В чем опасность теплового загрязнения воды кратко

Обновлено: 02.07.2024

Мы много пишем о том, как загрязняют воду разнообразные вещества. О бытовых стоках, которые несут в себе биогенные элементы, о промышленных — вносят тяжелые металлы, органику, о стоках с полей с нитратами и фосфатами. Сегодня же поговорим о том, что такое тепловое загрязнение водоемов, к чему оно приводит, и как оно связано с глобальным потеплением.

Последствия

Если предприятие сливает сточные воды, пусть даже идеально чистые, но имеющие высокую или низкую температуру, они будут сдвигать равновесие в водоеме. В первую очередь это касается горячей воды. Среди последствий системного слива можно выделить:

  • усиление размножения микроорганизмов за счет повышения средней температуры, соответственно, усиленное зарастание и заиливание водоемов, появление колоний патогенов;
  • снижается растворимость кислорода — с повышением температуры воды от 0 до 30 о С количество кислорода в воде может снижаться в 2 раза, и, соответственно, наблюдается все та же эвтрофикация (зарастание) водоемов, снижение видового и количественного разнообразия рыб;
  • участки вытока нагретой воды создают бескислородные пространства, которые затрудняют или вовсе перекрывают движение рыб в толще водоема, забирают у них доступ к месту нереста;
  • повышение растворимости большинства минералов, в результате меньше токсичных примесей оседает на дно, больше растворяется в воде, в данном случае также вызывается усиленное зарастание и портится исходный состав воды в процессе использования ее в качестве питьевой.

Еще тепловое загрязнение гидросферы может привести к обмелению водоемов — ведь увеличение температуры воды будет усугублять интенсивность испарения, что вместе с активным размножением микроорганизмов и заиливанием русел способно основательно влиять на полноводность рек.

Источники теплового загрязнения воды

Столбы пара Ровенская АЭС

Этот вопрос наравне с загрязнением атмосферы является частью проблемы глобального потепления. Причиной выделения чрезмерных количеств тепла являются в первую очередь тепловые и атомные электростанции, а именно системы конденсации отработанного пара и охлаждения турбин. В целом эффективность АЭС будет равняться примерно 30-35%, а ТЭЦ - 35-40%. Вся остальная энергия, то есть 60-70% выбрасывается в атмосферу и водоемы. Вы наверное видели большой столб белого дыма над широкими трубами электростанций, и возможно даже удивитесь, узнав, что это всего лишь водяной пар. Но все не так просто и безопасно, вода была забрана из водоема, потом очищена, нагрета, пропущена через турбины и выделена в атмосферу будучи нагретой на несколько градусов, например, АЭС может сбрасывать в водоемы воду температурой 45оС. Таким образом любое топливо становится источником теплового загрязнения гидро- и атмосферы.

Еще одной проблемой являются стоки промышленных предприятий, а иногда даже вода со станций аэрации.

Согласно официальным требованиям температура сбрасываемой воды должна быть такой, чтобы повышение ее в водоеме составляло не более 3 о С от средней температуры в летний период. На самом деле этот показатель уже является довольно высоким.

Тепловое загрязнение воды

Что делать?

Если посмотреть на вопрос теплового загрязнения водоемов и пути его решения, то оказывается, что тепло, которое выделяется в воду, нужно куда-то деть. Но законы физики работают так, что деть его можно преимущественно только в атмосферу. В данном случае влияние, конечно, будет более щадящим, но также сыграет роль в глобальном потеплении.

При использовании воды для охлаждения энергетических установок, химических реакторов, технологических систем она нагревается. Такие "тепловые отходы" обычно сбрасывали в окружающую среду (водоем), что приводило к опасным эффектам. Такое избыточное тепло классифицируется как тепловое (термальное) загрязнение.В Великобритании, например, тепловое загрязнение было уже значительным в конце 60-х годов XX века, когда превышение температуры воды составило 6,0-9,0 °С по сравнению с нормой. Во Франции это превышение составляет около 7 °С по сравнению с нормой; в летний период температура воды в Сене может достигать 30 °С.

Нормальному процессу перемешивания теплой и холодной воды препятствует стратификация – вертикальный градиент температуры между слоями воды. Особенно это касается водоемов, где отсутствует течение или естественное перемешивание водных масс. Рассеивание тепла затрудняется из-за разности в плотности между слоями воды (поверхностный слой воды сильно нагревается).

Повышение температуры влияет на концентрацию растворенного в воде кислорода и других газов. При повышении температуры воды от 15,0 до 20 °С концентрация кислорода в воде снижается на 2 %. Снижается также концентрация азота и углекислого газа в воде.

Температура – один из важных абиотических факторов окружающей среды, действующий на вид организма. Большинство водных организмов приспособились к узким температурным интервалам. Тепловая гибель рыб сравнительно редкое явление. Повышение температуры чаще может вызвать другие реакции. Например, форели необходимы низкие температуры воды летом для формирования половых клеток. Взрослые особи способны выжить в теплой летней воде, но они не будут размножаться. У некоторых насекомых выход личинок из яиц стимулируется повышением температуры. Если вода искусственно подогревается, то температура, при которой это происходит, может установиться раньше, чем в годы с нормальными условиями. Тогда для большинства личинок не хватает пищи, и они погибают.

