різних країнах світу відбулося — 40 аварійних зупинок ядерних енергоблоків унаслідок перекриття поста- чання охолоджувальної води, абсолютна більшість причин мала біогенну природу. До останнього часу гіперпродукцію водоростей і безхребетних розглядають лише як про- блему збільшення біоперешкод у роботі об- ладнання АЕС, проте вона може слугувати основою для тепловодної аквакультури, си- ровиною для переробки на кормові добавки для птахівництва, тваринництва тощо. Розглядаючи водойму-охолодник і стан- цію як єдину техно-екологічну систему, слід зазначити, що станція відіграє роль осно- вного, постійно діючого абіотичного чинни- ка, який визначає специфіку біологічних процесів, колообігу речовин і врешті — еко- логічний стан водойм даного типу. Загалом ця специфіка полягає у такому: • внаслідок зміни термічного режиму во- дойм подовжується період активної вегета- ції і в надмірних кількостях накопичується нереалізована первинна і особливо вторин- на продукція гідробіонтів з тривалим жит- тєвим циклом; • накопичуються широкий спектр ксено- біотиків, біогенні елементи й органічні речови- ни, тривалість колообігу яких у техно-еко сис- темі значно коротша, ніж у природних умовах, за однакових ланд шафтно-клі ма тичних умов, що зумовлює пролонгування розвитку та збільшення біоперешкод, швидке відтворення після вжиття заходів з їх ліквідації, а також ускладнює технологічний процес водопідго- товки для систем охолодження станції. Табл. 1. Види-інвайдери та рідкісні види (локальні поселенці), виявлені у водоймах-охолодниках АЕС України Вид Таксономічна належність Водойма-охолодник Можливі наслідки інвазії для техно-екосистеми Pleurosira laevis (Ehrenberg) Compere Діатомові водорості ХАЕС [5] Може зумовити «цвітіння» Chaetomorpha henningsii P. Richt. Зелені нитчасті водорості ХАЕС [5] Може спричинити біопереш- коди на насосному обладнанні Eunapius carteri (Bowerbank) Прісноводні губки ХАЕС [5] Може спричинити біоперешкоди на насосному обладнанні Craspedacusta sowerbii (Lankester) Кишковопорожнинні ХАЕС [5] Не відомо Tyrrhenocythere amnicola donetziensis (Sars) Черепашкові раки ХАЕС [5] Не відомо Dreissena polymorpha (Pallas) Двостулкові молюски ХАЕС [5] Може спричинити біоперешкоди на насосному обладнанні Theodoxus euxinus (Clessin) Черевоногі молюски ХАЕС [5] Негативний вплив невідомий, можуть поліпшити кормову базу рибFerrisia (Walker) ХАЕС [5], Чорнобильська АЕС [6] Planorbella (Haldeman) ХАЕС [5] Melanoides tuberculata (Müller) Південно-Українська АЕС [7] 47ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2012, № 6 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ ПОТЕНЦІЙНІ ПАРАЗИТАРНІ ЗАГРОЗИ Паразитичні організми у природних вод- них екосистемах відіграють стабілізувальну роль, забезпечуючи регулювання чисельнос- ті хазяїв-гідробіонтів у разі зростання густо- ти їх популяцій. Антропогенний вплив при- зводить до порушення природних механіз- мів підтримання внутрішньої структури екосистем, в тому числі й їх паразитарних елементів, що збільшує імовірність спалаху епізоотій та подальших деструктивних змін. Водойми-охолодники енергетичних об’єк- тів часто мають комплексне призначення і використовуються для додаткових госпо- дарських цілей: рибне господарство (або ви- користання риб у біомеліорації, як на ВО Хмельницької АЕС), місце скидання побу- тових стоків тощо. Таке комплексне вико- ристання передбачає існування біологічних ресурсів, які постійно або періодично вилу- чаються з водойми і потрапляють у навко- лишнє середовище, або використовуються людиною. Біологічні ресурси, в тому числі й водне середовище їх існування, мають бути об’єк- том постійного гідропаразитологічного мо- ніторингу, через те що умови водойм-охо- лодників є потенційно сприятливими для розвитку і трансмісії багатьох