Водохранилища и парниковый эффект

Как известно, гидроэлектростанции в ходе своей работы не используют органическое топливо, а соответственно, не выбрасывают в атмосферу углекислый газ, усиливающий парниковый эффект. Замещая выработку тепловых электростанций, гидроэнергетика предотвращает выброс огромного количества углекислого газа. В то же время, нередко можно видеть публикации о том, что сами водохранилища гидроэлектростанций выделяют большие объемы парниковых газов, в связи с чем гидроэнергетика якобы негативно влияет на глобальное потепление климата. Разберемся, так ли это.

0_72ebb_ee8b2102_orig
Зейское водохранилище. Фото отсюда

Для начала, поговорим о тех биохимических процессах, которые происходят в водохранилищах. В этом отношении водохранилища ничем не отличаются от природных озер, процессы там идут ровно те же и в близких масштабах.

Органическое вещество (разложение которого и является источником парниковых газов) в водохранилище попадает тремя путями.
1. Органическое вещество, находящееся на территориях, затопленных при создании водохранилища (и попадающая в него в результате переработки волнами берегов). Это затопленная растительность (в том числе и древесина), торф, гумус почв. Судьба этой органики двояка — частично она разлагается (особенно это касается растительности), частично — консервируется в донных отложениях (особенно это касается гумусовых горизонтов почв). Соотношение между разлагаемой/консервируемой органикой, а также скорость ее разложения зависят от многих факторов — расположения и конфигурации водохранилища, режима его работы, средней температуры.
В сухом остатке — после заполнения водохранилища часть затопленной органики разлагается, с выделением парниковых газов. Но это разовый и относительно кратковременный эффект, поскольку количество затопленной органики конечно.

Ïëèòâèöêèå îçåðà

Затопленная растительность. Фото отсюда

2. Органическое вещество, выносимое в водохранилище впадающими в него реками. Частично оно разлагается в водохранилище, частично выпадает в донные отложения и консервируется в них, частично сбрасывается из водохранилища вместе с водой вниз по течению.
В сухом остатке — водохранилище консервирует часть органики, захоранивая парниковый углерод в донных отложениях. Если бы водохранилища не было, эта органика частично разрушалась бы в реке, частично выносилась бы в моря либо бессточные озера, где также частично разрушалась, а частично уходила в донные отложения.

251492_original
Донные отложения. Фото отсюда

3. Органическое вещество, продуцируемое в водохранилище. Фитопланктон, водоросли и другая водная растительность в ходе фотосинтеза поглощают углекислый газ и трансформируют его в органическое вещество. Затем это органическое вещество либо вновь разлагается, либо выносится вниз по течению, либо выпадает в донные отложения — все как в предыдущем случае.
В сухом остатке — водохранилище поглощает из атмосферы и консервирует в донных отложениях существенные объемы углекислого газа. Причем это весьма приличные объемы — так, по расчетам в одном только Рыбинском водохранилище и только за первые 24 года эксплуатации накопилось около 24 млн тонн серого ила, содержащего около 10% органического вещества, и это не считая других типов донных отложений.

static1-squarespace-com
Фитопланктон. Фото отсюда

Таким образом, по балансу углерода водохранилище является его чистым потребителем (за исключением короткого начального периода вскоре после заполнения, когда активно разлагается часть затопленной органики). Захоранивая значительные объемы углерода в донных отложениях, водохранилища предотвращают попадание его в атмосферу в виде углекислого газа и соответственно вносят свой вклад в борьбу с глобальным потеплением.

Впрочем, есть одна тонкость. Помимо углекислого газа, в водохранилищах (как и в природных озерах) при разрушении органики может образовываться и другой газ — метан, парниковая активность которого значительно выше, чем у углекислого газа. Условием образования метана является бескислородная среда, поэтому в водоемах он образуется в основном в толще донных отложений; наиболее активно этот процесс идет в теплой воде, поскольку, как известно, активность бактерий возрастает с увеличением температуры.
Таким образом, наибольшее значение проблема выделения метана имеет в тропических водоемах, где продуцируется (и разлагается) много органики. Значительно меньшие объемы метана образуются в холодноводных северных водохранилищах. В то же время, масштабы выделения метана из водохранилищ разных типов изучены недостаточно, требуются дальнейшие исследования в этом направлении.

ozero-avraam-kanada
Замерзшие во льду пузырьки метана. Фото отсюда

Подведем итог:
1. Наибольшие количества парниковых газов водохранилища выделяют в первые годы после заполнения, когда идет активное разрушение легкоразлагаемой части затопленной органики
2. В основной период эксплуатации водохранилища (и естественные озера) являются потребителями углерода, захоранивая его в донных отложениях
3. Проблема выделения метана из водохранилищ (и естественных озер) наиболее актуальна для тропиков, но в целом этот вопрос пока еще недостаточно изучен. Для ГЭС без водохранилищ или с небольшими водохранилищами (деривационные и ряд других станций) этот вопрос вообще не актуален.


Поделиться



Отмечено как: , .

Комментарии (4)

  • Арсений написал 15.10.2016 в 21:59 Ответить

    Википедия утверждает, что метан в атмосфере живет в среднем 10 лет. Т.е. если в водохранилище и генерируется Х метана в год, то это приведет к тому, что в атмосфере его увеличится на 10Х. Т.е., по сути, эффект одноразовый, как и с затопленной органикой. А энергию ГЭС будет производить всегда, и СО2 экономить тоже.

  • Сергей А. написал 17.10.2016 в 21:10 Ответить

    Уж если наши эколухи против экономии угля и мазута ничего возразить не могут, то это показатель.

  • discover написал 08.12.2016 в 23:53 Ответить

    замечательная статья , поэтому встает ряд вопросов :
    раз уж заговорили о парниковых газах …
    как насчет закиси азота? (N2O)
    или … водяной пар где основным источником служит испарение с поверхности водоема. Я не хочу никого удивлять но по законам физики , чем теплее атмосфера , тем больше водяного пара она может содержать. Водяной пар вносит значительный вклад в парниковый эффект , причем с сильной положительной обратной связи…
    или Озон — важный парниковый газ…
    автор резюмирует : — «Наибольшие количества парниковых газов водохранилища выделяют в первые годы после заполнения» … ой ли ?! разве уровень водохранилищ постоянен и нет заливных территорий? А выделения метана это действительно проблема и не только для тропиков.Ведь не секрет что в Северном полушарии больше выражены межгодовая и внутригодовая изменчивости , что вполне можно связать с локальными источниками…
    » Кто строил этот храм ,не помышлял
    о бренном доме «.. Уильям Вордсворд

    • Пресс-служба написал 09.12.2016 в 10:45 Ответить

      По закиси азота — не видели исследований по ее выделению из водохранилищ в каких-то заметных объемах, если поделитесь — будем признательны.
      Водяной пар — ну по сравнению с испарением с поверхности океана доля водохранилищ просто ничтожна
      По т.н. зоне переменного уровня — ну тут все сильно зависит от водохранилища и специфики местности. В водохранилищах в горах и вообще со скальными берегами она вообще не зарастает, на равнинных водохранилищах там в большинстве случаев не сильно плодородные песчаные донные отложения (тут очень характерно относительно мелководное Рыбинское водохранилище, посмотрите на его фотографии к концу лета, сплошные песчаные поля). Плюс режим практически всех российских водохранилищ предусматривает их наполнение весной-летом, а сработку зимой, а зимой по понятным причинам с вегетацией не очень и соответственно органика в зоне переменного уровня не накапливается.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Имя*
E-mail*
Сайт
Комментарий

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>