浅谈我国滨海电厂温排水对海洋环境的影响状况*

曹宇峰，曾松福，林春梅

（1.中国海洋大学海洋环境学院 青岛 266100；2.国家海洋局厦门海洋预报台 厦门 361008）

浅谈我国滨海电厂温排水对海洋环境的影响状况*

曹宇峰1，2，曾松福2，林春梅2

（1.中国海洋大学海洋环境学院 青岛 266100；2.国家海洋局厦门海洋预报台 厦门 361008）

我国经济的发展对能源电力需求越来越大，滨海火／核电厂的大量建设在一定程度上缓解了紧张局面，但电厂温排水的排放对海洋环境和水产养殖等造成了影响。文章总结了我国电厂温排水 （冷却水）及其对海洋环境等的影响状况，并对温排水管理和技术研究工作提出了几点看法。

滨海电厂；温排水；海洋环境；热污染

随着我国经济建设的快速发展，全国各省、市、自治区对能源的需求不断加大，电力作为能源输出的重要组成部分，其供需矛盾也显现出日益加剧的态势，为了缓和紧张局面，确保企业和国民生产生活用电，各地纷纷加快建设以燃煤发电为主的电厂项目。此外，根据我国“十二五”规划，国家在发展核电的态度上已经从 “积极发展”转变到 “尽可能发展”，新的核电规划也对 《核电中长期发展规划 （2005－2020）》进行大幅调整。可以说，在今后相当长的一个时期内，火／核电在电力生产中将占较大比重。

电厂在投产运行后产生的大量余热、二氧化硫和灰渣等都需要向外排放、转移，为了减少投资和便于余热等的冷却排放及再利用，我国的火／核电厂大多建在靠近水库、水池、直流河段和感潮河段、河口。

近年来，考虑到燃料的运输和电力输送等原因，火力发电厂一般都建立在滨海城市附近［1－2］。滨海电厂主要包括半封闭型海域、开放型海域和海岛型开放海域的火／核电厂 （群），建立在海滨的火／核电厂一般利用海水作冷却水，这些冷却水携带大量的热量进入海洋，使得受纳水域水温升高，对海洋环境产生了一定的负面影响，主要包括随温排水进入附近海域的余热、余氯等对海洋生态环境和水产养殖业等的影响［3－4］。

1 电厂温排水 （冷却水）情况

从1958年起，由中国水利水电科学研究院开始冷却水专业的试验研究，至今已经有50多年。20世纪80年代初，我国专家开始发表与电厂热排水有关的研究成果［5－8］。随着电厂建设的发展，目前我国电站的装机容量增长速度居世界首位，总装机容量仅次于美国，从装机容量和发电量来看，都是以火／核电为主［5］。火／核电厂由于提供热机冷源和各种设备冷却降温的需要，在发电过程中需要大量的冷却水连续供应。根据我国发改委、国家海洋局和财政部2005年7月发布的 《海水利用专项规划》，我国2003年利用海水作冷却水用量达330亿m3左右，应用最多的行业是电力、石化、化工等，其中电力企业利用海水作冷却水的量约占全国海水作冷却水总量的90%左右；全球直接利用海水作为工业冷却水总量每年在6000亿m3左右，我国至2020年海水直接利用能力将达到1000亿m3／a。所以，对应于冷却水量的大幅增加，冷却水对环境的影响问题越来越多，也越来越复杂。

运行中的火／核电厂的热效率比较低，一般由冷却水带走的能量为发电量的1.4倍 （火电）至2.5倍 （核电），在近岸和海湾等水资源充足的条件下，海水从取水口进入电厂，在机组内部运行后，携带大量余热的冷却水往往直接通过排水口排放，或者采用循环供水或部分循环供水方式将来自电厂的冷却水进行冷却降温，再抽回电厂循环使用。作为机组冷源的冷却水经过热交换器后，温升在8℃～12℃之间，成为“温水”流出，一般说来，百万千瓦级的火电厂，需冷却水量约30～40m3／s，同级核电厂需水量达50～60m3／s，如此大量的热量通过冷却水排放到周围水域环境中，会引起相应的海洋环境问题［9－10］。

