Темная сторона гидроэнергетики: перенасыщенная газами вода губит рыбу

Норвежская гидроэнергетика, традиционно считающаяся экологически чистой и безопасной отраслью, столкнулась со скрытой проблемой, угрожающей речной фауне. Исследования показали, что сотни гидроэлектростанций в стране сбрасывают воду, перенасыщенную воздухом, что вызывает у рыб и донных организмов смертельное заболевание. Ученые из Норвежского университета естественных и технических наук работают над решением этой задачи, предлагая использовать ультразвук для очистки воды от излишков газа.

Проблема заключается в том, что вода, проходящая через турбины электростанций, под высоким давлением насыщается атмосферным воздухом. Когда такая вода сбрасывается обратно в реку, растворенный в ней газ начинает выделяться в виде пузырьков. Это явление визуально напоминает обезжиренное молоко. Для водных обитателей такая среда становится смертельно опасной: у них развивается газопузырьковая болезнь, аналогичная кессонной болезни у водолазов. Пузырьки газа образуются внутри тела рыбы, приводя к разрыву тканей, кровотечениям, инфекциям и повреждению плавников.

В качестве наглядного примера исследователи приводят случай с форелью, найденной в реке Отра, в 20 километрах ниже по течению от одной из крупнейших гидроэлектростанций Норвегии. У рыбы были зафиксированы все классические симптомы заболевания, включая выпученные глаза и внутренние кровоизлияния. Специалисты отмечают, что риск гибели фауны возрастает с изменением климата. Более влажная погода и частые наводнения приводят к увеличению объемов сбрасываемой воды и, как следствие, повышению уровня газового перенасыщения.

Согласно расчетам научно-исследовательского института NORCE LFI, проблема может затрагивать значительную часть из 1800 гидроэлектростанций Норвегии. Почти 30 процентов объектов отнесены к категории высокого риска. Наибольшую опасность представляют крупные станции, сбрасывающие воду непосредственно в реки; таких в стране насчитывается около двухсот. Исследования показали, что на некоторых норвежских ГЭС перенасыщение воды воздухом достигает 230 процентов, тогда как летальный порог для многих мелких организмов и личинок составляет всего 110 процентов. Для сравнения, на гидроэлектростанциях Северной Америки и Китая фиксировались максимальные значения на уровне 150-160 процентов.

Для борьбы с этой угрозой профессор Оле Гуннар Дальхауг и постдокторант Вольф Людвиг Кун из Норвежского университета естественных и технических наук разработали технологию дегазации воды с помощью ультразвука. Суть метода заключается в использовании акустического преобразователя — цилиндрического устройства, которое направляет мощные звуковые волны сквозь поток воды. Давление звуковых волн вызывает локальное испарение воды, создавая зоны, куда устремляются молекулы растворенного воздуха. Там они формируют крупные пузырьки, которые затем поднимаются на поверхность и растворяются в атмосфере.

Эффективность метода уже подтверждена в ходе лабораторных и полевых испытаний. Первые тесты проводились в специальном желобе длиной 20 метров в лаборатории гидроэнергетики Норвежского университета естественных и технических наук при потоке воды 4 литра в секунду. Позже исследователи увеличили мощность и проверили оборудование на малой гидроэлектростанции недалеко от Тронхейма, где поток составлял уже 600 литров в секунду. В планах ученых — масштабирование технологии для работы с объемами до 100 000 литров в секунду, что соответствует мощностям крупнейших ГЭС.

Несмотря на наличие работающего технического решения, его коммерческое внедрение сталкивается с отсутствием законодательного регулирования. В отличие от США и Канады, где проблема перенасыщения воды газами на плотинах ГЭС известна уже почти 60 лет и контролируется властями, в Норвегии пока нет требований к энергетическим компаниям по мониторингу этого показателя. Высокие перепады высот на норвежских ГЭС делают их более уязвимыми, однако владельцы станций не спешат инвестировать в очистные технологии без предписаний сверху.

Масштаб экологического ущерба часто остается недооцененным, так как погибшая рыба либо опускается на дно, либо быстро съедается хищниками, оставаясь незамеченной для человека. При этом последствия могут быть катастрофическими. Например, отчет с одной из ГЭС в Бразилии показал, что всего за одни тестовые выходные из-за газовой болезни погибло 9 тонн рыбы. Норвежские исследователи настаивают на том, что политики и Директорат водных ресурсов и энергетики Норвегии должны обязать владельцев ГЭС начать мониторинг качества воды, чтобы выявить проблемные объекты и предотвратить дальнейшее уничтожение речной экосистемы.