秦山二核海水冷卻系統(tǒng)余氯排放對(duì)周圍環(huán)境水生物影響及應(yīng)對(duì)措施

高巖+盧璇

【摘 要】關(guān)于直流溫排海水因?yàn)榧勇瓤刂坪Ｉ?微生物的研究早在1924美國(guó)就開始應(yīng)用，且隨著加氯對(duì)環(huán)境的各種負(fù)面影響的不斷出現(xiàn)，針對(duì)性研究也不斷深入。我國(guó)關(guān)于余氯對(duì)水生生物及其周邊環(huán)境的影響研究起步較晚，至今沒(méi)有形成余氯排放的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，強(qiáng)制性排放標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)是必然趨勢(shì)。通過(guò)本文論述可以使我們密切關(guān)注余氯排放對(duì)于杭州灣影響，并取得應(yīng)對(duì)將來(lái)可能的排放限制的技術(shù)儲(chǔ)備，使得秦山二核不僅是一個(gè)經(jīng)濟(jì)效益的貢獻(xiàn)者，更是是一個(gè)社會(huì)效益和社會(huì)責(zé)任的貢獻(xiàn)者。

【關(guān)鍵詞】余氯排放；環(huán)境；影響；措施

1 海水冷卻系統(tǒng)現(xiàn)狀

核電海水冷卻系統(tǒng)的冷卻對(duì)象主要是凝汽器，還有少部分作為密閉冷卻水的冷媒水，單臺(tái)機(jī)組海水循環(huán)量約為30m3/s，海水從引水口經(jīng)暗渠明渠，到達(dá)旋轉(zhuǎn)鼓網(wǎng)，然后送達(dá)各用戶點(diǎn)。海生物/微生物控制方案由原先的電解鹽水，因?yàn)橹T多集中問(wèn)題，改為外購(gòu)次氯酸鈉溶液直接投加，投加方式采用在取水口/鼓網(wǎng)前沖擊性，每天一次，每周5次，每次每個(gè)機(jī)組5噸。

秦山二核四臺(tái)機(jī)組由于投運(yùn)時(shí)間的差異，海生物/微生物污染情況有所不同。三四號(hào)機(jī)組由于運(yùn)行時(shí)間相對(duì)短，從大修打開的凝汽器出水穹室看，還不算嚴(yán)重，海生物主要以水螅蟲為主，有少量藤壺。一二號(hào)機(jī)組的情況和三四號(hào)類似，但情況相對(duì)嚴(yán)重些，在鼓網(wǎng)處就發(fā)現(xiàn)較多的貝類海生物，而且打開的凝汽器及管道的情況也要嚴(yán)重些?？傮w來(lái)說(shuō)，除了一些局部區(qū)域，秦山二核的海生物控制是受控的。

秦山二核的海生物/微生物控制得益于兩點(diǎn)：1）相對(duì)高劑量的次氯酸鈉投加；2）海水的高懸浮物。

盡管我國(guó)尚未對(duì)電廠溫排水余氯排放還沒(méi)有制定強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，但國(guó)際上，這種標(biāo)準(zhǔn)卻是十分嚴(yán)苛的：氯會(huì)影響生物，在海水出水口不能檢測(cè)到余氯。

2 國(guó)際上關(guān)于余氯對(duì)水生生物及環(huán)境的影響研究

海洋生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)完整的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，食物鏈交錯(cuò)存在，任何一個(gè)種群的變化都可能導(dǎo)致其他種群的巨大變化，余氯產(chǎn)生的影響如下：

A.余氯對(duì)浮游生物的影響

由于浮游植物的自我恢復(fù)能力很強(qiáng)，在受到外界余氯的影響后會(huì)有損失，但很快自行恢復(fù)。實(shí)驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，優(yōu)勢(shì)種群可能會(huì)發(fā)生變化。

