ГІДРОХІМІЯ ВОДНИХ ОБ’ЄКТІВ АТОМНОЇ І ТЕПЛОВОЇ ЕНЕРГЕТИКИ

Краткое содержание

Аналітичний огляд досліджень на водних об`єктах теплових і атомних електростанцій

Дослідження на водоймищ-охолоджувачах, переважно теплових електростанцій, проводились у досить широких межах, починаючи з 60-70 років ХХ століття. У колишньому Радянському Союзі одним із перших вивчення впливу підігрітих вод на екосистеми ВО ТЕС розпочато у 1962 р. Інститутом гідробіології НАН України. Спочатку епізодичні, з 1966 р. дослідження переросли у комплексну програму на ВО ТЕС півдня України (Підгайко, Гринь, Кафтаннікова и др., 1967; Абремская,1969). Досить детальне узагальнення літературних даних з даної проблеми зроблено Кошелевою (1977). Вагомі дослідження  гідробіологічного і гідрохімічного режиму проведено на ВО Ладижинської ДРЕС на р. Південний Буг (1978). Зазначено, що нагрівання води у ВО ТЕС залежить від кількості тепла, що поступило, а також від об`єму і морфометрії ВО, гідрометеорологічних умов, а зміни гідробіологічного і гідрохімічного режиму можуть бути різними залежно від природного рівня трофії, умов водообміну, ступеня забруднення і теплового навантаження. Комплексні гідробіологічні і гідрохімічні дослідження виконувалися науковцями ІГБ на ВО Чорнобильської  і Південно-Української АЕС (Кафтаннікова, Коробейніков, Калініченко, 1982; Сидоренко, Кошелева, Рябов, 1983; Кошелева, Гайдар, 1990; Кафтаннікова, Кошелева, Сергєєва, Протасов та ін., 1984). Велике значення для оцінки внутрішньоводоймищних процесів мають результати робіт, проведених в ІГБ при комплексному дослідженні водосховищ Дніпра та інших водних об`єктів (Денисова, 1979; Нахшина, 1983; Лінник, Набиванець, 1986; Денисова, Нахшина, Новиков, Рябов, 1987; Денисова, Тимченко, Нахшина, 1989; Тимченко, 1990, 1993). Дослідження в районах золовідвалів ТЕС проводилися в ІГН НАН України (Янчев, 1974; Янчев, Гудзенко, Моісеєва  и др., 1980).

Основою досліджень, проведених нами на водних об`єктах АЕС і ТЕС, є роботи, виконані на кафедрі гідрології та гідроекології і науково-дослідній лабораторії гідроекології і гідрохімії географічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка, з оцінки впливу різних чинників на формування хімічного складу природних вод України, гідрохімічного картографування із застосуванням ймовірносно-статистичних методів, водно-балансових розрахунків тощо (Пелешенко, 1975; Пелешенко, Ромась, 1977; Горев, Пелешенко, 1978; Пелешенко, Закревский, Ромась, 1989; Горєв, Пелешенко, Хільчевський, 1995; Закревський, 1992; Хільчевський, Пелешенко, 1993).

У Росії Інститутом біології внутрішніх вод АН СРСР комплексні дослідження проводились на Іваньківському ВО Конаковської ТЕС (Флейс, 1970; Буторін, Курдіна, 1971; Курдіна, Дев`яткин, 1972; Саппо, Флейс, 1977). У Гідрохімічному інституті (Ростов-на-Дону) значну увагу приділено вивченню впливу ТЕС на якість природних вод, особливо в районі Кансько-Ачинського енергетичного комплексу (КАТЕК), прогнозу мінералізації у воді водосховищ, впливу роботи ТЕС на якість води, розробці методів хімічного аналізу (Бондарєв, Назарова, Грабик, 1989; Бондарєв, Шульга, Коробейникова, Назарова, 1982; Кривенцов, Тарасов, 1976; Шульга, Морозова, 1985). У роботах Гідрологічного інституту (Санкт-Петербург) досліджувалися різні аспекти впливу теплих вод з виділенням зон теплового забруднення і теплового впливу. Зазначено, що норма підігріву у ВО може змінюватися в різних кліматичних умовах і на півночі може бути вище, ніж на півдні (Купріянов, Скакальський, 1973; Знаменський, 1977).

