Бессточные водоемы Казахстана. Том 2. Качество воды

Сброс подогретых вод в водохранилище Литовской ГРЭС, воздействуя на газовый режим, обуславливает сдвиг карбо-натно-кальциевого равновесия. В зависимости от степени и направления сдвига технические качества воды могут настолько измениться, что она становится непригодной для охлаждения конденсаторов. При подогреве воды и уменьшении растворимости карбоната кальция в трубках конденсаторов появляется возможность образования осадка, что уменьшает эффективность охлаждения, требует очистки сооружений, приводящей к их износу. Г.А. Лаумянскас и Ю.Ю. Снукишкис, исследуя режим ионного состава воды водохранилища-охладителя Литовской ГРЭС, определили, что максимальное количество карбонат-ионов (в заборном канале – 65,9 10⁶, в отводящем – 75,9 10⁶ ммоль/л) содержится в августе при температуре воды 21 и 30 °C. С увеличением концентрации карбонатных ионов изменяется и степень насыщенности воды карбонатом кальция (S/St). Если в заборном канале в период вегетации S/St не превышала 11,6, то в отводящем она достигала 15,9. В летний период в связи с интенсивным поглощением диоксида углерода при фотосинтезе, его концентрация снижается до аналитического нуля. Из-за дефицита диоксида углерода равновесие сдвигается вправо. При таких условиях вода из весеннего относительно устойчивого метастабильного состояния (S/St=1,2-5,3) переходит в нестабильное, начинается выделение твердой фазы, о чем свидетельствует образование слоя осадков карбоната кальция на листьях подводных растений в этой части водоема. В зоне водохранилища с небольшими скоростями течения и малым тепловым взаимодействием с транзитным потоком сезонное изменение карбонатно-кальциевого равновесия зависит в значительной степени от метеорологических факторов.

Летом в поверхностном слое воды концентрация диоксида углерода не превышает 1,5 мг/л, концентрация гидрокарбонатов в стабильной зоне, по сравнению с занятой транзитным потоком, уменьшается (убыль достигает 1,5 %). Это свидетельствует о смещении карбонатно-кальциевого равновесия вправо, вследствие чего концентрация карбонатных ионов увеличивается до 55 10⁶ ммоль/л и величина рН воды достигает 8,60. Вода становится нестабильной с положительным индексом насыщения карбонатом кальция (S/St =10). Часть НСО3 и Са²⁺ – ионов, как и в искусственно подогретой зоне, выводится из поверхностного слоя в виде СаСО₃, который мигрирует в нижние горизонты. С глубиной концентрация растворенного СО₂ растет и, когда она достигает величины равновесной концентрации, вода стабилизируется (карбонат кальция из такой воды не выделяется и не растворяется), т.к. концентрация СО 32- ионов соответствует произведению активностей Са²⁺ и СО 32-. В слое воды ниже температурного скачка концентрация растворенного СО₂, достигает 15 мг/л. Это значительно больше равновесной концентрации, которая в глубинных горизонтах водоема составляет 5,4-7,5 мг/л, в результате чего равновесие смещается влево. Концентрация СО 32 – ионов уменьшается до 2,7 10⁶ ммоль/л, что влечет за собой понижение значений рН до 7,40. Вода становится нестабильной с отрицательным индексом насыщения карбонатом кальция: S/St = 0,38. В ней содержится до 8,8 мг/л агрессивного СО₂. Такая вода способна растворять мигрирующий с поверхностных горизонтов карбонат кальция. Таким образом, несмотря на пересыщенность поверхностных слоев воды карбонатом кальция, возможность осаждения твердой фазы исключается.

Максимальное влияние искусственного подогрева на карбо-натно-кальциевое равновесие выявляется в зоне сброса циркуляционных вод. Насыщенность воды СаСО₃ здесь достигает 14,9. Существование такого неравновесного состояния объясняется стабилизирующим действием органических веществ, а это, в свою очередь исключает опасность углекислотной коррозии гидротехнических сооружений, расположенных ниже сбросов подогретых вод.

Осенью в связи с перемешиванием воды агрессивная СО₂ исчезает и для всего водохранилища характерен положительный индекс насыщенности воды СаСО₃. В зимний период концентрация растворенного СО₂ (до 4,5 мг/л) не достигает уровня равновесной концентрации, в связи с чем S/St колеблется в пределах 1,7-3,6. В стабильной зоне, в условиях устойчивого ледостава в связи со стратификацией компонентов газового состава разница между величинами насыщенности воды в поверхностном и придонном слое достигает единицы. В зоне циркуляции отсутствие или неустойчивость ледостава обуславливает сдвиг равновесия вправо.

Таким образом, в течение всего года компоненты карбонатно-кальциевого равновесия находятся под воздействием сброса подогретых вод, что влияет на аэрацию воды, деструкцию органических веществ и другие факторы, от которых зависит, с одной стороны, потребление диоксида углерода, а следовательно, и изменение насыщенности воды карбонатом кальция, с другой – регенерация диоксида углерода и уменьшение насыщенности воды кислородом. Вот яркий пример влияния антропогенного фактора, а именно искусственного подогрева воды.