Toplotno onesnaževanje se nanaša na pojave, pri katerih se toplota sprošča v vodna telesa ali v atmosferski zrak. Hkrati se temperatura dvigne veliko višje od povprečne norme. Toplotno onesnaževanje narave je povezano s človekovimi dejavnostmi in emisijami toplogrednih plinov, ki so glavni vzrok globalnega segrevanja.
Viri toplotnega onesnaženja ozračja
Obstajata dve skupini virov:
- naravno - to so gozdni požari, vulkani, prašne nevihte, suhi vetrovi, procesi razgradnje živih in rastlinskih organizmov;
- antropogeni so predelava nafte in plina, industrijska dejavnost, termoenergetika, jedrska energija, promet.
Vsako leto približno 25 milijard ton ogljikovega monoksida, 190 milijonov ton žveplovega oksida, 60 milijonov ton dušikovega oksida pride v zemeljsko atmosfero kot posledica človekovih dejavnosti. Polovica vseh teh odpadkov je dodanih kot posledica dejavnosti energetske industrije, industrije in metalurgije.
Emisije avtomobilskih izpušnih plinov so se v zadnjih letih povečale.
posledice
V metropolitanskih mestih z velikimi industrijskimi podjetji je atmosferski zrak najbolj toplotno onesnažen. Sprejema snovi, ki imajo višjo temperaturo od zračne plasti okoliške površine. Temperatura industrijskih emisij je vedno višja od povprečne površinske plasti zraka. Na primer, med gozdnimi požari, iz izpušnih cevi avtomobilov, iz cevi industrijskih podjetij, pri ogrevanju hiš se sproščajo tokovi toplega zraka z različnimi nečistočami. Temperatura takega toka je približno 50-60 ºC. Ta plast dvigne povprečno letno temperaturo v mestu za šest do sedem stopinj. V mestih in nad njimi nastajajo "otoki toplote", kar vodi v povečanje oblačnosti, hkrati pa se poveča količina padavin in poveča zračna vlaga. Ko vlažnemu zraku dodamo produkte zgorevanja, nastane vlažen smog (kot londonski smog). Ekologi pravijo, da se je v zadnjih 20 letih povprečna temperatura troposfere povečala za 0,7º C.
Viri toplotnega onesnaženja tal
Viri toplotnega onesnaženja tal v velikih mestih in industrijskih središčih so:
- plinske cevi metalurških podjetij, temperatura doseže 140-150ºС;
- toplovod, temperatura okoli 60-160ºС;
- komunikacijske pipe, temperatura 40-50º C.
Posledice toplotnega vpliva na talno odejo
Plinske cevi, toplovodi in komunikacijske vtičnice zvišajo temperaturo tal za nekaj stopinj, kar je negativnovpliva na tla. Pozimi to vodi do taljenja snega in posledično do zmrzovanja površinskih plasti tal, poleti pa pride do nasprotnega procesa, zgornja plast zemlje se segreje in posuši. Pokrov tal je tesno povezan z vegetacijo in živimi mikroorganizmi, ki živijo v njej. Sprememba njegove sestave negativno vpliva na njihovo življenje.
Viri toplotnega onesnaženja hidroloških objektov
Toplotno onesnaževanje vodnih teles in obalnih morskih območij nastane kot posledica odvajanja odpadne vode v vodna telesa s strani jedrskih in termoelektrarn, industrijskih podjetij.
Učinki izpustov odpadne vode
Odvajanje odplak vodi do zvišanja temperature vode v rezervoarjih za 6-7 ºС, območje takšnih toplih točk lahko doseže do 30-40 km2.
Tople plasti vode na površini vodne mase tvorijo nekakšen film, ki onemogoča naravno izmenjavo vode (površinske vode se ne mešajo s spodnjimi vodami), zmanjša se količina kisika in potreba organizmov po narašča, medtem ko se število vrst alg povečuje.
