Zanieczyszczenie termiczne odnosi się do zjawisk, w których ciepło jest uwalniane do zbiorników wodnych lub do powietrza atmosferycznego. Jednocześnie temperatura wzrasta znacznie powyżej średniej normy. Zanieczyszczenie termiczne przyrody jest związane z działalnością człowieka i emisją gazów cieplarnianych, które są główną przyczyną globalnego ocieplenia.
Źródła termicznego zanieczyszczenia atmosfery
Istnieją dwie grupy źródeł:
- naturalne - są to pożary lasów, wulkany, burze piaskowe, suche wiatry, procesy rozkładu organizmów żywych i roślinnych;
- antropogeniczne to przetwórstwo ropy i gazu, działalność przemysłowa, energetyka cieplna, energia jądrowa, transport.
Każdego roku około 25 miliardów ton tlenku węgla, 190 milionów ton tlenku siarki, 60 milionów ton tlenku azotu przedostaje się do atmosfery ziemskiej w wyniku działalności człowieka. Połowa wszystkich tych odpadów jest dodawana w wyniku działalności energetyki, przemysłu i hutnictwa.
Emisja spalin samochodowych wzrosła w ostatnich latach.
Konsekwencje
W metropoliach z dużymi przedsiębiorstwami przemysłowymi powietrze atmosferyczne jest najsilniej zanieczyszczone termicznie. Otrzymuje substancje, które mają wyższą temperaturę niż warstwa powietrza otaczającej powierzchni. Temperatura emisji przemysłowych jest zawsze wyższa niż średnia warstwa powierzchniowa powietrza. Na przykład podczas pożarów lasów, z rur wydechowych samochodów, z rur przedsiębiorstw przemysłowych, podczas ogrzewania domów uwalniane są strumienie ciepłego powietrza z różnymi zanieczyszczeniami. Temperatura takiego strumienia wynosi około 50-60 ºС. Warstwa ta podnosi średnią roczną temperaturę w mieście o sześć do siedmiu stopni. W miastach i nad nimi powstają „wyspy ciepła”, co prowadzi do wzrostu zachmurzenia, przy jednoczesnym zwiększeniu ilości opadów i wzroście wilgotności powietrza. Po dodaniu produktów spalania do wilgotnego powietrza powstaje wilgotny smog (np. smog londyński). Ekolodzy twierdzą, że w ciągu ostatnich 20 lat średnia temperatura troposfery wzrosła o 0,7º C.
Źródła termicznego zanieczyszczenia gleby
Źródła termicznego zanieczyszczenia gleby w dużych miastach i ośrodkach przemysłowych to:
- rury gazowe przedsiębiorstw hutniczych, temperatura osiąga 140-150ºС;
- ogrzewanie sieciowe, temperatura około 60-160ºС;
- krany komunikacyjne, temperatura 40-50º C.
Konsekwencje wpływu temperatury na pokrywę glebową
Przewody gazowe, sieci grzewcze i wyloty komunikacyjne zwiększają temperaturę gleby o kilka stopni, co jest wartością ujemnąwpływa na glebę. Zimą prowadzi to do topnienia śniegu iw efekcie do przemarzania powierzchniowych warstw gleby, a latem następuje proces odwrotny, nagrzewanie i osuszanie wierzchniej warstwy gleby. Pokrywa glebowa jest ściśle związana z roślinnością i żyjącymi w niej żywymi mikroorganizmami. Zmiana jego składu negatywnie wpływa na ich życie.
Źródła zanieczyszczeń termicznych obiektów hydrologicznych
Zanieczyszczenie termiczne zbiorników wodnych i przybrzeżnych obszarów morskich występuje w wyniku odprowadzania ścieków do zbiorników wodnych przez elektrownie jądrowe i cieplne, przedsiębiorstwa przemysłowe.
Skutki odprowadzania ścieków
Odprowadzanie ścieków prowadzi do wzrostu temperatury wody w zbiornikach o 6-7 ºС, powierzchnia takich ciepłych miejsc może sięgać nawet 30-40 km2.
Ciepłe warstwy wody tworzą na powierzchni masy wodnej rodzaj filmu, który uniemożliwia naturalną wymianę wody (wody powierzchniowe nie mieszają się z wodami dennymi), zmniejsza się ilość tlenu i zapotrzebowanie organizmów na wzrasta, podczas gdy liczba gatunków glonów wzrasta.
