1598005375-fdca24712b4dd3cd0f1922045b94d243 (811202), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Другой вид нарушения термического равновесия в среде, связанный с работой ОТЭС,— возможное перемешиваиие теплых поверхностных и холодных гдубиииых вод, в результате которого может произойти невыгодное для работы станций уменьшение перепада температур, равно как и губительное для теплолюбивых форм живых организмов изменение абсолютной температуры. Исследуя варианты сброса огра: ботапной холодной воды блоком ОТЭС мощность !00 МВт, японские специалисты, например, показали, что термическая неоднородность в океане будет прослеживаться иа сотни метров от места выпуска сбрасываемых вод несмотря иа значительное перемешиваиие с окружающими водами. Протяженность контрастного шлейфа сильно зависит от наличия в зоне выпуска течений Результаты этого анализа приведены иа рис.
9.2. Данные получены при температуре сбрасываемых вод ! 1,1'С и окружающей среды 28'С [59[ При таком сбросе вблизи ОТЭС образуется зона сильного возмущения гидродииамических и тепловых полей (забор теплых вод также приводит к возмущению первых!). Одно из средств борьбы с такими возмугцеииями — закачиваиие отработанных вод под слой термоклииа. Но это вероятно в какой-то сте.
пени удорожает строительство ОТЭС и может привести к разрушению самого термоклииа за счет образования мощного потока присоединенной жидкости вследствие сильного перемешиваиия сбрасываемых вод со средой [45[. Сети ОТЭС могут стать, как это ии кажется иа первый взгляд парадоксальным, источником увеличения в атмосфере содержаиия углекислого газа, растворенного в толще вод и ие перешедшего в форму нерастворимых карбоиатов. В конденсаторах ОТЭС СОщ концентрация которого в глубинных водах примерно иа 222 25 о)о выше, чем в поверхностных, из-за нагревания и снижения давления будет выделяться и попадать в атмосферу. Особенно иитеззсивио этот процесс может идти в теплообмеиииках станций ~) П гп ггп ВО ВО 700 у, Ол О гО 40 ВО ВО 7ОО О,М 70 70 ЛО ВО 70 7 00 О я,м Ъм > О гп 40 07 РО 700И>ЬР700,К»7 70 го ЮО ГО о 90 вп 7гп 700 гоо О,м 20 40 70 2 В,м Рис.
9.2. Параметры потока воды, сбрасываемой ОТЭС мощностью 100 Мвг 1391; а — изогермы (начальнав температура воды 11'С, температура в окружающей среде 29'С); б — изоконцзнтраты, характеризующие степень разбавлении сбрасываемых вод «зткрытого цикла, в которых в качестве рабочего тела используется морская вода, а охлаждение водяного пара достигается путем разбрызгивания холодной воды в атмосфере отработанного пара. Такие станции могут дать выброс СОз, эквивалентный 30 о)о выброса ТЭС с равной ОТЭС мощностью [64].
Эта «возможпость» требует еще детального изучения, так как процесс растворения СОа в морской воде — о,л 700 достаточно сложная, миогоэтапиая реакция, в результате которой кроме СОз в воде присутствуют угольная кислота Н,СОз, гидрокарбоиатиый НСз и карбоиатиый СО, ионы. Отио- Рис. 9.3. Зависимость концентрации компонентов угле- родного цикла в океане от величины рН во 70 о,о сительиые концентрации этих компонентов зависят от концентрации ионов водорода Е1', т. е. от величины рН воды, связанной, в свою очередь, с соленостью и температурой. Для морской воды при солености 35оЕю нормальным считается изменение рН в пределах 7,8 — 8,2.
При нормальном рЕ1 растворенный в воде углерод пребывает в форме гидрокарбонатиого иона НСО в соотношении, иллюстрируемом рис. 9.3. Величина р!-1 в основная в химии воды. 223 о хх о о О юю О Ор О р Ф о 0 р о О о 0 х о о О О. о юо о о 0 О х х аъ з х ОРФ ОО х х 0 орр р р к ю О,„.ф,ф х Ффз„к я х :Р"" Оюо РО 4,р, р о Р „„к,к "ф» ор О х х -4Г оо о к к ро оо О О х — 6к- х о х о ай оооо кйо х Х' К Ою х о к о Оо Ю .. „У. оо к О к ор о Фокое к к ф,1з х о о о к з оа о Х 15 заказ ж Фез Сам механизм обмена СО, атмосферы с океаном еще не изучен настолько, чтобы с уверенностью сказать о ходе процессов его обратного поступления в атмосферу.
На пути, например, прямого выделения СО, стоит барьер, поддерживаемый достаточно высокой величиной скорости реакции между водой и этим газом с образованием угольной кислоты. Роль изменения содержания СОЗ в атмосфере, связанного со сжиганием ископаемого топлива, в будущей климатической ситуации еще однозначно не выяснена.
Существуют два мнения. Одно из них утверждает, что повышение концентрации СОг из-за парникового эффекта (избирательное поглощение молекулами СОЗ инфракрасного излучения в диапазоне 12 — 18 мкм, где сосредоточена значительная часть избыточного тепла, переизлучаемого Мировым океаном в космическое пространство) приведет к повышению температуры и серьезным климатическим последствиям.