Окремі дослідження проводилися на ВО Заїнської ТЕС (Гончаренко, Таіров, 1981), на оз. Кенон – ВО Читинської ТЕС (Шишкін, 1974). Зроблено висновок, що при безаварійній роботі ТЕС гідрохімічний стан ВО не погіршується. Питання комплексного використання ВО ТЕС і АЕС розглядалися в інституті Гідропроект ім. С.Я.Жука (Корнеєєв, Фаберов, Корнєєва, 1980). Комплексні дослідження ВО ТЕС проводились у Литві. Відмічено, що скидання підігрітих вод позитивно діє на газовий режим, а розвиток гідробіологічних процесів веде до зменшення мінеральних форм азоту (Дрижюс, Перлиба, 1988; Лаумянскіс, Снукішкіс, 1971). На ВО Молдавської ТЕС виявлено позитивний вплив підігрітих вод на газовий режим (Горбатенький, Саричева, 1972). Питання охорони довкілля, ландшафтно-геохімічна та радіологічна оцінка екологічного стану в районах ТЕС і АЕС і прилеглих територій розглядалися багатьма дослідниками (Веригін, 1977; Гродзинський, 1993; Кузнєцов, 1970; Малишева, 1998; Матарзин, 1987; Самойленко, 1999; Севастьянов, 1984).

В останні роки внаслідок економічних негараздів у країнах СНД дослідження за вказаною проблемою майже не проводились, а в Україні моніторинг водних об`єктів у районах АЕС здійснюються співробітниками лабораторій АЕС та обласних управлінь Мінекобезпеки.

У світовій літературі опубліковано значну кількість робіт, присвячених вивченню різних аспектів впливу ТЕС і АЕС на водні об`єкти та інші компоненти довкілля (Reeves, 1980;  Beer, Pipes, 1969; Markowski, 1960; Antoniu, Ghita, 1969; Ledeschi, 1982; Brezina, Camplell,1970;  Donald Tillies, 1966; Moor Edward, 1958; Schafer, Schumann, 1981; Giaguinta, 1981; Георгієв, Монева, 1981; Steinlein, 1979). Успішне моделювання гідродинамічних процесів у ВО зроблено у багатьох країнах, однак спроби моделювання впливу теплих вод на екосистеми ВО загалом не увінчались успіхом (Counfant, 1971; Donald Tillies, 1966; Ho e, Goldman, 1974; Markowski, 1960).

У цілому можна зазначити, що дослідження впливу підігрітих вод на гідролого-гідрохімічний режим ВО АЕС носили розрізнений характер, не охоплювали в комплексі складної проблеми гідрохімії водоймищ-охолоджувачів. Їх результати важко порівнювати, оскільки вони виконані для вирішення окремих питань за різними методиками, різноманітних природних умов та на ТЕС неоднакової потужності.

Характеристика фізико-географічних умов у районах розміщення  досліджуваних АЕС і ТЕС

Досліджувані АЕС і ТЕС розташовані в басейні Дніпра і тільки Південно-Українська АЕС – у басейні р. Південний Буг. Три з них знаходяться у північний частині України (Рівненська, Хмельницька, Чорнобильська), а дві – на півдні (Запорізька і Південно-Українська). Смоленська АЕС розташована в 98 км від витоків р. Десна, у межах Смоленської області Російської Федерації. Більшість АЕС і ТЕС знаходиться в межах Дніпровського зледеніння, що має слабохвилясту поверхню з численними блюдцеподібними зниженнями та піщаними горбами і відноситься до льодовикових і водно-льодових рівнин. У районі РАЕС, у відкладах мергелів і крейди, розвинуті карстові процеси, що не дало змоги створити ВО у системі зворотного водопостачання. Тільки ПУ АЕС розташована на території Українського кристалічного щита (УКЩ), де породи докембрію (граніти, гнейси) перекриваються продуктами їх руйнування та осадовими відкладами неогену. Запорізькі АЕС і ТЕС знаходяться в північній частині Причорноморської западини, на межі з південним схилом УКЩ. Важливим чинником, який необхідно враховувати при створенні ВО та золовідвалів, є гідрогеологічні умови. Спільною рисою досліджуваних водних об`єктів, за винятком ПУ АЕС, є те, що грунтові води залягають у алювіальних та флювіо-гляціальних четвертинних відкладах і мають тісний гідравлічний зв`язок з поверхневими та підземними водами.