Največjo stopnjo onesnaženja termalne vode izvajajo elektrarne. Voda se uporablja za hlajenje turbin NEK in plinskega kondenzata v TE. Voda, ki jo uporabljajo elektrarne, se segreje za približno 7-8 ºС, nato pa se izpusti v bližnja vodna telesa.
Povišanje temperature vode v rezervoarjih negativno vpliva na žive organizme. Za vsakega od njih obstaja temperaturni optimum, pri katerem se prebivalstvo počutiodlično. V naravnem okolju se s počasnim dvigom ali znižanjem temperature živi organizmi postopoma prilagajajo spremembam, če pa se temperatura močno dvigne (na primer z veliko količino odplak iz industrijskih podjetij), potem organizmi nimajo časa. aklimatizirati. Dobijo toplotni šok, zaradi katerega lahko umrejo. To je eden najbolj negativnih učinkov toplotnega onesnaževanja na vodno življenje.
Vendar lahko obstajajo druge, bolj škodljive posledice. Na primer vpliv onesnaženosti termalne vode na presnovo. Z zvišanjem temperature v organizmih se hitrost metabolizma poveča in potreba po kisiku se poveča. Toda ko se temperatura vode dvigne, se vsebnost kisika v njej zmanjša. Njegovo pomanjkanje vodi v smrt številnih vrst vodnih živih organizmov. Skoraj 100-odstotno uničenje rib in nevretenčarjev povzroči, da se temperatura vode poleti dvigne za nekaj stopinj. Ko se temperaturni režim spremeni, se spremeni tudi obnašanje rib, motena je naravna selitev in pride do nepravočasnega drstenja.
Tako lahko povišanje temperature vode spremeni strukturo vrst vodnih teles. Številne vrste rib bodisi zapustijo ta območja ali poginejo. Alge, značilne za te kraje, nadomeščajo toplotno ljubeče vrste.
Če skupaj s toplo vodo v rezervoarje vstopijo organske in mineralne snovi (gospodarska kanalizacija, mineralna gnojila, oprana s polj), pride do ostrega razmnoževanja alg, začnejo nastajatigosto maso, ki se prekrivajo. Posledično pride do njihove smrti in propadanja, kar vodi do kuge vseh živih organizmov v rezervoarju.
Termično onesnaževanje vodnih teles s termoelektrarnami je nevarno. Energijo proizvajajo s pomočjo turbin, izpušne pline je treba občasno ohladiti. Izrabljena voda se odvaja v rezervoarje. Pri velikih termoelektrarnah ta količina doseže 90 m3. To pomeni, da neprekinjen topel tok vstopa v rezervoar.
Škoda zaradi onesnaženja vodnih ekosistemov
Vse posledice toplotnega onesnaženja vodnih teles povzročajo katastrofalno škodo živim organizmom in spreminjajo življenjski prostor človeka samega. Škoda zaradi onesnaženja:
- estetika (videz pokrajine je pokvarjen);
- gospodarski (sanacija onesnaženja, izumrtje številnih ribjih vrst);
- okoljsko (uničene so vrste vodne vegetacije in živi organizmi).
Količina tople vode, ki jo odvajajo elektrarne, nenehno raste, zato se bo dvignila tudi temperatura vodnih teles. V mnogih rekah se bo po napovedih okoljevarstvenikov dvignila za 3-4 °C. Ta proces že poteka. Na primer, v nekaterih rekah v Ameriki je pregrevanje vode približno 10-15 °С, v Angliji - 7-10 °С, v Franciji - 5 °С.
Toplotno onesnaževanje
Toplotno onesnaženje (toplotno fizično onesnaženje) je oblika, ki nastane kot posledica zvišanja temperature okolice. Njeni vzroki so industrijski in vojaški izpusti ogrevanega zraka, veliki požari.
Toplotno onesnaževanje okolja je povezano z delom podjetij kemične, celulozne in papirne, metalurške, lesnopredelovalne industrije, termoelektrarn in jedrskih elektrarn, ki za hlajenje opreme potrebujejo velike količine vode.