2 电厂温排水对海洋环境的影响研究

一般大型火电厂实际效率仅为40%，核电不及35%，60%以上的热量如果没有加以利用则排入大气及随冷却水排入受纳水体［11－12］，循环冷却水将大量余热释放到环境自然造成了能源的浪费和明显的环境热污染，还有就是核电厂冷却水中可能包含不同程度的低放射性物质，这对环境的影响更不容忽视［13－14］。大量温排水入海，局部海区就可能产生热污染，温排水对水域生态环境的影响多为潜在的和累积的，但其危害更多和更主要的是从根本上、整体上改变水体理化特征，进而严重影响水生态系统的结构和功能。

2.1 对水质环境的影响

温排水使水域温度升高，在水体表面常出现白色浮沫，造成水色浑浊，透明度降低，以及溶解氧含量下降，增加氨氮及重金属的毒副作用，从而影响水域中生物的生存。而且在电厂中常用的湿式尾气脱硫工艺 （FGD）虽不会引起冷却水温度的显著升高［15］，对排放口附近海域的水质、沉积物和生物体内的主要指标不会造成明显的影响，但研究发现海水中汞含量有升高的情况，鉴于汞的生物累积性，应高度重视汞的增量对附近海域环境的危害性［16－17］。

此外，由于温排水温度比周边海域水温高，电厂排出的 “热水”浮于冷水上面，在近排放口的浅水区如果水动力条件比较好，潮流混合比较充分，温排水入水后很快就能和水体垂直混合均匀，但当垂直混合不是很强烈时，温排水会影响到水体表层下2～4m［18］，因此在对混合区水域进行监测时应关注这一水层，尤其是该水层的生物生态受影响情况。

电厂大量温排水的排放，会使得近排放口处局部水域的水温高于邻近海域，一定程度上促进耐温水生生物的增殖，同时由于水体自净能力下降，促进沉积环境中营养盐的释放，使水中氮磷比更趋于适合富营养化特征藻类的增殖需要，这都在某种程度上加速了水体的富营养化［19－21］，当条件合适时可能引起赤潮发生，并使局部水域赤潮发生的时段有所延长。

2.2 对生态环境的影响

因水温升高造成水体中溶解氧的溶解度下降，将对生物生长产生不利的影响，尤其是在夏季高温无风条件下，高温对生物的胁迫作用被温排水的升温所强化，而且溶解氧浓度的下降会造成生物的缺氧甚至窒息，在水生生物的需氧和水体中的低氧状况间形成矛盾，这种影响一般在夏季升温较高的局部海域发生［22－24］。温排水造成的温升还能改变水生生物的生活条件，引起浮游生物数量种类和多样性的变化，使得个别耐热种类数量开始增加，并作为优势种而存在［25－26］。许多水生动物的种群结构、生长与繁殖等活动都将受到水温的制约与影响，而其中以鱼类对水温的反应最为敏感，鱼类因缺氧而浮头于水面呼吸。大量研究表明，当增温幅度大于3℃时，对鱼类的危害比较明显［27］，当升温超过水域中的鱼类、养殖生物的适应阈值，就会引起水生生物代谢的异常甚至死亡。

2.3 缓蚀剂的影响

缓蚀剂是一种用于腐蚀介质中抑制金属腐蚀的添加剂。滨海电厂之所以使用缓蚀剂是由于在发电机组运行过程中是以海水作为冷却水，使得冷却设备容易受到海水的腐蚀，同时为了防止污损生物在电厂冷却系统内壁附着，常常添加防生物附着的缓蚀剂，以杀死或抑制污损生物的生长。目前，滨海电厂常用加入含氯的氧化性杀菌剂来达到杀菌、灭藻和缓蚀的目的，不过缓蚀剂的使用也会造成一定的环境影响，主要是附着生物的代谢和死亡严重地恶化周边海域的水质，污染海洋环境；其次就是一些新型的缓蚀剂虽然防腐和消除生物附着能力较好，但可能析出有机类污染物，会对环境造成更大污染［28］；再者就是温排水中余氯对海洋环境的影响，研究表明，温排水中的余氯通过排放系统进入海洋环境中，不仅对生物有影响，还与水体中有机物形成一些有毒的有机氯化合物，通过毒性的累积效应进入食物链并影响人类健康［29－30］。因此电厂应选用环境友好、具有缓蚀效能的杀菌灭藻剂。