Największy stopień zanieczyszczenia wód termalnych jest dokonywany przez elektrownie. Woda jest wykorzystywana do chłodzenia turbin NPP i kondensatu gazowego w TPP. Woda wykorzystywana przez elektrownie jest podgrzewana o około 7-8 ºС, po czym jest odprowadzana do pobliskich zbiorników wodnych.
Wzrost temperatury wody w zbiornikach ma negatywny wpływ na organizmy żywe. Dla każdego z nich istnieje optymalna temperatura, przy której czuje się populacjadoskonały. W środowisku naturalnym, przy powolnym wzroście lub spadku temperatury, organizmy żywe stopniowo dostosowują się do zmian, ale jeśli temperatura gwałtownie wzrośnie (na przykład przy dużej ilości zrzutów ścieków z przedsiębiorstw przemysłowych), organizmy nie mają czasu zaaklimatyzować się. Dostają szoku cieplnego, w wyniku którego mogą umrzeć. Jest to jeden z najbardziej negatywnych skutków zanieczyszczenia termicznego dla życia wodnego.
Ale mogą być inne, bardziej szkodliwe konsekwencje. Na przykład wpływ zanieczyszczenia wody termalnej na metabolizm. Wraz ze wzrostem temperatury w organizmach wzrasta tempo przemiany materii i wzrasta zapotrzebowanie na tlen. Ale wraz ze wzrostem temperatury wody spada w niej zawartość tlenu. Jej niedobór prowadzi do śmierci wielu gatunków organizmów wodnych. Prawie 100% zniszczenie ryb i bezkręgowców powoduje, że latem temperatura wody wzrasta o kilka stopni. Kiedy zmienia się reżim temperaturowy, zmienia się również zachowanie ryb, naturalna migracja zostaje zakłócona i następuje przedwczesne tarło.
Tak więc wzrost temperatury wody może zmienić strukturę gatunkową zbiorników wodnych. Wiele gatunków ryb albo opuszcza te obszary, albo ginie. Glony charakterystyczne dla tych miejsc są zastępowane przez gatunki ciepłolubne.
Jeżeli wraz z ciepłą wodą do zbiorników dostaną się substancje organiczne i mineralne (ścieki bytowe, nawozy mineralne wymyte z pól), następuje gwałtowna reprodukcja glonów, zaczynają one tworzyćgęsta masa, pokrywająca się nawzajem. W efekcie dochodzi do ich śmierci i rozkładu, co prowadzi do zarazy wszystkich żywych organizmów zbiornika.
Zanieczyszczenie termiczne zbiorników wodnych przez elektrownie cieplne jest niebezpieczne. Wytwarzają energię za pomocą turbin, spaliny co jakiś czas muszą być schładzane. Zużyta woda jest odprowadzana do zbiorników. W dużych elektrowniach cieplnych ilość ta sięga 90 m3. Oznacza to, że do zbiornika wpływa ciągły ciepły strumień.
Uszkodzenia spowodowane zanieczyszczeniem ekosystemów wodnych
Wszystkie konsekwencje termicznego zanieczyszczenia zbiorników wodnych powodują katastrofalne szkody dla organizmów żywych i zmieniają siedlisko samej osoby. Uszkodzenia spowodowane zanieczyszczeniem:
- estetyka (wygląd krajobrazów jest zepsuty);
- ekonomiczne (usuwanie zanieczyszczeń, wymieranie wielu gatunków ryb);
- środowiskowy (gatunki roślinności wodnej i organizmy żywe są niszczone).
Ilość ciepłej wody odprowadzanej przez elektrownie stale rośnie, dlatego temperatura zbiorników wodnych również będzie wzrastać. Według ekologów w wielu rzekach wzrośnie o 3-4 °C. Ten proces już trwa. Na przykład w niektórych rzekach w Ameryce przegrzanie wody wynosi około 10-15 °С, w Anglii - 7-10 °С, we Francji - 5 °С.
Zanieczyszczenie termiczne
Zanieczyszczenie termiczne (termiczne zanieczyszczenie fizyczne) to forma, która występuje w wyniku wzrostu temperatury otoczenia. Jego przyczyną są przemysłowe i wojskowe emisje ogrzanego powietrza, duże pożary.
Zanieczyszczenie termiczne środowiska jest związane z pracą przedsiębiorstw przemysłu chemicznego, celulozowo-papierniczego, metalurgicznego, drzewnego, elektrowni cieplnych i elektrowni jądrowych, które do chłodzenia urządzeń potrzebują dużych ilości wody.
