核电厂温排水环境影响的控制对策初探

摘 要：核电厂温排水的余热排放对环境的影响越来越受到管理层和外界的关注。本文以我国现有的温排放控制标准为基础，讨论其执行的可行性、执行力度，并就目前核电厂温排水余热利用的方式太过单一和利用率不高的现状，提出了控制核电厂温排水环境影响的对策，即控制核电厂温排水热污染的主要途径是制定温排水混合区关键控制参数、定期监测核电厂近岸海域水温和开发综合利用温排水余热。同时在探讨国外核电厂和我国火电厂余热利用方式的基础上，提出了有利于环境的温排水余热利用建议。

关键词：核电 温排水 热污染 余热利用 对策

中图分类号：TM623 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（b）-0068-02

同火电相比，核电既不消耗煤炭资源，又不会产生气体污染物和温室气体，在空气污染和雾霾日益严重的今天更符合环保要求。另一方面，核电厂的功率较大而余热利用率并不高，大量的热能被释放到水环境或大气环境中。目前国内外核电厂采用的循环冷却方式主要有直接排入自然水体的一次循环和利用冷却塔进行的二次循环冷却[1]。核电厂使用的循环冷却方式不同，环境受到的影响也不相同。当前，我国的运行核电厂或在建核电厂的厂址都属滨海厂址，冷却方式都是以海水为最终热阱的一次循环冷却。冷却水带载热量后排入到海洋，其温度高于周边海水的温度，成为温排水而造成对海洋的热污染。滨海核电厂温排水的温度一般高于环境受纳水体温度6～11 ℃[2]，直接排入海体时，局部海域的海洋生物将会受到温排水的不良影响。解决温排水热污染的主要途径是拟定温度控制标准、定期监测海域水温及合理利用余热。该文对比分析了国内和国外的现状，并提出了几点建议。

1 国内温排水的热污染控制现状

1.1 国内的热污染控制标准

2008年修订的《中华人民共和国水污染防治法》明确规定了在向水体中排放含热废水前，应当采取措施，保证水体的水温符合水环境质量标准。《中华人民共和国海洋环境保护法》（2000年修订）规定，向海域排放含热废水，必须采取有效措施，保证邻近渔业水域的水温符合国家海洋环境质量标准，避免热污染对水产资源的危害。渔业水域是指鱼、虾、蟹、贝类的产卵场、索饵场、越冬场、洄游通道和鱼、虾、蟹、贝、藻类及其他水生动植物的养殖场所。GB3097-1997《海水水质标准》规定：第一类、第二类、第三类海域，人为造成的海水温升夏季不超过当时当地1 ℃，其它季节不超过2 ℃。第四类海域，人为造成的海水温升不超过当时当地4 ℃。《近岸海域环境功能区管理办法》（1999）规定对处于入海河流河口、陆源直排口和污水排海工程排放口附近的近岸海域，可确定为混合区。确定混合区的范围应依据该区域的水动力条件、邻近近岸海域功能区的水质要求，接纳污染物的种类、数量等因素，进行科学论证。混合区不可以对邻近近岸海域环境功能区的水质和鱼类洄游通道造成影响。GB18486-2001《污水海洋处置工程污染控制标准》规定了混合区范围，该标准适合所有的污水海洋处置工程，不包括温排水。标准中只提出了混合区的概念，却没有规定混合区的允许范围，使得相关部门不能有效的执行《海水水质标准》，而为了评估温排水的环境影响，当前采用的方法是针对单个项目进行环境评估，以此来确定它的可接受性。我国核电规模的不断扩大，也引起了内陆核电站选址中的温排水问题的探讨。GB3838-2002《地表水环境质量标准》规定：对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类水域，人为造成的环境水温变化应限制在周平均最大温升≤1 ℃，周平均最大温降≤2 ℃。但是没有规定具体的温度升高影响的区域，使其可执行性不强。从标准的执行上，我们可以看出都有着一个共同的问题，那就是混合区。因此，尽快研究确定混合区的参数，方能尽快制定水域温排放的限制标准，也才能尽快解决核电厂温排水的热污染问题。