Promet je močan onesnaževalec okolja. Približno 80 % vseh letnih emisij prihaja iz avtomobilov. Številne škodljive snovi so razpršene na precejšnje razdalje od vira onesnaženja.
Pri kurjenju plina v termoelektrarnah se poleg kemičnih učinkov na ozračje pojavlja tudi toplotno onesnaževanje. Poleg tega so v polmeru približno 4 km od bakle številne rastline v depresivnem stanju, v polmeru 100 metrov pa rastlinski pokrov umira.
Vsako leto v Rusiji nastane okoli 80 milijonov ton različnih industrijskih in gospodinjskih odpadkov, ki so vir onesnaženja tal, rastlinja, talnih in površinskih voda ter atmosferskega zraka. Poleg tega so vir sevanja in toplotnega onesnaževanja naravnih objektov.
Kopenske vode so onesnažene z različnimi kemičnimi odpadki, ki pridejo tja, ko se mineralna gnojila, pesticidi sperejo s tal, s kanalizacijo in industrijskimi odplakami. V rezervoarjih prihaja do toplotnega in bakterijskega onesnaženja, veliko vrst rastlin in živali umre.
Vsako sproščanje toplote v naravno okolje povzroči spremembo temperature njegovih sestavnih delov, zlasti nižjih plasti ozračja,prsti in predmeti hidrosfere.
Po mnenju okoljevarstvenikov toplotne emisije v okolje še ne morejo vplivati na ravnovesje planeta, imajo pa pomemben vpliv na določeno območje. Na primer, temperatura zraka v velikih mestih je običajno nekoliko višja kot zunaj mesta, toplotni režim rek ali jezer se spremeni, ko se vanje odvaja odpadna voda iz termoelektrarn. Vrstna sestava prebivalcev teh prostorov se spreminja. Vsaka vrsta ima svoje temperaturno območje, v katerem se vrsta lahko prilagodi. Na primer, postrv lahko preživi v topli vodi, vendar se ne more razmnoževati.
Tako toplotni izpusti vplivajo tudi na biosfero, čeprav to ni v planetarnem merilu, je pa opazno tudi pri človeku.
Temperaturno onesnaženje talnega pokrova je preobremenjeno z dejstvom, da obstaja tesna interakcija z živalmi, vegetacijo in mikrobnimi organizmi. Z zvišanjem temperature tal se rastlinski pokrov spremeni v bolj termofilne vrste, številni mikroorganizmi umrejo, ki se ne morejo prilagoditi novim razmeram.
Toplotno onesnaženje podzemne vode nastane kot posledica odtoka, ki vstopa v vodonosnike. To negativno vpliva na kakovost vode, njeno kemično sestavo in toplotne razmere.
Toplotno onesnaževanje okolja poslabša pogoje življenja in človekove dejavnosti. V mestih s povišanimi temperaturami v kombinaciji z visoko vlažnostjo ljudje doživljajo pogoste glavobole, splošno slabo počutje, konjske dirke.krvni pritisk. Visoka vlažnost vodi do korozije kovin, poškodb kanalizacije, toplotnih cevi, plinovodov itd.
Posledice onesnaževanja okolja
Navedete lahko vse posledice toplotnega onesnaževanja okolja in izpostavite glavne probleme, ki jih je treba rešiti:
1. V večjih mestih nastajajo toplotni otoki.
2. V velikih mestih nastaja smog, zračna vlaga se povečuje in trajna oblačnost.
3. Težave se pojavljajo v rekah, jezerih in obalnih območjih morij in oceanov. Zaradi zvišanja temperature je porušeno ekološko ravnovesje, umirajo številne vrste rib in vodnih rastlin.
4. Kemične in fizikalne lastnosti vode se spreminjajo. Tudi po čiščenju postane neuporaben.
5. Živi organizmi vodnih teles umirajo ali so v depresivnem stanju.