На функціонування та водний баланс ВО і золовідвалів справляють вплив кліматичні характеристики, особливо такі, як сонячна радіація і температура повітря, атмосферні опади, випаровування і вологість повітря, швидкість і напрямок вітру. Так середньорічна температура повітря змінюється від 4,8 ⁰С в районі САЕС до 9,2 ⁰С в районі ЗАЕС, кількість опадів, відповідно, від  610 до 400 мм, а випаровування – від 530 мм у районі ХАЕС до 480 мм у районі ЗАЕС. Основним джерелом для постачання води, що використовується в оборотних системах технічного водопостачання на АЕС і ТЕС, є поверхневі води – річки або водосховища, тому саме їх розташування визначається значною мірою наявністю відповідної кількості водних ресурсів, а подальша експлуатація енергетичних об`єктів – їх впливом на ці водні ресурси як у кількісному, так і в якісному плані. Гідрологічні умови на досліджуваних АЕС і ТЕС досить різноманітні – якщо ВО ЗАЕС живиться водою із Каховського водосховища з об`ємом 18,2 км², то ВО ХАЕС поповнює втрати за рахунок р. Гнилий Ріг, що має середньорічну втрату 0,83 м³/с; середньорічна витрата р. Прип`ять у створі ЧАЕС становить 402 м<sup>3</sup>/с, р. Південний Буг у створі ПУ АЕС – близько 92,3 м<sup>3</sup>/с, а р. Стир у створі РАЕС – 39,4 м<sup>3</sup>/с. Об`єм досліджуваних ВО змінюється в широких межах – від 320 млн.м³ на САЕС до 48 млн.м³ на ЗАЕС, а площа ВО, відповідно, від 42,2 до 8,0 км². Середні глибини ВО – порядку 6-8 м, а на ВО ПУ АЕС досягають 10 м. Тут відмічається й максимальна глибина до 25-30 м біля греблі; на інших ВО вона досягає 16-20 м.

Отже, досліджувані АЕС і ТЕС значною мірою відрізняються за геолого-гідрогеологічними, кліматичними та гідрологічними умовами. Це вимагає, з методичного погляду, індивідуального підходу при організації систем гідролого-гідрохімічного моніторингу на кожній АЕС і ТЕС, особливо при оцінці та прогнозі впливу цих об`єктів на поверхневі та підземні води.

Принципи організації та зміст гідролого-гідрохімічних досліджень

 у районах розташування АЕС і ТЕС

Загалом системи гідролого-гідрохімічного моніторингу в районах досліджуваних АЕС і ТЕС формувались, виходячи із загальних принципів проектування інформаційних мереж за якістю природних вод. Звичайно, при цьому враховувались конкретні особливості системи технічного водозабезпечення на кожній АЕС (тип ВО, особливості взаємозв`язку з поверхневими і підземними водами тощо), а для золовідвалів ТЕС – також їх конструктивні особливості, стан наповненості золошлаками тощо. Технічні умови для створення оптимальної інформаційної мережі за якістю природних вод, у тому числі й у районах розташування АЕС і ТЕС, мають передбачити: кількість пунктів спостережень та відбору проб води; розташування цих пунктів; частоту і регулярність відбору проб; набір певних показників по кожному пункту; методи і обладнання для відбору і аналізу проб. Перелічені умови, крім останньої, у кількісному аспекті змінюються залежно від завдань,  що розв`язуються та стадії проектування АЕС, ТЕС чи іншого промислового об`єкту, при цьому вартість робіт є одним з основних лімітуючих чинників.