паразитич- них організмів, зокрема збудників небез- печних хвороб людини і тварин (голі амеби, лямблії, гаплоспоридії, гельмінти різних таксономічних груп). Нами запропоновано основні принципи та елементи такого моні- торингу. Проведення періодичного і своєчасного гідропаразитологічного моніторингу є до- датковою ланкою контролю біотичної скла- дової водойм-охолодника атомних електро- станцій, від стабільності та прогнозованості функціонування якої залежить уся техно- еко система. Температурний чинник є визначальним у формуванні структури угруповань гідробі- онтів і значною мірою впливає на розвиток інвазивного процесу. У водоймах-охо лод ни- ках зареєстровано десятки видів водоростей, безхребетних і риб, не характерних для флори і фауни України. Підвищення темпе- ратури у водоймах-охолодниках сприяє роз- витку патогенних організмів і становить по- тенційну загрозу як довкіллю, так і населен- ню регіону. РАДІОНУКЛІДИ У ВОДОЙМАХ- ОХОЛОДНИКАХ ТА РАДІОЕКОЛОГІЧНІ РИЗИКИ ДЛЯ ГІДРОБІОНТІВ Специфічним і невід’ємним чинником ви- робництва електроенергії на АЕС є утворен- ня і накопичення значної кількості штучних радіонуклідів, які за певних обставин можуть надходити у довкілля, зокрема у водне сере- довище. Багаторічний досвід експлуатації підприємств ядерної енергетики свідчить про те, що атомні електростанції, за штатних умов роботи, є набагато безпечнішими для природ- ного середовища, ніж електростанції, які пра- цюють на органічному паливі. Разом з тим аварійні ситуації на АЕС зумовлюють необ- хідність оптимізації системи комплексного радіоекологічного моніторингу водойм, які для багатьох біологічно небезпечних, трива- лоіснуючих радіонуклідів є «кінцевими пунк- тами» у процесі біогеохімічної міграції, а також поглибленого дослідження впливу підприємств атомної енергетики на водні ор- ганізми. Існує також проблема міграції радіо- нуклідів харчовими ланцюгами водних еко- систем, учасником яких є й людина. Радіоактивність водного середовища в ра- йонах АЕС формується радіонуклідами при- родного походження, глобальними радіоак- тивними продуктами випробувань ядерної зброї, а також скидами АЕС. Найвразливі- шою ланкою природного середовища в райо- нах розміщення АЕС є екосистеми водойм- охолодників, які зазнають впливу всього комплексу антропогенних чинників: тепло- вого скидання, хімічного забруднення, ев- трофікації, механічного стресу, а також до- даткового опромінення штучними радіону- клідами. У рідких скидах реакторів типу ВВЕР, якими оснащені всі діючі АЕС Украї- ни, міститься широкий спектр радіонуклі- дів — 3H, 51Cr, 54Mn, 59Fe, 57, 58, 60Co, 65, 95Zn, 89, 90Sr, 95Nb, 99Mo, 103, 106Ru, 110mAg, 124, 125Sb, 48 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2012, № 6 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ 123mTe, 131I, 134, 137Cs, 140Ba, 140La, 141, 144Ce. Ос- новну частину рідких скидів АЕС станов- лять продукти поділу. До їх складу входять передусім тритій, а також радіоізотопи таких біологічно значущих елементів та їхніх хі- мічних аналогів, як йод, стронцій, цезій, це- рій, рутеній та ін. Другу групу радіонуклідів становлять продукти корозії матеріалів ак- тивної зони реактора і першого контуру те- плоносія — 51Cr, 54Mn, 60Co та ін. [8]. Нарешті, пошкоджені оболонки твелів можуть бути причиною появи у скидах слідових кількос- тей трансуранових елементів, проте їхні ак- тивності зазвичай нехтовно малі порівняно зі скидами інших радіонуклідів. Технічні засоби, які використовують на АЕС, за нормальних умов експлуатації да- ють змогу мінімізувати надходження радіо- нуклідів у довкілля. Слід також зазначити, що радіоактивні викиди та скиди АЕС регла- ментовані досить жорсткими нормативами, в результаті чого рідкі скиди порівняно мало змінюють природній радіаційний фон і су- марний вміст