ВОПРОСЫ ИХТИОЛОГИИ, 2007, том 47, № 5, с. 694-699
УДК 597.5.591.04
ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЯХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ И ВОСПРИЯТИИ ИХ ПРЕСНОВОДНЫМИ РЫБАМИ
© 2007 г. Б. М. Басов
Институт проблем экологии и эволюции РАН - ИПЭЭ, Москва E-mail: vbaron@mail.ru Поступила в редакцию 13.04.2007 г.
По результатам измерений напряженностей электрических полей под надводными переходами линий электропередач (ЛЭП) в водной среде установлено, что величины напряженности электрических полей 50 Гц под ЛЭП 100, 220 кВ принадлежат к микровольтовому диапазону. На основании сравнительного анализа уровней напряженности полей под ЛЭП с порогами электрочувствительности пресноводных рыб показано, что электрические поля таких величин могут влиять на ориентацию и поведение рыб, характеризующихся высокой электрочувствительностью.
Известно, что электрические системы индуцируют электрические поля на территориях, прилегающих к электростанциям и линиям электропередач. При этом установлено, что напряженности полей диапазона промышленных частот превышают естественный электромагнитный фон на порядки (Dlugosz et al., 1989). Показано, что электрические поля (ЭП) антропогенного происхождения могут вызывать нарушение жизненных функций различных животных - простейших, насекомых, птиц и млекопитающих (Ramirez, et al., 1982; Веников 1984; Moss, Carstensen, 1985; Behari et al., 1986; Blecman et al., 1988; Dalgado et al., 1982; Золотов, 2001).
Исследования воздействия электрических полей промышленных частот на рыб носили ограниченный, в основном, утилитарный характер. В первую очередь такие работы осуществлялись в связи с задачами использования специальных электрических устройств для лова рыб. В качестве показателей чувствительности рыб к воздействию электрического тока применялись параметры поля, вызывающие у рыб известные реакции - возбуждение, электротаксис и электронаркоз. При экспериментальном изучении влияния электрических полей на выживаемость, эмбриональное развитие и физиологическое состояние рыб обычно исследовали напряженности электрического поля, не превышающие 1 В/см при небольшой (менее 1 мин) продолжительности воздействия (Данюлите, 1974; Бараускене, 1977; Вирбиц-кас, Синявичене, 1977; Извеков, Лапкин, 1986).
Можно предположить, что определенное воздействие на рыб должны оказывать поля от высоковольтных линий электропередач (ЛЭП) в
110-1500 кВ, несущие большие мощности электрического тока. Мощные ЛЭП бесчисленное число раз пересекают реки, озера, водохранилища, наводя в водной среде электрические поля. В то же время, достоверные данные о напряженности электрических полей в зонах надводных и подводных переходов ЛЭП до настоящего времени отсутствуют. Соответственно затруднительно судить о степени воздействия электрических полей ЛЭП на жизнедеятельность рыб в естественных водоемах. Нам известна единственная работа в этом направлении, проведенная в заливах и фиордах Англии (Gill, Taylor, 2001). Авторы исследовали влияние ЭП от высоковольтных подводных кабельных линий на распределение некоторых морских рыб. Было высказано предположение, что электрические поля от кабелей могут воздействовать на миграционное поведение электрочувствительных рыб (акул, скатов). Теоретические и экспериментальные исследования интенсивности электромагнитного поля (ЭМП) в водной среде от подводных кабельных линий (КЛ) электропередач проводили с 1997 г. в Новосибирском государственном техническом университете. На основе полученных результатов Кадомская с соавторами (2006) приводят основные параметры ЭМП от КЛ, которые необходимо учитывать при проектировании КЛ для обеспечения уровней напряженностей ЭМП безопасных для ихтиофауны.
В настоящей работе предусматривалось решение следующих задач: измерение уровней напряженности электрических полей под действующими надводными переходами ЛЭП; сравнительный анализ измеренных напряженностей электрических полей с известными порогами электрочувствительности рыб.
Агрегаты
Волгоградская ГЭС Водослив
ЛЭП
Рис. 1. Схема района измерений напряженности электрических полей под ЛЭП-220 кВ на акватории нижнего бьефа плотины Волгоградской ГЭС: а - скопление стерляди Acipenser ruthenus; б - скопление русского осетра A. guelden-staedtii; в - скопление белуги Huso huso; г - искусственное нерестилище. Точки < 1-6 - места измерений.
(а)
Поверхность -воды
(б)
Поверхность воды
Дипольная антенна
Ey,
E.
. Дипольная антенна
Рис. 2. Схема измерения напряженности электрических полей (ЭП) в водной среде под ЛЭП: а - блок-схема телеметрического устройства; б - схема ориентации дипольной антенны-зонда относительно проводов ЛЭП. 1 - дипольная антенна-зонд, 2 - световой кабель, 3 - регистрирующий прибор, 4 - осциллограф, 5 - фазные провода ЛЭП, 6 - стрела провиса проводов, 7 - Ех, Еу, Е2 - векторы составляющих напряженности ЭП (пояснение в тексте).