В цілому ж, на думку багатьох фахівців, складність критеріїв оптимального проектування систем моніторингу за якістю природних вод настільки велика, а фінансові витрати для досягнення оптимуму настільки значні, що в дійсності застосовуються методи субоптимального проектування (Стил, 1987). Але при цьому має виконуватись головна умова – отримані на мережі дані мають забезпечувати прийняття таких проектних рішень, які б виключали або мінімізували негативний вплив споруджуваних об`єктів на природні води. В екологічному плані значення інформації про наявну та прогнозовану якість природних вод набуває виключного значення, а після встановлення розцінок на водоспоживання і забруднення водних об`єктів має і суттєвий економічний пріоритет. Це положення в повній мірі стосується і при використанні водних ресурсів АЕС і ТЕС. В цілому, виходячи з головних чинників впливу АЕС і ТЕС на довкілля, основними в локальних системах моніторингу навколишнього середовища є блоки спостережень за атмосферою (радіаційне та теплове забруднення), ландшафтами (переважно радіонукліди та мікроелементи) і водними об`єктами (теплове, хімічне та радіаційне забруднення). Для ТЕС головними є блоки спостережень за атмосферою і ландшафтами (забруднення частками пилу, сполуками азоту та сірки, важкими металами тощо) і водними об`єктами, особливо у районах золовідвалів (забруднення сульфатами, хлоридами тощо).

Успішне розв`язання завдань з вивчення, контролю і прогнозу стану водних об`єктів у районах АЕС і ТЕС може бути здійснене, як показує досвід, роботи при організації комплексних досліджень – гідролого-гідрохімічних, гідробіологічних, гідрогеологічних і метеорологічних, склад і головні завдання яких детально розглянуті (Ромась, 1997). Гідрохімічні дослідження, єдині в системі моніторингу, охоплюють всі типи природних вод – атмосферні опади, стічні, поверхневі і підземні води. Тільки на підставі вивчення хімічного складу всіх типів природних вод можливий їх аналіз у взаємозв`язку та, відповідно, розв`язання поставлених завдань з контролю та прогнозу їх якості. Як свідчить наш досвід робіт, гідрохімічні дослідження на водних об`єктах АЕС і ТЕС повинні бути комплексними і включати гідрохімічні зйомки (не менше 5-6 за рік), режимні спостереження та експериментальні досліди. Інформаційні мережі для гідрохімічних досліджень формувались залежно від систем технічного водозабезпечення, типу ВО (руслові, наливні чи руслово-наливні). При цьому передбачалась можливість отримання інформації для узагальнення і порівняння даних на різних ВО АЕС та з оцінкою стресових ситуацій, пов`язаних з перегрівом до критичних в екологічному плані температур води, з тривалою термічною стратифікацією і формуванням анаеробної зони в придонних шарах води, "цвітінням" води тощо.

На ВО наливного типу оптимальна кількість проб, що відбиралась при гідрохімічних зйомках, досягала двох десятків. При цьому на ЧАЕС більша увага приділялась складу води, що фільтрувалась із ВО і через дренажні канали надходила в р. Прип`ять, а на ЗАЕС – вивченню стану прилеглого до ВО Каховського водосховища і водним об`єктам розташованої поблизу Запорізької ТЕС. Система гідролого-гідрохімічного моніторингу на ХАЕС формувалась протягом 1987-1992 рр. в процесі досліджень, що проводились ПНДЛ гідроекології і гідрохімії, а з 1990 р. – і лабораторією охорони навколишнього середовища (ЛОНС ХАЕС). При комплексних дослідженнях вимірювались гідролого-гідрохімічні параметри поверхневих вод (ВО, дренажний канал рр. Горинь, Гнилий Ріг, Вілія), а також підземних вод в районі ХАЕС та м. Нетішин.

Гідрохімічні умови в районах золовідвалів залежать, головним чином, від умов складування золошлаків, кількості і складу палива тощо.

Головною метою комплексних гідролого-гідрохімічних та гідрогеологічних досліджень в районах ТЕС було екологічне обґрунтування проектних розробок з реконструкції системи гідрозоловидалення (ГЗВ). Це пов`язано з оцінкою та прогнозом можливого забруднення поверхневих і підземних вод у районах золовідвалів.

Кількість гідрохімічних зйомок, що проведено на АЕС, коливається від 26 (ЗАЕС) до 54 (ХАЕС), кількість проб води, відповідно, від 240 до 1583, а кількість показників, які визначені в цих пробах – від 720 до 39654. Загальна кількість зйомок, що проведені в районах АЕС і ТЕС, становить 246, а кількість проб води – 5055, визначено показників у цих пробах понад 125 тис.