радіонуклідів у об’єктах вод- ного середовища. Разом з тим, важливою проблемою є оцінка екологічного балансу та розподілу тривалоіснуючих радіонуклідів у компонентах водних екосистем, оскільки ба- гато водних рослин і тварини здатні концен- трувати штучні радіонукліди у життєво важ- ливих органах і тканинах у великих кількос- тях. З одного боку це впливає на міграцію і розподіл радіонуклідів у водних екосисте- мах, а з другого — може призводити до істот- ного збільшення дозових навантажень на водні організми внаслідок внутрішнього опромінення. Незважаючи на порівняно ви- соку радіостійкість більшості гідробіонтів, підвищені хронічні дози опро мінення мо- жуть бути причиною різноманітних ушко- джень, зокрема виникнення спадкових змін (мутацій) при дії на генетичний апарат клі- тин, а також зниження життєздатності орга- нізмів (аж до вимирання найчутливіших до іонізувального випромінювання популяцій), що призводить до збіднення видового різно- маніття і зумовлює зміни структури гідробіо- ценозів. Крім того, геоморфологічні особ- ливості водойм та динаміка водних мас впливають на транспортування, міграцію та розподіл радіонуклідів у абіотичних компо- нентах водних екосистем. Завдяки неодно- рідності рельєфу дна на ділянках зі збільше- ними глибинами та уповільненими течіями посилюється седиментація зависей, в яких у значних кількостях накопичуються радіону- кліди. Це може зумовлювати підвищені до- зові навантаження на водні організми, що мешкають у донних відкладах або ведуть придонний спосіб життя. Оскільки донні відклади більшості во- дойм є основним «депо», що концентрує ра- діоактивні речовини, картування радіону- клідного забруднення донних відкладів во- дойм-охолодників заслуговує на особливу увагу як у зв’язку з можливим видаленням забруднених донних відкладів, так із при- йняттям рішень щодо майбутнього водойм- охолодників після виведення з експлуатації АЕС. Важливим інтегральним критерієм впли- ву АЕС на біоту водойм є доза опромінення різних груп організмів. Формування дозо- вих навантажень на гідробіонти відбуваєть- ся під впливом внутрішнього опромінення, зумовленого інкорпорованими радіонуклі- дами, а також зовнішнього опромінення від радіонуклідів, що містяться в об’єктах на- вколишнього середовища. Гідробіонти ближ- ньої зони АЕС зазнають опромінення вищи- ми дозами порівняно з наземними організ- мами. Для водних рослин основний внесок у дозу опромінення зумовлений інкорпорова- ними радіонуклідами, в основному продук- тами корозії, а також 90Sr, 95Zr, 137Cs і 144Ce [9]. Додаткове зовнішнє опромінення водних рослин штучними радіонуклідами відбува- ється у скидних каналах АЕС та у зоні по- ширення скидних вод. Середні рівні внутрішнього опромінення різних видів риб від штучних радіонуклідів у районі АЕС набагато менші за опромінен- ня від природних радіонуклідів. Проте для деяких видів риб спостерігається сезонна мінливість у динаміці дози внутрішнього опромінення з максимумом у літні місяці. 49ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2012, № 6 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Для більшості видів риб техногенна доза внутрішнього опромінення визначається пе- реважно 90Sr і 137Cs глобального походження. У риб, що живуть у скидному каналі АЕС і зазнають опромінення вищими дозами по- рівняно з рибами інших біотопів, помітну роль у формуванні дози внутрішнього опро- мінення відіграють 60Co, 65Zn і 144Ce. Потуж- ність дози зовнішнього опромінення для риб, що живуть у заростях вищих водних рослин та поблизу дна, може перевищувати рівень внутрішнього опромінення. Критичним еле- ментом екосистеми з урахуванням цієї об- ставини можуть стати фітофільні види риб (плітка, окунь, верховодка), що відкладають ікру на поверхні водних рослин. При цьому максимальні рівні