6. Temperature podzemne vode naraščajo.
7. Struktura tal in njena sestava sta moteni, vegetacija in mikroorganizmi, ki živijo v njej, so zatrti ali uničeni.
Toplotno onesnaževanje. Preprečevanje in ukrepi za preprečevanje
Glavni ukrep za preprečevanje toplotnega onesnaževanja okolja je postopna opustitev uporabe goriva, popoln prehod na alternativno obnovljivo energijo: sončno, vetrno in vodno energijo.
Za zaščito vodnih površin pred toplotnim onesnaževanjem v sistemu hlajenja turbine je potrebno zgraditi rezervoarje - hladilnike, iz katerih voda po ohlajanjuse lahko ponovno uporablja v hladilnem sistemu.
Inženirji v zadnjih desetletjih poskušajo odpraviti parno turbino v termoelektrarnah z uporabo magnetohidrodinamične metode pretvarjanja toplotne energije v električno energijo. To bistveno zmanjša toplotno onesnaženost okolice in vodnih teles.
Biologi poskušajo ugotoviti meje stabilnosti biosfere kot celote in posameznih vrst živih organizmov ter meje ravnotežja bioloških sistemov.
Okoljevarji pa proučujejo stopnjo vpliva človekove gospodarske dejavnosti na naravne procese v okolju in iščejo načine za preprečevanje negativnega vpliva.
Zaščitite okolje pred toplotnim onesnaževanjem
Toplotno onesnaževanje je običajno deliti na planetarno in lokalno. V planetarnem merilu onesnaženost ni zelo velika in znaša le 0,018 % sončnega sevanja, ki vstopi na planet, torej znotraj enega odstotka. Toda toplotno onesnaževanje močno vpliva na naravo na lokalni ravni. Za regulacijo tega vpliva v večini industrializiranih držav so bile uvedene meje (mejne vrednosti) toplotnega onesnaževanja.
Praviloma je določena meja za režim vodnih teles, saj so morja, jezera in reke v veliki meri prizadeti zaradi toplotnega onesnaženja in prejmejo njegov glavni del.
V evropskih državah se vodna telesa ne smejo segreti za več kot 3 °C glede na njihovo naravno temperaturo.
V ZDA ogrevanje vode v rekah ne sme biti belejše od 3 °С, v jezerih - 1,6 °С, v vodah morij in oceanov - 0,8 °С.
BV Rusiji se temperatura vode v rezervoarjih ne sme dvigniti za več kot 3 °C v primerjavi s povprečno temperaturo najbolj vročega meseca. V rezervoarjih, kjer živijo losos in druge hladno ljube vrste rib, se temperatura ne sme povečati za več kot 5 °C, poleti ne več kot 20 °C, pozimi - 5 °C.
Obseg toplotnega onesnaženja v bližini velikih industrijskih središč je precej velik. Tako se na primer iz industrijskega središča z 2 milijonoma prebivalcev, iz jedrske elektrarne in rafinerije nafte toplotno onesnaževanje širi 120 km stran in 1 km v višino.
Okoljevarji predlagajo uporabo toplotnih odpadkov za gospodinjske potrebe, na primer:
- za namakanje kmetijskih zemljišč;
- v industriji rastlinjakov;
- za vzdrževanje severnih voda v stanju brez ledu;
- za destilacijo težkih proizvodov naftne industrije in kurilnega olja;
- za vzrejo toplotno ljubečih vrst rib;
- za gradnjo pozimi ogrevanih umetnih ribnikov za prostoživeče vodne ptice.
Na planetarnem nivoju toplotno onesnaževanje naravnega okolja posredno vpliva na globalno segrevanje. Emisije toplogrednih plinov iz industrije ne povečajo neposredno temperatur, ampak jih povečajo zaradi učinka tople grede.
Za reševanje okoljskih problemov in njihovo preprečevanje v prihodnosti mora človeštvo rešiti številne globalne probleme in vsa prizadevanja usmeriti v zmanjšanje onesnaženosti zraka, toplotnihonesnaževanje planeta.