Об`єктивність та репрезентативність гідрохімічної інформації забезпечувалася застосуванням стандартних методик аналізу природних вод з використанням сучасних інструментальних методів – електропотенціометричний, атомно-абсорбційний, полум`яної фотометрії, тонкошарової хроматографії тощо. Слід зазначити, що кисень і температура при зйомках вимірювались in situ за допомогою термооксиметра. Також для визначення групи важких металів у ПНДЛ гідроекології і гідрохімії розроблено методику екстракційного концентрування й атомно-абсорбційного визначення, захищену авторським свідоцтвом (Савицький, Пелешенко, Осадчий, 1987). Обробка результатів проводилась із застосуванням ймовірностно-статистичних методів; різні аспекти такої обробки гідрохімічних даних вже розглянуті раніше (Пелешенко, Ромась, 1977; Пелешенко, Закревський, Ромась, Сніжко, 1980).

Таким чином, в районах АЕС і ТЕС з компонентів природного середовища (атмосфера, ландшафти, гідросфера) тільки поверхневі і підземні води зазнають впливу практично всіх чинників, тобто теплового, хімічного, радіаційного забруднення. На досліджуваних АЕС і ТЕС на основі загальних методичних розробок, але з урахуванням індивідуальності кожного водного об`єкту, вперше створені системи гідролого-гідрохімічного моніторингу, на яких протягом двох десятків років експедиціями ПНДЛ гідроекології і гідрохімії та іншими установами зібрана велика кількість репрезентативної та об`єктивної інформації. Це дозволило вперше дослідити різні аспекти гідрохімії водних об`єктів в районах атомної і теплової енергетики.

Особливості формування температурного режиму водоймищ-охолоджувачів різного типу

Температура води належить до найважливіших екологічних чинників, які впливають на фізико-хімічні та гідробіологічні процеси у водоймах. Підвищення температури води у ВО, безперечно, впливає на вказані процеси, але оцінка міри цього впливу у різних дослідників неоднакова – від досить значного до такого, що майже не відчувається (Кошелева, 1977).

Результати систематичних дослідженнь температурного режиму, що проведені нами на АЕС частково опубліковано (Ромась, Соколов, 1984; Ромась, 1989; Пелешенко, Ромась, Соколова, 1989; Ромась та ін., 1992). Формування температурного режиму кожного ВО має свої особливості, які визначаються як природними умовами (фізико-географічне положення, морфометричні та гідрологічні характеристики тощо), так і антропогенними чинниками, пов`язаними з типом ВО, умовами його водообміну з поверхневими і підземними водами, розташуванням підвідного і скидового каналів, насосних станцій тощо. Головне значення має об`єм підігрітої води, що скидається у ВО після теплообмінників АЕС і залежить від кількості і режиму роботи енергоблоків.

Найбільше відрізняється від інших ВО САЕС руслового типу, де вплив теплих вод виявляється тільки у межах циркуляційної зони, тобто в пригреблевій і середній частинах. У пригреблевій зоні змінюються умови формування шару температурного стрибка (термоклину) – він може формуватися вже з весни, а влітку їх може бути два і більше (Ромась, Соколова, 1990). У природних умовах така чітко виражена температурна стратифікація спостерігалася тільки влітку за стійкої штильової сонячної погоди (Ромась, Соколов, 1984). Важливість цих моментів пов`язана з формуванням у глибинних шарах води, особливо в пригреблевій частині ВО, анаеробних умов і погіршенням якості води, яка скидається через глибинний водоскид греблі ВО і формує водний стік р. Десна (не менше 2 м³/с за санітарними нормами). У холодний період у циркуляційній зоні температура води, що характерно і для інших типів ВО, знижується від поверхні до дна, що в природних умовах не спостерігається (з появою льодового покриву температура води підвищується в напрямку до придонних шарів).

Для ВО руслово-наливного типу (ХАЕС і ПУ АЕС), вплив скидових теплих вод у верхів`ях досить незначний, а на ВО наливного типу вплив таких вод виявляється по всій акваторії і глибині. Взагалі вплив теплих вод найбільш виявляється у холодний період року, коли в межах циркуляційної зони ВО льодостав відсутній навіть дуже морозною зимою, у той час, як у природних умовах (верхів`я ВО руслового типу) льодовій покрив досягає товщини 40-60 см.