зовнішнього опромінення ікри та мальків риб у деякі періоди могли ся- гати 3 мГр/добу, що у 1000 разів вище за при- родний рівень опромінення [10]. З метою своєчасного виявлення радіону- клідного забруднення водного середовища, техногенних змін радіаційного й екологіч- ного стану, оцінювання та прогнозування розвитку негативних процесів у довкіллі, а також для інформаційної підтримки при- йняття рішень щодо забезпечення радіацій- ної безпеки потрібно здійснювати радіоеко- логічний моніторинг як складову комплек- сного гідроекологічного моніторингу систем водозабезпечення АЕС. В оптимізованій системі радіоекологічного моніторингу вод- них екосистем мають бути передбачені: ре- гламентоване збирання і аналіз первинних даних спостережень, а також створення баз даних; оперативне виявлення радіоактив- них речовин, що потрапили у водне середо- вище зі скидами АЕС; інформаційне забез- печення для оцінювання і прогнозування рівнів ризику для водних екосистем, а також прийняття рішень щодо радіаційної та гід- роекологічної безпеки експлуатації АЕС. ПРОБЛЕМНІ ЗАВДАННЯ ГІДРОЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ АЕС Екологічний моніторинг, який постійно здійснюється в регіонах роботи АЕС, має бути доповнений важливим блоком — гідро- екологічним моніторингом з урахуванням гідрофізичних, гідрохімічних та гідробіоло- гічних процесів, що необхідно для управлін- ня екологічним станом, підвищення гідро- екологічної безпеки й оптимізації функціо- нування техно-екосистем во дойм-охо лод ни- ків та АЕС, а також є важливим з огляду на сучасні європейські напрями у природоохо- ронній діяльності. У зв’язку з цим актуальними є досліджен- ня змінюваних у часі гідрофізичних, зокрема термодинамічних, гідрохімічних та про дук- ційно-деструкційних процесів, що визнача- ють формування якості води та на копичення біоперешкод у роботі технологіч них систем водозабезпечення. АЕС розташовані поблизу густонаселе- них регіонів, зон рекреації та інтенсивного сільськогосподарського виробництва, тому особливого значення набуває оцінювання якості води, паразитологічної ситуації та можливих ризиків у розвитку ключових елементів біоти у водоймах-охолодниках і прилеглих акваторіях природних водойм (табл. 2). В останні десятиліття значного поширен- ня набули методологія і методи моніторин- гу — комплексної системи спостережень, контролю стану і прогнозування змін, що відбуваються в екосистемах. Проте здебіль- шого практична реалізація моніторингу для оцінювання стану екосистем обмежується встановленням вмісту радіонуклідів, важких металів та інших токсичних речовин, що та- кож необхідно. Вичерпну характеристику біологічної якості води і загалом екологічно- го стану екосистеми можна отримати лише на основі оцінювання вмісту забруднень в екосистемі, біотестування та характеристи- ки структурно-функціональної організації біосистем різних рівнів організації. Зважаю- чи на складність природних біосистем, мо- ніторинг біоценотичних процесів слід здій- снювати з урахуванням передусім сезонних та річних змін [11–13]. Водойми-охолодники — штучні техно- екосистеми, геоморфологія і водні ресурси яких спрямовані на виконання основного 50 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2012, № 6 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ завдання: водозабезпечення технологічних систем АЕС. Разом з тим на особливу увагу заслуговує те, що водойми-охолодники та зосереджені в них величезні об’єми водних мас з численними угрупованнями гідробі- онтів різного трофічного рівня і система- тичного положення є складовими навко- лишніх ландшафтів регіонів розміщення АЕС. Методологія гідроекологічної безпе- ки АЕС має ґрунтуватись на комплексному, екосистемному підході, спрямованому на вивчення, прогнозування і управління тіс- но вза