而余氯對(duì)浮游動(dòng)物的影響則很敏感。

B.余氯對(duì)貝類的影響

余氯可造成貝類濾食率、足活動(dòng)頻率、外殼開閉頻率、耗氧量、足絲分泌量、排糞量等亞致死參數(shù)的降低，從而使貝類失去附著能力。當(dāng)余氯濃度低于1mgL-1時(shí)，貝類仍可以打開外殼進(jìn)行攝食，但攝食速率降低；濃度更高時(shí)，貝類便被迫關(guān)閉外殼，依靠體內(nèi)積蓄的能量和缺氧呼吸作用生存，直至能量完全消耗或代謝廢物達(dá)到毒害水平。

余氯對(duì)不同貝類種類，年齡，季節(jié)等方面都有不同影響。

C.余氯對(duì)魚類的影響

余氯對(duì)魚類的影響余氯對(duì)魚鰓有損傷作用，使魚鰓組織發(fā)生病變，從而影響并阻礙魚鰓與水中溶解氧的交換。余氯也可能會(huì)通過(guò)魚鰓組織滲入血液中，把血液中能攜帶氧的還原性血紅蛋白氧化成不能攜帶氧的正鐵血紅蛋白，還可能抑制正鐵血紅蛋白還原性酶的活性，從而導(dǎo)致血液運(yùn)載氧的能力下降。

有些魚類可以通過(guò)自身的調(diào)節(jié)，對(duì)氯產(chǎn)生一定的抗性，提高自身對(duì)氯的忍耐力。令人奇怪的是，魚類群體比魚類個(gè)體對(duì)氯更敏感。

D.余氯的其他負(fù)面影響

1）余氯導(dǎo)致的氯代烴污染

由于海水的污染狀況加劇，其本身具有的COD/TOC等都將與余氯結(jié)合成THM（三氯甲烷），這是嚴(yán)格控制的致癌物質(zhì)。

顯然，THM的濃度與排放余氯和水體的COD/TOC有著直接的關(guān)系，盡管海水冷卻系統(tǒng)不直接是我們的飲用水源，但THM通過(guò)直接或間接的循環(huán)，對(duì)我們的周圍水體造成潛在的影響。

2）余氯對(duì)腐蝕的影響

余氯對(duì)于碳鋼/鍍鋅管/鑄鐵管等的腐蝕在飲用水的輸送過(guò)程中是經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題；在海水系統(tǒng)中，由于大量離子尤其是氯離子/硫酸根離子的存在，在余氯和高流速促進(jìn)下，腐蝕有時(shí)將變得不可思議。從核電系統(tǒng)的海水冷卻系統(tǒng)中管道和設(shè)備材質(zhì)來(lái)看，很多地方采用了涂層保護(hù)，但依然在沒(méi)有受到涂層保護(hù)或涂層剝落處面臨強(qiáng)腐蝕趨勢(shì)，基本上在某些特定區(qū)域，每年大修都有管道更換項(xiàng)目。穩(wěn)定的余氯控制和恰當(dāng)?shù)耐都訚舛瓤刂剖菧p緩這種腐蝕的主要手段。

3 對(duì)策

從前面部分的闡述我們總結(jié)如下：

1）在目前次氯酸鈉溶液劑量條件和海水水質(zhì)條件下，海水冷卻系統(tǒng)的海生物/微生物基本可控；

2）3/4號(hào)機(jī)組由于投運(yùn)時(shí)間短，海生物/微生物控制情況好于1/2號(hào)機(jī)組；

3）余氯排放將對(duì)周圍水系的水生物產(chǎn)生諸多負(fù)面影響，這是毋庸置疑的，而實(shí)際影響程度需要數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估；

4）目前的余氯排放水平從次氯酸鈉溶液投加劑量和類似系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看是過(guò)量的。余氯的檢測(cè)需要常態(tài)化；

5）高余氯將導(dǎo)致系統(tǒng)潛在的高腐蝕速率，影響設(shè)備和管道壽命；

6）高余氯導(dǎo)致高THM，影響環(huán)境安全；

7）我們國(guó)家暫時(shí)沒(méi)有強(qiáng)制性的余氯排放標(biāo)準(zhǔn)，但我們需要未雨綢繆，為將來(lái)面臨的瓶頸做好充分的技術(shù)儲(chǔ)備。