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Работы по измерению напряженности ЭП проводили на р. Волга в районе нижнего бьефа плотины Волгоградской ГЭС в местах пересечения реки надводным переходом линии электропередач - ЛЭП-220 кВ в период с 15 по 30 августа 1994 г. (рис. 1). Глубина основного русла реки в местах измерений составляла 5-10 м. Электропроводность воды (5) была равна 2.5 х 10-2 Ом-1 м-1 при температуре воды 18-20°С. Исходными данными для выбора мест измерений под ЛЭП служили материалы гидроакустических съемок, проведенных эхолотом "Язь" в приплотинной зоне, выявлявшие скопления рыб. Для определения видового состава скоплений проводили контрольные
обловы акватории ставными неводами с размером ячеи от 50 до 200 мм.
Измерение напряженности электрического поля (Е) в водной среде проводили методом прямого зондирования точек акватории, расположенных непосредственно под надводными переходами ЛЭП. Для измерений было разработано телеметрическое устройство с использованием световода для передачи параметров ЭП из воды на поверхность. Применение световодного кабеля позволяло исключить возможные ошибки в измерениях, которые имеют место в случае расположения приемного регистрирующего устройства на поверхности. В качестве плавсредств использовали пластиковую лодку.
5
2
6
7
Блок-схема телеметрического устройства и ориентация дипольной антенны изображены на рис. 2. Устройство (рис. 2а) состоит из зонда (1), включающего в себя дипольную антенну и усилитель (подводная часть), соединенного световод-ным кабелем (2) с регистрирующим прибором (3) и осциллографом (4) - надводная часть. Зонд представляет собой цилиндр из оргстекла диаметром 60 мм, длиной 300 мм, по торцам которого расположена дипольная антенна, состоящая их пары шарообразных стальных нержавеющих электродов диаметром 20 мм. Сопротивление электродов (Я) при электропроводности воды 5 = = 2.5 х 10-2 Ом-1 м-1 и температуре воды 18°С равно 636 Ом.
Внутри цилиндра помещен усилитель переменного тока с диапазоном частот 20-2000 Гц с фиксированными коэффициентами усиления Кус = 10, 100, 1000 с преобразователем электрического сигнала в световой и источник автономного питания постоянного тока ±18 В. Изменение коэффициентов усиления и включение источника питания зонда - с помощью геркона.
Регистрирующий прибор (3) включает в себя преобразователь светового сигнала в электрический и цифровой вольтметр Щ 4313 с источником питания ±9 В. Погрешность измерений ±5%. Для визуального наблюдения измеряемого сигнала к измерительному прибору параллельно подключен осциллограф С 1-73 (4).
Ориентация дипольной антенны относительно проводов линии электропередач (рис. 26) позволяет измерять величины составляющих напряженности электрополя: вертикальной (Еу) и горизонтальных (Ех и Ег) на разных глубинах от поверхности до дна с шагом 1 м. Максимальную величину вертикальной составляющей Еу измеряли, когда ось дипольной антенны, соединяющая
центры электродов, располагалась вертикально и перпендикулярно к проводам. При измерении горизонтальной составляющей Ex диполь был ориентирован горизонтально и поперек проводов. Горизонтальная составляющая Ez имела максимум при расположении диполя горизонтально и вдоль проводов. Следует отметить, когда измерения проводили непосредственно под ЛЭП, то каждый раз выбирали места, где стрела провиса (расстояние между проводами и поверхностью земли) проводов (6) над водной поверхностью была минимальной (рис. 26).
РЕЗУЛЬТАТЫ
В ходе эхолотных съемок и локальных обловов акватории в районе нижнего бьефа Волгоградской ГЭС (рис. 1) было обнаружено массовое скопление осетровых рыб (Acipenseridae), подошедших к гидроузлу. Непосредственно в заливе обнаружены концентрации стерляди Acipenser ru-thenus. Местом скопления белуги Huso huso и русского осетра A. gueldenstaedtii была средняя часть приплотинной зоны. Карповые рыбы (Cyprinidae) -лещ Abramis brama, густера Blicca bjerkna, карп Cyprinus carpió - располагались вдоль берегов.
Для измерения напряженности ЭП в заливе были выбраны точки № 1 и № 2 под ЛЭП (рис. 1), провода которой проходили с правого берега до бетонной дамбы (протяженность 70 м) со стрелой провиса 20 м (над точкой № 1) и 40 м (над точкой № 2). Величины составляющих напряженности поля в точке № 1 распределялись в следующем порядке: у дна Ex = 9.5, Ey = 0.9, Ez = 9.5 мкВ/см. По глубине поле убывало по экспоненте и у поверхности на глубине 0.25 м составляло Ex = 19.7, Ey = 4.2, Ez = 26.0 мкВ/см (рис. 3а). В точке № 2 максимальные величины составляющих Ex и Ey не превышали 4-10 мкВ/см, при этом было отмечено увели-
60
£ .р
m 50 м
С
со
40
н о о
к 20
о *
!10
св
К 0
• Ez ■ \ z \
\
А. \
Er ''i
hfy
(а)
0 2 4 6 8 10
70 60 50 40 30 20 10 0
(б)
Ez
Ex
Ey
■
0 2 4 6 Глубина, м
450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
• Ez
Ey
(в)
\
01
Рис. 3. Графики зависимости величин составляющих Ех, Еу, Е2 напряженности электрических полей в воде под ЛЭП от глубины: а - в точке < 1, б - в точке < 2, в - в точке № 3 (расположение точек см. на рис. 1).
7
чение составляющей Е2 у дна до 56 мкВ/см (рис. 36).
Далее замеры были проведены в месте расположения металлической баржи в 100 м от ЛЭП (точка № 3). Глубина реки в этом месте составляла 5 м. Ука
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.