ємо по в’язаними абіотичними та біо- тичними процесами, які визначають ефек- тивність функціонування техно-екосистем АЕС. На основі багаторічного досвіду до- сліджень водойм-охолодників у вирішенні проблемних завдань гідроекологічної без- пеки техно-еко систем АЕС визначено ос- новні науково-практичні пріоритети, які передбачають: • з’ясування механізмів гідрологічних про- цесів та їхнього впливу на формування якості води і функціонування екосистем во дойм- охолодників; • установлення кількісних характерис- тик процесів міграції, трансформації та на- копичення хімічних речовин і формування гідрохімічного режиму у джерелах водопос- тачання та водоймах-охолодниках; • визначення балансу продукційно-де- ст рукційних процесів та їх залежності від основних гідрофізичних чинників і розро- блення елементів методології управління екологічним станом та процесами форму- вання якості води у водоймах-охо лод- никах; • встановлення основних закономірнос- тей функціонування біосистем у водоймах- охолодниках та розроблення практичних заходів з обмеження розвитку біоперешкод у системах водопостачання АЕС; • реалізацію методів і принципів гідро- екологічного моніторингу та прогнозування змін паразитологічної ситуації у водних еко- системах за умов впливу об’єктів атомної енергетики; • встановлення розподілу і концентру- вання основних дозоутворювальних радіо- нуклідів в абіотичних і біотичних компо- нентах та оцінювання радіоекологічних ри- зиків для водних біосистем різних рівнів організації. Наведені результати науково-практичних робіт мають слугувати базою для розроблен- ня методології та принципів управління еко- логічним станом, підвищення гідроекологіч- ної безпеки і оптимізації функціонування техно-екосистем АЕС. Назріла необхідність екологічної паспортизації водойм-охо ло джу - вачів і джерел водопостачання АЕС. За умов територіальної нерівномірності розподілу водних ресурсів, їх дефіциту, осо- бливо у південних областях, хімічного й ра- діонуклідного забруднення та прогресую- чого антропогенного навантаження вирі- шення проблемних завдань гідроекологічної безпеки АЕС має стати складовою загаль- ної життєво важливої енергетичної безпеки України. Табл. 2. Проблемні процеси, гідроекологічні ризики та їх технологічні наслідки для АЕС України Проблемні процеси Гідроекологічні ризики Технологічні наслідки Скидання підігрітих вод Витрати води на випаровування Ускладнення гідрохімічного режиму Порушення гідробіологічного режиму Хімічне та радіонуклідне забруднення Гіперпродукція водоростей, «цвітіння» води Гіперпродукція дрейсени Евтрофікація Поява видів-поселенців Потенційні паразитарні ризики для тварин і людини Втрати енергопотужностей Аварійні зупинки ядерних енергоблоків Витрати на видалення біологічної гіпер- продукції 51ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2012, № 6 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Протасов А.А., Панасенко Г.А., Бабарига С.П. Биологические помехи в эксплуатации энер- гетических станций, их типизация и основные гидробиологические принципы ограничения // Гидробиол. журн. — 2008. — Т. 44, № 5. — С. 36– 53. 2. Линник П.М., Морозова А.О. Десорбція сполук азоту, фосфору і заліза з донних відкладів за дії різних чинників // Гідрологія, гідрохімія і гід- роекологія. — К.: Обрій, 2006. — С. 73–81. 3. Линник П.Н. Донные отложения водоемов как потенциальный источник вторичного загряз- нения водной среды соединениями тяжелых металлов // Гидробиол. журн. — 1999. — Т. 35, № 25. — С. 97–109. 4. Протасов А.А., Сергеева О.А., Кошелева С.И. и др. Гидробиология водоемов-охладителей тепловых и атомных электростанций Украины. — К.: Наук. думка, 1991. — 192 с. 5. Силаева А.А., Протасов А.А., Ярмошенко Л.П., Бабарига С.