Transport jest potężnym zanieczyszczeniem środowiska. Około 80% wszystkich rocznych emisji pochodzi z samochodów. Wiele szkodliwych substancji jest rozpraszanych na znaczne odległości od źródła zanieczyszczenia.
Gdy gaz jest spalany w elektrowniach cieplnych, oprócz oddziaływania chemicznego na atmosferę, występuje również zanieczyszczenie termiczne. Ponadto w promieniu około 4 km od pochodni wiele roślin znajduje się w stanie przygnębienia, a w promieniu 100 metrów obumiera szata roślinna.
Każdego roku w Rosji powstaje około 80 milionów ton różnych odpadów przemysłowych i domowych, które są źródłem zanieczyszczenia pokrywy glebowej, roślinności, wód gruntowych i powierzchniowych oraz powietrza atmosferycznego. Ponadto są źródłem promieniowania i zanieczyszczenia termicznego obiektów naturalnych.
Wody lądowe są zanieczyszczone różnymi odpadami chemicznymi, które dostają się tam, gdy nawozy mineralne, pestycydy są zmywane z gleby wraz ze ściekami i ściekami przemysłowymi. W zbiornikach występuje zanieczyszczenie termiczne i bakteryjne, ginie wiele gatunków roślin i zwierząt.
Każde uwolnienie ciepła do środowiska naturalnego prowadzi do zmiany temperatury jego składników, zwłaszcza dolnych warstw atmosfery,obiekty glebowe i hydrosfery.
Według ekologów emisje termiczne do środowiska nie są jeszcze w stanie wpłynąć na równowagę planety, ale mają znaczący wpływ na konkretny obszar. Na przykład temperatura powietrza w dużych miastach jest zwykle nieco wyższa niż poza miastem, reżim cieplny rzek lub jezior zmienia się, gdy odprowadzane są do nich ścieki z elektrociepłowni. Zmienia się skład gatunkowy mieszkańców tych przestrzeni. Każdy gatunek ma swój własny zakres temperatur, w którym gatunek jest w stanie się przystosować. Na przykład pstrąg może przetrwać w ciepłej wodzie, ale nie może się rozmnażać.
W ten sposób wyładowania termiczne wpływają również na biosferę, chociaż nie w skali planetarnej, ale są one również zauważalne dla ludzi.
Zanieczyszczenia temperaturowe pokrywy glebowej są obarczone faktem, że istnieje ścisła interakcja ze zwierzętami, roślinnością i organizmami drobnoustrojowymi. Wraz ze wzrostem temperatury gleby szata roślinna zmienia się w gatunki bardziej ciepłolubne, wiele mikroorganizmów ginie, nie mogąc przystosować się do nowych warunków.
Termiczne zanieczyszczenie wód gruntowych następuje w wyniku spływu do warstw wodonośnych. Wpływa to negatywnie na jakość wody, jej skład chemiczny oraz warunki termiczne.
Termiczne zanieczyszczenie środowiska pogarsza warunki życia i działalność człowieka. W miastach o podwyższonej temperaturze połączonej z dużą wilgotnością ludzie często doświadczają bólów głowy, ogólnego złego samopoczucia, wyścigów konnych.ciśnienie krwi. Wysoka wilgotność prowadzi do korozji metali, uszkodzenia kanalizacji, rur cieplnych, rur gazowych itd.
Konsekwencje zanieczyszczenia środowiska
Możesz określić wszystkie konsekwencje termicznego zanieczyszczenia środowiska i wskazać główne problemy, które należy rozwiązać:
1. Wyspy ciepła tworzą się w większych miastach.
2. Powstaje smog, wzrasta wilgotność powietrza i w megamiastach tworzy się trwałe zachmurzenie.
3. Problemy pojawiają się w rzekach, jeziorach i obszarach przybrzeżnych mórz i oceanów. Na skutek wzrostu temperatury zaburzona zostaje równowaga ekologiczna, ginie wiele gatunków ryb i roślin wodnych.
4. Zmieniają się właściwości chemiczne i fizyczne wody. Staje się bezużyteczny nawet po czyszczeniu.
5. Żywe organizmy w zbiornikach wodnych umierają lub są w stanie depresji.