1.2 温排水的利用途径

1.2.1 工业利用

城市和轻工业生产中存在着很多对中温或低温的消费需求。例如大多数的工业在生产过程中都需要70～110 ℃的热能[3]，冬季北方城市的供暖等也需要低温的热能。当前，这些热能的获得都是通过电能或者直接燃烧化石能源。资料显示，有科研人员在探究基于核电厂的热电联产，设立了经济性的定量分析模型，为实现将核电厂的热能供应城市的暖气提供了依据。除此之外，也有研究显示可以利用热泵技术将低品位的热能转化为高品位的热能，进而为需要中温热能的工业提供热源，使工业需求温度高于温排水水温的热用户利用温排水成为可能。

1.2.2 农业利用

农业可以利用的余热范围很广，如对土壤增温和家畜粪便处理以及农作物干燥等。相关文献表明，冬季核电厂排出的温排水可以预防冻裂现象，加大氧气的溶解量及为鱼类的生存提供有利的庇护所。美国很多的电厂和食品公司之间建立了合作的关系，在电厂的周边发展蔬菜种植、牡蛎等水产养殖，获得了较好的经济收益。日本作为最早利用温排水繁衍鱼类的国家，从1963年就运用电厂温排水养殖鲍鱼，至今已经超过32家。在20世纪70年代，我国也开始在吉林和辽河等地区设立了温水繁殖的基地。

1.3 国内温排水的余热利用实践

我国对于核电厂的温排水的余热利用探究较少，和温排水相关的余热利用报道主要是关于火电厂的。冷却水的急速流动带来了丰富的溶解氧和悬浮营养盐，使某些种类得到良好的生长，甚至成为优势种。山东省利用电厂余热水养殖罗非鱼，4个月内增产3倍，经济效益十分可观[4]。再如，1993年上海石洞口发电厂利用220 kV高压线下的废地及电厂的余热建设了一个面积很大的大棚温室，在室内种植花卉，冬季大量生产花卉，每年能为上海提供数目可观的观赏植物，是目前上海东北部地区的重要温室花卉基地。目前我国核电厂在余热利用方面开展得很少，大多数利用在水产品繁殖上，利用量不多，而且利用率极低。所以，需要加大对高效率余热利用的研究、实验以及试点工作。

2 温排水的热污染控制对策

2.1 制定合适的温度控制标准

2.1.1 国外相关标准

世界各国为了预防温排水对环境造成污染，已经制定了很多与温排水相关的标准，明确了温排水区的重要控制数据。但是目前各国对于混合区的范围和混合区边缘的水温升高的限值的规定不相同[2]。

2.1.2 需开展的研究工作

我国现有的热污染控制标准体系中没有明确规定混合区的参数，并且现有标准存在执行性不强的状况。相比之下，国外温排水相关的标准中规定了混合区的若干控制参数，因此，学习参考国外的先进技术，建立温排水混合区的相关标准，可以明确今后的研究方向，归纳起来主要有以下三点：①明确温排水排放口控制的最高的温度值；②明确温排水混合区边缘的水温升高的限值；③明确温排水混合区的范围。为了明确这些目标，可以借鉴国外与我国处于同一纬度的国家或地区的温控标准、温排水受纳水域自然水温的变化以及温排水受纳水体中的生物种类及其变化情况等作为参考。我国具有疆域辽阔，纬度范围跨度大、南北温差大等特点，可以有针对性的研究我国的海域和水系情况。

2.2 定期监测核电厂近岸海域水温

定期监测核电厂近岸海域的水温状况，可以掌握厂址海域温度场的变化，了解核电厂温排水对附近海域环境的影响，再辅以生物调查手段，可间接了解厂址附近海域海洋生物的种类变化情况以及是否受到电厂温排水的影响。目前核电厂海域水温监测的主要手段是航空遥感监测技术，运行核电厂如大亚湾、田湾、秦山核电厂已有相关实践，昌江核电厂属在建电厂，目前正在实施运行前水温遥感监测，监测时段为冬、夏两个季节，监测方式为飞机遥感监测及海面水温实测同步进行。运行前厂址海域水温监测数据为厂址海域水温的背景资料，该数据资料在电厂运行产生温排水后将无法重现，其重要性等同于运行前核电厂的辐射环境本底调查。运行前、后水温监测数据的对比可清楚表明温排水的热污染程度，也有利于电厂制定相应的控制措施。