3 问题和研究展望

3.1 海域温排水排放的管理水平有待提高

国外关于温排水和混合区的研究已经趋于成熟，但我国相关标准未明确混合区的范围，目前运行和在建的火／核电站排水温升主要集中在8℃～10℃，一般以温升不超过当时当地水温4℃的变化作为水质判定标准，不过由于混合区的划定涉及功能区划、水域水动力条件和热排工程技术条件等因素，地方政府多因受技术条件限制而无法根据海域条件确定混合区的范围。因此，有必要在法律法规建设中对排放口的绝对温度、温升、混合区边缘的温升、混合区范围进行研究分析和统一规定，以减少滨海电厂温排水对周边海洋环境的影响。

3.2 温排水对环境影响范围的评估存在困难

我国的温排水对环境的影响评估体系中，数模、物模试验的目的是预测电厂排水口处温升为1℃、2℃、3℃，4℃时的温升包络面积，以满足 “人为造成的海水温升不超过当时当地4℃”的海水水质标准，并据此最终确定取排水位置、结构等。但在判断取排水口布置是否合理的实际操作中存在困难，目前只能在确定取排水口方案时，在安全运行的前提下，结合工程造价和工程可实施性，优化取排水方案，尽可能做到缩小4℃温升包络面积。所以有必要加强温排水对环境影响范围的评估，并以此来指导电厂的设计选址和建设。

3.3 建立温排水影响的监测评估和生态补偿机制

目前在海洋领域实施了一些广义生态补偿范畴的海洋开发利用收费制度，如 “排污 （倾废）收费制度” “渔业资源增殖保护费制度”，近年来，沿海部分省、市、自治区探索性开展了海洋生态补偿的实践工作，2006年浙江省探索建立海洋生态补偿 （赔偿）机制，2007年山东省确定了生态补偿的对象和标准，《国家 “十一五”渤海环境保护总体规划》与其他一些与渤海社会经济与环境发展的纲领性文件，均把建立生态补偿机制作为渤海治理的新的途径和手段，但与陆地生态系统相比，海洋生态补偿的系统研究较少，且尚未从产业开发的角度真正建立补偿标准。针对滨海电厂的温排水影响，加强对新型环保的生物缓蚀剂的研究及其对海洋环境影响的评价，建立并逐步完善相关监测技术规范和评价办法，制定相应的补偿机制尤为重要。

3.4 温排水余热的利用

近年来，火核电厂建设规模、数量突飞猛进，电厂建设周期缩短，容量加大，密集度增高，同一大水域中共存数座大型电厂的现象已不鲜见，局部水域内蓄热量随之增大，水域本地水温可能升高。尤其是近20余年来火电装机容量的高速发展，其排放的废热量随之猛增，对环境产生累积的持久的负面影响。可见，伴随电力的发展，温排水的热影响已越来越成为不可忽视的环境问题。但温排水余热也是世界上最大的潜在废热能量，其开发利用的程度对整个能源的开发有着重要的影响，亦有着不可小觑的研究价值，余热的利用也有着重要的经济效益、环境效益和社会效益［31－32］。目前国内主要是利用温排水域的余热来进行养殖，这样有利于水面散热，减轻了温排水对自然水体的热影响。

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海洋公益性行业科研专项经费项目 “滨海电厂污染损害监测评估及生态补偿技术研究 （200905010）”子项目 “漳州后石华阳电厂污染损害监测与评估”.