6. Temperatura wód gruntowych rośnie.
7. Struktura gleby i jej skład są zaburzone, roślinność i żyjące w niej mikroorganizmy są tłumione lub niszczone.
Zanieczyszczenie termiczne. Zapobieganie i środki, aby temu zapobiec
Głównym środkiem zapobiegającym zanieczyszczeniu termicznemu środowiska jest stopniowe zaniechanie stosowania paliw, całkowite przejście na alternatywną energię odnawialną: energię słoneczną, wiatrową i wodną.
W celu ochrony akwenów wodnych przed zanieczyszczeniami termicznymi w układzie chłodzenia turbiny konieczne jest wykonanie zbiorników – chłodnic, z których woda po schłodzeniumoże być ponownie użyty w układzie chłodzenia.
W ostatnich dziesięcioleciach inżynierowie próbowali wyeliminować turbinę parową w elektrowniach cieplnych, stosując magnetohydrodynamiczną metodę przekształcania energii cieplnej w energię elektryczną. To znacznie zmniejsza zanieczyszczenie termiczne otaczającego obszaru i zbiorników wodnych.
Biolodzy dążą do określenia granic stabilności biosfery jako całości i poszczególnych gatunków organizmów żywych, a także granic równowagi systemów biologicznych.
Z kolei ekolodzy badają stopień wpływu działalności gospodarczej człowieka na naturalne procesy zachodzące w środowisku i poszukują sposobów zapobiegania negatywnemu wpływowi.
Chroń środowisko przed zanieczyszczeniem termicznym
Zwyczajowo dzieli się zanieczyszczenie termiczne na planetarne i lokalne. W skali planety zanieczyszczenie nie jest bardzo duże i wynosi zaledwie 0,018% promieniowania słonecznego wchodzącego na planetę, czyli w granicach jednego procenta. Jednak zanieczyszczenie termiczne ma silny wpływ na przyrodę na poziomie lokalnym. Aby uregulować ten wpływ w większości krajów uprzemysłowionych, wprowadzono limity (limity) zanieczyszczenia termicznego.
Z reguły limit jest ustalany dla reżimu zbiorników wodnych, ponieważ to morza, jeziora i rzeki w dużym stopniu cierpią z powodu zanieczyszczenia termicznego i otrzymują jego główną część.
W krajach europejskich zbiorniki wodne nie powinny nagrzewać się o więcej niż 3 °C w stosunku do ich naturalnej temperatury.
W USA ogrzewanie wody w rzekach nie powinno być bielsze niż 3 °С, w jeziorach – 1,6 °С, w wodach mórz i oceanów – 0,8 °С.
BW Rosji temperatura wody w zbiornikach nie powinna wzrosnąć o więcej niż 3 °C w stosunku do średniej temperatury z najcieplejszego miesiąca. W zbiornikach zamieszkałych przez łososia i inne zimnolubne gatunki ryb temperatura nie może wzrosnąć o więcej niż 5°C, latem nie więcej niż 20°C, zimą - 5°C.
Skala zanieczyszczenia termicznego w pobliżu dużych ośrodków przemysłowych jest dość znacząca. Tak więc, na przykład, z ośrodka przemysłowego z populacją 2 milionów ludzi, z elektrowni jądrowej i rafinerii ropy naftowej, zanieczyszczenia termiczne rozprzestrzeniają się w odległości 120 km i na wysokości 1 km.
Ekolodzy sugerują wykorzystanie ciepła odpadowego na potrzeby gospodarstw domowych, na przykład:
- do nawadniania gruntów rolnych;
- w branży szklarniowej;
- utrzymanie wód północnych w stanie wolnym od lodu;
- do destylacji ciężkich produktów przemysłu naftowego i oleju opałowego;
- do hodowli kochających ciepło gatunków ryb;
- do budowy sztucznych stawów podgrzewanych zimą dla dzikiego ptactwa wodnego.
W skali planety zanieczyszczenie termiczne środowiska naturalnego pośrednio wpływa na globalne ocieplenie. Emisje gazów cieplarnianych z przemysłu nie powodują bezpośredniego wzrostu temperatur, ale zwiększają je poprzez efekt cieplarniany.
Aby rozwiązać problemy środowiskowe i zapobiegać im w przyszłości, ludzkość musi rozwiązać szereg globalnych problemów i skierować wszystkie wysiłki na zmniejszenie zanieczyszczenia powietrza,zanieczyszczenie planety.