2.3 开展余热的综合利用

2.3.1 国外的余热利用实践

在上世纪，温排水的余热利用就已经受到国际社会的重视。美国的相关研究机构，如橡树岭国家实验室、俄勒冈州立大学等以及一些电厂运营单位、流域管理机构等都对余热利用的途径进行了研究。当然，这些研究项目中的温排水来源不只有核电厂。这些实验对余热的利用方式主要有农业及水产养殖，如表1的温室蔬菜种植，表2的海产品繁殖[5]。

2.3.2 努力的方向

国外对于温排水余热利用在作物栽培和水产养殖等的研究、试验和示范工程的设立都奠定了温排水余热综合利用和高效率利用的基础。1937年，美国学者Bread提出了利用大型发电厂温排水余热的方法[5]。这种方法和以前单一利用余热的方式不同，它可以在整个系统的利用过程中，不断减少对环境造成的污染，使系统内的废物变为资源，实现利益和经济的最大化，是将生态工程原理运用在温排水余热综合利用上的有益探索，也是一种值得借鉴和探究的利用模式。目前，在资源日渐匮乏和空气污染越来越严重的压力之下，我国核电的发展正稳步攀升，我们亟需对核电厂余热综合利用生态工程体系建立的理论模型进行研究，结合我国国情及南北两地核电厂不同的厂址区域气候条件，实现我国核电厂温排水余热的高效利用，最大程度减少温排水的环境影响，从而进一步实现绿色核电，清洁核电。

3 结语

制定科学的温度标准可以使温排放在法律法规许可的范围实施，促进余热的综合利用，而且合理的余热综合利用方案可以提升余热利用率，达到环境和经济效益最大化，从而推进温度控制标准的执行力度。这两方面的结合可以降低循环冷却水的负面热影响，尤其是核电站温排水余热综合利用的生态工程设计的相关研究，可以在一定程度上减少废热排放，是减轻温排水负面热影响的有效措施。在温排水排至自然水域前，尽可能多的利用部分或大部分余热，降低温排水的温度，这样可以降低核电厂温排水对水域环境的热影响，其余热的利用是对核电厂温排水废弃热能源的再次利用，可以从很大程度上解决核电厂热污染防治难题。

资料表明，我国较早就提出了电厂循环冷却水余热利用问题并进行了相关研究，但数量很少，多数是北方地区利用废温水来进行水产繁殖和农作物栽培，还有就是用于港口和工业取水口融冰等。利用余热的形式比较单一，而且利用率低。所以，应对国内和国外的余热利用进行全面考察，科学合理地探索余热利用的新途径。核电厂温排水有很大的利用优势，如流量稳定、水质清洁等，这些都是理想的水热源。根据厂址区域特点，结合运行时间、运行规律、排放温度、排放量等有效地开展核电厂温排水余热综合利用，可实现循环经济和建设节约型社会，并且能在节能环保、温排水资源化利用以及建设清洁能源方面起到重要的示范作用。

参考文献

[1]张晓峰.核电厂温排水环境影响评价及减缓措施[J].海洋技术，2010，29（4）：38-39.

[2]陈晓秋，商照荣.核电厂环境影响审查中的温排水问题[J].核安全，2007（2）：46-50

[3]边世凯.电厂温排水余热利用分析[J].东北电力技术，2011，11（6）：42-44.

[4]李沫，蔡泽平.核电站对海洋环境及生物的影响[J].海洋科学，201l，25（9）：32-35.

[5]金岚，李平衡，刘伟.水域热影响概论[M].北京：高等教育出版社，2010.

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