Для порівняння температурних умов ВО різного типу було осереднено дані за кожній рік на скидовому і підвідному каналах, за якими оцінювалось охолодження води у ВО від скидового до підвідного каналів, а також визначено середню температуру води у ВО та водному об`єкті, на якому воно розташоване, для оцінки нагрівання води у ВО відносно фону. Найвищі температури води спостерігались у скидовому каналі ЗАЕС – 28–32 <sup>0</sup>С, дещо нижчі – на ЧАЕС – 25–27 <sup>0</sup>С і ще нижчі – на САЕС та ХАЕС – 17–21 <sup>0</sup>С. Охолоджувалася вода від скидового до підвідного каналів у середньому за всі роки майже однаково – на 9–10 <sup>0</sup>С на САЕС та ЧАЕС та на 6–7 <sup>0</sup>С на ХАЕС. Підвищення температури води у ВО відносно природного фону найбільше на ЗАЕС – у середньому за рік близько 10–12 <sup>0</sup>С, дещо менше на ЧАЕС – 8,4–9,2 <sup>0</sup>С у 1984 – 1985 рр. і 5 <sup>0</sup>С у 1991 р. Найменше нагрівання води спостерігається на ВО САЕС (у межах циркуляційної зони) та ХАЕС – 2,0–2,8 <sup>0</sup>С, що пояснюється значними об`ємами води ВО та кількістю блоків, що працюють (1–2 на САЕС та 1 – на ХАЕС). Слід відмітити, ще за сім років спостережень на САЕС та 11 років на ХАЕС не виявлено тенденції до підвищення температури води у ВО цих станцій. На ЧАЕС у 1984–1985 рр., (до аварії) нагрівання води у ВО було досить значним, а зменшення його у 1991 р. цілком зрозуміле, оскільки пов`язане зі зменшенням кількості працюючих енергоблоків. Найбільше нагрівання води у ВО спостерігається на ЗАЕС та ПУ АЕС, що пов`язане з порівняно невеликими розмірами ВО (особливо на ЗАЕС), більшими об`ємами скидових теплих вод та більшою середньорічною температурою повітря у степовій зоні. Саме гідрометеорологічні умови і визначають в основному температурний режим ВО. В літній період, при тривалій сонячній штильовій погоді, коли у поверхневому шарі води, особливо в другій половині дня, температура води досягає 30–35 <sup>0</sup>С і навіть вище, у ВО виникають специфічні фізико-хімічні умови, пов`язані із продукційно-деструкційними процесами.

Необхідно зазначити, що детальне вивчення температурних умов ВО АЕС можливе тільки при організації систематичних гідрологічних досліджень на термічних створах і рейдових вертикалях. Прикладом організації таких комплексних досліджень можна вважати ВО САЕС.

Гідрохімічні характеристики водних об`єктів АЕС і ТЕС

Узагальнення результатів аналізів кількох десятків тисяч проб води, проведене за допомогою ймовірносно-статистичних методів, дало можливість виявити як окремі особливості, властиві кожному ВО, так і загальні характеристики для всіх досліджуваних водних об`єктів. Для з`ясування питання про наявність відмінностей у концентраціях гідрохімічних показників у поверхневому і придонному шарах води ВО дані зйомок, при яких відбиралися проби на вертикалях із цих шарів, згруповано у відповідні вибіркові сукупності. Для виявлення рис формування гідрохімічного режиму ВО та пов`язаних з ними річок вибіркові сукупності, по кожному інгредієнту, сформовані за основними фазами гідрологічного режиму – зимовою, літньою та осінньою меженню, весняною повінню. Для порівняння даних за всіма ВО та виявлення найхарактерніших моментів у формуванні хімічного складу води ВО та пов`язаних з ними річок визначено динаміку зміни середніх за рік концентрацій кожного із гідрохімічних показників і наведено середні концентрації показників за весь період спостережень. Вибіркові сукупності для водних об`єктів у районах золовідвалів формувалися за результатами всіх зйомок. В окремих розділах розглянуті результати такого узагальнення за головними іонами (HCO<sub>3</sub><sup>-</sup>,  SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>, Cl<sup>-</sup>, Ca<sup>2+</sup>, Mg<sup>2+</sup>, N<sup>+</sup>, K<sup>+</sup>) та мінералізацею; фізико-хімічними показниками (розчинений кисень, водневий показник); органічними речовинами (колірність, БСК<sub>5</sub>, ПО, БО); біогенними речовинами (NH<sub>4</sub><sup>+</sup>, NO<sub>2</sub><sup>-</sup>, NO<sub>3</sub><sup>-</sup>, N<sub>мін.</sub>, N<sub>заг.</sub>, P<sub>мін.</sub>, P<sub>заг.</sub>, Fe); мікроелементами (Cu, Zn, Pb, Ni, Co, Mn); забруднюючими речовинами (СПАР, феноли, нафтові вуглеводні та, в районі ХАЕС, пестициди). Крім того, розглянуто результати польових досліджень вмісту мікроелементів, проведених у травні-листопаді 1986 р. на водних об`єктах у 30-кілометровій зоні ЧАЕС та каскаді Дніпровських водосховищ, коли було відібрано 227 проб води, в яких визначено близько 10 тис. інгредієнтів (в основному мікроелементи та фізико-хімічні показники). Ці роботи проводилися в рамках комплексних досліджень, що виконувалися різними підрозділами Держкомгідромету СРСР з ліквідації наслідків аварії на ЧАЕС і були спрямовані на оцінку фізико-хімічних умов міграції та накопичення радіонуклідів у водних об`єктах.