為此，我們我們將來(lái)的工作計(jì)劃圍繞著：

A.如何降低余氯的排放

從次氯酸鈉溶液實(shí)際使用來(lái)看，基本滿足了對(duì)系統(tǒng)海生物/微生物的控制，但我們?nèi)狈?duì)系統(tǒng)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)余氯的監(jiān)測(cè)，這種監(jiān)測(cè)是應(yīng)該常規(guī)監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)立包括凝汽器海水進(jìn)水，凝汽器海水出水，海水排放口。通過(guò)這些數(shù)據(jù)，可以大致了解余氯在系統(tǒng)內(nèi)的衰減曲線，為次氯酸鈉溶液的投加濃度提供依據(jù)。

1）海水冷卻進(jìn)水：從加藥點(diǎn)5ppm濃度，到凝汽器進(jìn)水可以考察余氯的基礎(chǔ)消耗，主要被系統(tǒng)的COD和懸浮物消耗；

2）海水冷卻出水：經(jīng)過(guò)凝汽器的溫升，余氯的消耗；

3）海水排放口：這點(diǎn)數(shù)據(jù)是最重要的，因?yàn)檫@直接關(guān)系到對(duì)環(huán)境的影響，也是未來(lái)環(huán)保監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

現(xiàn)在，我們有了專利的次氯酸鈉溶液增效劑技術(shù)Act-Brom活性溴技術(shù)，通過(guò)將次氯酸鈉溶液中的氯部分轉(zhuǎn)化成溴，從而顯著提升其整體殺菌效率；從另一方面來(lái)講，同等效率的殺菌效率，次氯酸鈉溶液的用量理論上可以降低80%。從大量實(shí)際使用業(yè)績(jī)來(lái)看，大約可以降低50%。

我們知道，次氯酸鈉溶液的殺菌能力主要是由次氯酸鈉水解產(chǎn)生的次氯酸貢獻(xiàn)的，pH越高，它的殺菌能力越差，因?yàn)榇温人岬漠a(chǎn)生越少。通過(guò)將次氯酸鈉轉(zhuǎn)化為次溴酸鈉，殺菌效率顯著提升是因?yàn)榇武逅岬臍⒕拭黠@高于次氯酸，更為重要的是次溴酸根也是有殺菌作用的，而次氯酸跟是沒(méi)有殺菌作用的。

我們的水體pH一般接近8，在這種條件下，次氯酸鈉溶液的殺菌效率幾乎已經(jīng)損失了80%。這是ActiBrom活性溴技術(shù)為什么顯著提升次氯酸鈉溶液效率的根本原因。在實(shí)際應(yīng)用中，氯轉(zhuǎn)化為溴的效率不可能是100%的，這取決于ActiBrom產(chǎn)品與次氯酸鈉溶液的配比投加濃度，所以實(shí)際使用中，殺菌作用的是次溴酸、次溴酸根、次氯酸的混合物；實(shí)際監(jiān)測(cè)中，我們依然測(cè)定余氯，即使海水冷卻進(jìn)水的余氯目標(biāo)濃度降到0.1-0.3ppm時(shí)，實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)告訴我們足以滿足系統(tǒng)的微生物/海生物控制，可以放心地將次氯酸鈉溶液的使用量降低一半。

B.如何對(duì)現(xiàn)在余氯排放對(duì)水生物的影響進(jìn)行評(píng)估

大亞灣核電曾經(jīng)在2000年對(duì)大亞灣周圍水系進(jìn)行過(guò)類似研究，當(dāng)時(shí)由中科院南海海洋研究所、中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所聯(lián)合完成，余氯排放在0.01-0.02低位，每天60分鐘的排放對(duì)選定的一些水生物沒(méi)有明顯影響。（現(xiàn)在大亞灣核電有時(shí)采用連續(xù)加氯，且投加濃度較以前也明顯上升）

秦山核電沒(méi)有對(duì)排放口進(jìn)行余氯監(jiān)測(cè)，所以當(dāng)務(wù)之急是建立這種常規(guī)監(jiān)測(cè)體系。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張穗，黃洪輝，陳浩如，等.大亞灣核電余氯排放對(duì)鄰近海域環(huán)境的影響[J].海洋環(huán)境科學(xué)，2000，5，19（2）.

[責(zé)任編輯：田吉捷]