Согласно другому мнению, повышение концентрации СОз вызовет интенсификацию процессов жизнедеятельности в растительном мире суши и океана, которые скомпенсируют прирост атмосферного углекислого газа, так что в какой-то период встанет даже вопрос о его недостатке. Здесь может пригодиться способность ОТЭС открытого цикла интенсифицировать обмен СО, глубинных и поверхностных слоев, брать на себя таким образом роль регулятора обратного поступления СОФ в атмосферу. Результаты наблюдений за содержанием СО, в атмосфере, выполнявшихся в течение достаточно длительного времени на Южном полюсе, показывают, что относительное количество СОэ остающегося в атмосфере, к общей его массе, выделяющейся вследствие промышленной деятельности и естественных процессов (океанский апвеллинг, вулканическая деятельность, лесные пожары и т. п.), существенно колеблется из года в год, отслеживая в какой-то степени колебания природных факторов, существовавших и до появления современной промышленности [35].
На примере возможности регулирования содержания СО, в атмосфере с помощью сетей ОТЭС мы видим принципиальную возможность получения в отдаленной перспективе положительного влияния на биосферу. Менее отдаленной перспективой кажется принципиальная возможность с помощью этих сетей стабилизировать энергообмен океан — атмосфера за счет регулирования температуры поверхностного слоя воды. Сети ОТЭС могут стать средством, предотвращающим образование тропических ураганов, на ликвидацию последствий которых ежегодно расходуется до 3 млрд. долл. Если сопоставить карту распределения температур в тропических районах океана с районами образования тайфунов, то окажется, что как раз те зоны, которые рассматриваются как места для размещения ОТЭС и есть зоны наиболее частого зарождения последних.
Это подтверждает карта, приведенная на рис. 9.4. Метеорологами подмечено, что для зарождения катастрофических циклонов обязательным условием служит прогрев поверхностных вод до 28 — 28'С. Крупный парк ОТЭС, гаранти- 224 О х лА:" ' Ф уо 0 ' к ХО ррк х- $ Оо Ф Ф Орк р р О О о хф~ р оо х о РО Кхх Х К О ОО ю о ОУ) ок Ф р % О 7 х а о а к о х м О х х ж о м зт О Х х х о к о х х к о ° х х ! х х о Ф о о р Т х о Ж О а О. х ы я р, х о. х х х о 1 рующий поддержание температуры в циклоноопасные периоды на требуемом уровне, может стать эффективным средством борьбы с этими явлениями. До сих пор речь шла о воздействии на физические параметры океана и лишь косвенно предполагалось, что таким образом через эти параметры идет воздействие и на экосистемы. При непосредственной оценке воздействия сетей ОТЭС на биопродуктивность океана, точнее прилегающих к станциям районов океана, мы также сталкиваемся с двойственностью ситуации.
С одной стороны, подъем богатых биогенными солями глубинных вод может служить фактором повышения биопродуктивности этих в общем-то бедных районов. По кроме биогенных солей, источники которых отсутствуют в открытом океане, для повышения биопродуктивности требуется еше и кислород, содержание которого в экваториальных водах значительно ниже, чем в водах более высоких широт, где как раз и лежат самые продуктивные районы. Можно рассчитывать на то, что подъем глубинных вод позволит снизить температуру поверхностных вод хотя бы в каких-то локальных зонах с одновременным увеличением за счет повышения растворимости кислорода содержания последнего. Например, при снижении температуры на 2 — 3' можно рассчитывать на повышение содержания Ой не менее чем на 1О ~~~, что позволит создать искусственные контрасты в среде, отличающиеся повышенной продуктивностью.
С другой стороны, со сбросом в среду холодных вод связана гибель теплолюбивых видов с низкой термической ~устойчивостью, изменение видового состава организмов, кормовой базы и т. п. Кроме того, экосистема будет постоянно подвергаться воздействию биоцидов, препятствующих обрастанию рабочих элементов станции„воздействию различных реагентов, металлов, масел и других побочных выбросов. Большую опасность представляют утечки рабочих тел станций с замкнутым циклом. Последствия воздействия, например, аммиака на среду еще недостаточно изучены.
В небольших количествах он может выступать в роли биогенного элемента, усиливая рост обрастателей. Выброс аммиака в больших количествах при авариях создает серьезную угрозу и морским обитателям и персоналу 191]. Создание первых крупномасштабных образцов ОТЭС, как, впрочем, и любых других типов преобразователей, должно сопровождаться не только проверкой работоспособности оборудования, но и всесторонним исследованием воздействия на океанскую среду. Программы проведения таких комплексных исследований уже разработаны. В цитированной выше работе Ф, Уильда, например, описана программа всестороннего изучения воздействия на среду ОТЭС, созданная по заданию министерства энергетики США специалистами университета Беркли, Калифорния. Эта програмума предусматривает изучение в районе размещения опытной станции изменения физических параметров океана, химического загрязнения„эффектов, связанных с размещением в откры''я26 том океане крупномасштабного объекта, играющего роль искусственного рифа, социально-экономических явлений.
На рис. 9.5 приведена схема размещения контрольно-измерительных средств вблизи ОТЭС, включаюшая средства наблюдения из космоса за изменением метеорологической обстановки и термических полей океана в районе станции, сбора сведений о физических, биологи- Рнс. 9.5. Схема размен!саня контрольных средств длн нзученна воздей- ствия на среду опытной ОТЭС 19!1, ! — спутник с теплочувствнтельнымв приемниками; 2 — мобильная система кои.
тропа параметров среды на различных расстояниях от отэс;  — самолет, аборудовавныя йзотогрзйзггческой н теплочувствительиай аппаратурой; 4 — победна с планктонными сетямп, 5 — то — гидролокаторы, б — система изучения биологии обрастания, 7. †телекаме, В -- датчики теупгературы;  — батометры для взятия проб мндкостн, Б — система измерения оизнческих параметров среды (турбулентность, скорость и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