Розподіл концентрацій головних іонів і, відповідно, мінералізації за глибиною і акваторією ВО АЕС досить однорідний, що відмічалось і для ВО ТЕС (Кошелева, Гайдар, 1990; Флейс, 1970; Снукішкіс, Лаумянскіс, 1970). Пояснюється це інтенсивним перемішуванням водних мас у циркуляційних зонах ВО. Така однорідність розподілу концентрацій дає можливість об`єднання даних кожної зйомки по всьому ВО. Для ВО САЕС руслового типу режим головних іонів залежить, головним чином, від об`ємів води, що поступає з верхів`я Десни, особливо в повінь. Така ж тенденція характерна і для ВО ХАЕС. Для ВО наливного типу подібна закономірність не виявлена. Так, мінералізація води ВО ЧАЕС під час повені, коли в р. Прип`ять вона знижувалась до 245 мг/дм³, практично не змінювалась, і протягом року становила 312–333 мг/дм³. У ВО ЗАЕС мінералізація води протягом року змінювалась у межах 499–418 мг/дм³, а в Каховському водосховищі – у межах 425–347 мг/дм³, тобто була нижчою. При цьому у ВО були більші концентрації сульфатів і хлоридів кальцію, але спостерігалось значне зменшення гідрокарбонатів кальцію, особливо влітку. Для водних об`єктів у районах золовідвалів ТЕС характерною рисою є підвищення вмісту сульфатів та, менше, хлоридів магнію і калію. Вміст головних іонів та величини мінералізації у воді ВО та водних об`єктів поблизу золовідвалів не перевищували нормативних вимог.

Найважливішими показниками, які визначають фізико-хімічні умови та впливають на якість природних вод, будучи тісно взаємопов`язаними з продукційно-деструкційними процесами, є вміст розчиненого кисню (О₂) та величина рН. Кисневий режим ВО, порівняно з річками, на яких вони створені, покращав, особливо в період льодоставу. Але в літній період при термічній стратифікації водних мас, що особливо характерно для ВО САЕС, або навіть без її чіткого вияву, як на ЗАЕС та ХАЕС і ЧАЕС, у нижніх шарах води, за відсутності вітрового перемішування, може виникати гострий дефіцит кисню, аж до його зникнення. Цьому сприяє значна кількість автохонної органічної речовини, що продукується у ВО. Це може призводити до виникнення анаеробних зон, що спричинює погіршення екологічних умов. У поверхневих шарах води ВО, завдяки стимулюванню процесів фотосинтезу (підігрів води та надходження біогенних речовин із стічними водами) спостерігалося перенасичення води киснем, яке може досягати, як на ЗАЕС, 262 % нас., що шкідливо діє на екосистему ВО, особливо іхтіофауну.