П. Инвазийные виды водорослей и беспозвоночных в водоеме-охладителе Хмель- ницкой АЭС // Гидробиол. журн. — 2009. — Т. 45, № 6. — С. 13–24. 6. Semenchenko V., Laenko T. First record of the inva- sive North American gastropod Ferrissia fragilis (Tryon, 1863) from the Pripyat River basin, Bela- rus // Aquatic Invasions. — 2008. — V. 3, N 1. — Р. 80–82. 7. Ляшенко А.В, Слепнёв А.Е. Находка Melanoides tuberculata (Muller, 1774) в водоеме-охладителе Южно-Украинской атомной электростанции // Еколого-функціональні та фауністичні аспекти дослідження молюсків, їх роль у біоіндікацції стану навколишнього середовища. — Житомир: ЖДУ ім. І. Франка, 2006. — С. 187–190. 8. Кесслер Г. Ядерная энергетика — М.: Энергоатом- издат, 1986. — 262 с. 9. Крышев И.И., Алексахин Р.М., Рябов И.Н. и др. Радиоактивное загрязнение районов АЭС — М.: Ядерное общество СССР, 1990. — 150 с. 10. Крышев И.И., Рязанцев Е.П. Экологическая безо- пасность ядерно-энергетического комплекса Рос- сии. — М.: ИздАТ, 2010. — 496 с. 11. Романенко В.Д. Основи гідроекології. — К.: Обе- реги, 2001. — 730 с. 12. Кузьменко М.І., Гудков Д.І., Кірєєв С.І. та ін. Тех- ногенні радіонукліди у прісноводних екосисте- мах. — К.: Наук. думка, 2010. — 263 c. 13. Тимченко В.М. Экологическая гидрология во- доемов Украины. — К.: Наук. думка, 2006. — 384 с. В.Д. Романенко, М.И. Кузьменко, С.А. Афанасьев, Д.И. Гудков, П.Н. Линник, А.А. Протасов, В.М. Тимченко, В.И. Юришинец, В.М. Якушин Институт гидробиологии Национальной академии наук Украины просп. Героев Сталинграда, 12, Киев, 04210, Украина ГИДРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В УКРАИНЕ Проанализированы экологические проблемы приле- гающих к АЭС естественных и искусственных водоемов, в частности водоемов-охладителей, которые испытывают комплексную антропогенную нагрузку: теп ловой сброс, химическое загрязнение, эвтрофикацию, механический стресс, а также дополнительное облучение искусственны- ми радионуклидами. Рассмотрены гидрологические и ги- дрохимические процессы в условиях по вышенных темпе- ратур водной среды, про дукционно-деструкционные процессы и формирование качества воды, биологические помехи, потенциальные паразитарные угрозы, а также поведение радио нуклидов и радиоэкологические риски для гидробионтов в водных экосистемах. Изложены основные проблемные задачи гидроэкологической безо- пасности АЭС. Ключевые слова: техно-экологическая система, атомная электростанция, водоем-охладитель, гидро- бионты, химическое и радионуклидное загрязнение. V. Romanenko, M. Kuzmenko, S. Afanasyev, D. Gudkov, P. Linnik, A. Protasov, V. Timchenko, V. Yurishinets, V. Yakushin Institute of Hydrobiology of the National Academy of Sciences of Ukraine 12 Geroyev Stalingrada Ave., Kyiv, 04210, Ukraine HYDROECOLOGICAL SAFETY OF NUCLEAR POWER ENGINEERING IN UKRAINE The ecological problems of natural and artificial reser- voirs adjoining to the nuclear power plants are analyzed, in particular cooling ponds, which are influencing of all complexes of anthropogenic factors: thermal discharge, chemical pollution, eutrophication, mechanical stress, and additional irradiation by man-made radionouclides. The hydrological and hydrochemical of processes in condition of the high temperatures of aquatic environment, produc- tional and destructional processes and forming of water quality, biological obstacles, potential vermin threats, and also behaviour of radionouclides and radioecological risks for hydrobionts in aquatic ecosystems are considered. The basic problem tasks of hydroecological safety of nuclear power engineering are stated. Keywords: technoecological system, nuclear power plant, cooling pond, hydrobionts, chemical and radioactive contamination, monitoring. Стаття надійшла 01.03.2012 р.

Гідроекологічна безпека атомної енергетики в Україні

Репозитарії

Схожі ресурси