Зміни величин рН води ВО та річок у цілому мають вигляд, притаманний водним об`єктам даної фізико-географічної зони. Але при підігріванні води та її "цвітінні" у ВО порушується рівновага карбонатно-кальцієвої системи через зменшення, особливо влітку, вмісту діоксиду вуглецю. При цьому величини рН значно зростають, до 9,5–10,0, вміст НСО₃^- зменшується, а натомість збільшується вміст СО₃^2-, тобто іде процес перенасичення карбонатом кальцію і створюються умови для його виведення із водної товщі.

Формування органічної речовини (ОР) ВО АЕС, що видно за її показниками, тісно пов`язано з фізико-географічними умовами водозбірних басейнів річок, водою яких вони живляться та співвідношенням внутрішньоводоймищних процесів, які значною мірою залежать від температурних умов та кількості біогенних речовин, які надходять у ВО. Як і для головних іонів, вміст ОР за глибиною практично не відрізняється. Сезонна динаміка визначається як алохтонною ОР, що надходить у ВО з річковими водами, так і продукційно-деструкційними процесами.

У рр. Десна (в районі САЕС), Прип`ять, Гнилий Ріг, високі значення колірності та БО, особливо у весняну повінь, пов`язані з досить високим вмістом гумінових та фульвокислот, що надходять із водозбору з поверхневим стоком. У ВО САЕС, ЧАЕС і ХАЕС у теплий період року колірність води зменшується за рахунок деструкції алохтонної ("кольорової") ОР, але величини ПО і БО залишаються на досить високому рівні за рахунок продукції автохонної ("білої") ОР. Взимку, при переході цих річок переважно на живлення підземними водами, а у ВО – завдяки переважанню деструкційних процесів, вміст ОР досягає мінімальних значень.

За результатами дослідження вмісту біогенних речовин у водних об`єктах у районах АЕС і ТЕС можна зробити висновки, що вертикальна стратифікація для біогенних речовин виявляється на ВО АЕС по-різному і значною мірою зумовлена умовами, що утворюються влітку, за активних процесів асиміляції їх водоростями, а також формуванням температурної стратифікації в антициклональну маловітряну погоду. Вміст біогенних речовин, особливо амонію, заліза та кремнію збільшувався, особливо на значних глибинах, за дефіцититу або навіть відсутності кисню, тобто за анаеробних умов. У поверхневому шарі динаміка біогенних, як і органічних, речовин визначається спрямованістю гідробіологічних процесів – співвідношенням між продукційними та деструкційними процесами. У сезонній динаміці чітко виявляється – особливо для нітратного азоту, кремнію, мінерального фосфору – класичний режим з мінімальними значеннями влітку, коли вони асимілюються водоростями, підвищенням восени, коли починають переважати процеси деструкції органічної речовини і максимальними величинами в кінці зимового періоду, коли деструкція органічних речовин найбільша. Зменшення вмісту біогенних речовин у воді ВО порівняно з водою річок, що їх живлять, пояснюється інтенсифікацією гідробіологічних процесів у ВО при підвищенні температури води. Джерелами надходження до ВО біогенних речовин є, в першу чергу, вода живлячих їх річок та стічні господарсько-побутові води.

Мікроелементи в поверхневих водах досліджуваних АЕС і ТЕС перебувають у незначній кількості, значно нижче за ГДК. Підігрів води у ВО протягом переважної частини року сприяє інтенсивному розвитку фітопланктону, який асимілює мікроелементи. При цьому підвищення значень рН сприяє утворенню гідроксидів заліза і марганцю та, відповідно, сорбції та співосадженню з ними інших металів і виведенню їх з води у донні відклади. Мікроелементи, через відсутність процесів, які б зумовлювали їх накопичення у водному середовищі, безпосередньої загрози водним об`єктам не становлять.

Основними чинниками, що формують вміст нафтових вуглеводнів (НВВ) у ВО АЕС та золовідвалах ТЕС, є надходження з водою річок, що живлять ВО, та забруднення промислово-стічними водами АЕС та золопульпою ТЕС. Вміст синтетичних поверхнево-активних аніонних речовин (СПАР) у водних об`єктах АЕС та Дніпровських водосховищах на період досліджень був порівняно незначним, нижче встановлених нормативів і безпосередньої загрози в екологічному плані не становив. Вміст фенолів у ВО АЕС та річках, що їх живлять, був практично на одному рівні – 4–6 мкг/дм³, як і у воді Дніпровських водосховищ – 3–5 мкг/дм³.