Температура может оказывать воздействие на структуру всего водного сообщества, приток избыточного тепла упрощает его. Например, при 31 °С число видов водорослей становится вдвое меньше, чем при 26 °С. Еще 24 % видов исчезают при 34 °С. Диатомовые водоросли предпочитают пониженную температуру воды и относятся к более уязвимым видам. Повышение температуры на 10 °С уменьшает их видовое разнообразие в 2,5-3,0 раза. Приток избыточного тепла упрощает водное сообщество: уменьшается биоразнообразие, хотя число особей отдельных видов может быть велико.

Тепловое загрязнение стимулирует сукцессию растительных видов. При 25 °С диатомовые водоросли сменяются зелеными, а последние при 35 °С уступают место сине-зеленым. Аналогичные изменения происходят и с зооценозом водоема.

Способы уменьшения теплового загрязнения водоемов. К проблеме теплового загрязнения можно подойти двумя путями. В идеальном случае тепловым отходам можно найти полезное применение, а не просто сбростить нагретую воду в близлежащий природный водоем. Наиболее распространены следующие способы утилизации тепловых отходов:

1.Обессоливание (дистилляция, опреснение) воды.

2.Обезвреживание питьевой воды с применением тепла вместо химических реагентов.

3.Подогрев поступающей воды на электростанциях, предупреждающий забивание труб накипью.

4.Перегонка мазута и других тяжелых нефтяных фракций.

5.Аквакультура – разведение рыбы для вылова, выращивание теплолюбивых видов в северных районах.

6.Обогрев жилых помещений.

Если ни одну из перечисленных возможностей реализовать нельзя, переходят на охлаждение воды замкнутого типа. Все проблемы теплового загрязнения связаны с системой охлаждения открытого типа, когда сбрасываемое тепло передается массам воды в окружающей среде. Разработаны технологии, которые позволяют передавать значительную часть тепла нагретой воды в атмосферу. Эти технологии называют охлаждением с замкнутым циклом. Они включают применение прудов-охладителей, охладительных каналов и охлаждающих башен (градирен). Охлаждение замкнутого типа имеет два преимущества: если тепло передается от охлаждающей воды в атмосферу, то нет необходимости в сбросе нагретой воды в озеро или реку; количество воды, забираемой из реки или озера, сокращается до нескольких процентов от того количества, которое обычно требуется при охлаждении открытого типа. Действие градирен, прудов-охладителей и охладительных каналов основано на том, что при испарении воды поглощается большое количество тепловой энергии, необходимой для перехода воды из жидкой фазы в газообразную. Если позволяют земельные площади, то используют пруды и охладительные каналы. Где земля оказывается слишком дорогой, градирня остается единственным способом охлаждения.




Градирни – более сложные сооружения, чем пруды охладители, и они бывают нескольких типов. Испарительная градирня с естественной циркуляцией представляет крупное сооружение из бетона по форме напоминающая усеченный конус. Высота и диаметр основания могут достигать величин от 40 до 120 м. Вода, циркулирующая в градирне, испаряется, и температура ее понижается на 14 °. Испаряется небольшая доля воды, примерно 2,5 %. Существуют градирни с принудительной циркуляцией воздуха. Принудительная циркуляция осуществляется путем всасывания наружного воздуха с помощью вентиляторов. Сооружение таких градирен требует дополнительных затрат, но охлаждение воды происходит более интенсивно, и градирни имеют меньшие размеры, чем при использовании естественной циркуляции воздуха.

В среднем в градирнях за минуту охлаждается 1,95 млн. л воды, и температура ее снижается с 45 до 32 °С.

При использовании воды для охлаждения энергетических установок, химических реакторов, технологических систем она нагревается. Такие "тепловые отходы" обычно сбрасывали в окружающую среду (водоем), что приводило к опасным эффектам. Такое избыточное тепло классифицируется как тепловое (термальное) загрязнение.В Великобритании, например, тепловое загрязнение было уже значительным в конце 60-х годов XX века, когда превышение температуры воды составило 6,0-9,0 °С по сравнению с нормой. Во Франции это превышение составляет около 7 °С по сравнению с нормой; в летний период температура воды в Сене может достигать 30 °С.

Нормальному процессу перемешивания теплой и холодной воды препятствует стратификация – вертикальный градиент температуры между слоями воды. Особенно это касается водоемов, где отсутствует течение или естественное перемешивание водных масс. Рассеивание тепла затрудняется из-за разности в плотности между слоями воды (поверхностный слой воды сильно нагревается).

Повышение температуры влияет на концентрацию растворенного в воде кислорода и других газов. При повышении температуры воды от 15,0 до 20 °С концентрация кислорода в воде снижается на 2 %. Снижается также концентрация азота и углекислого газа в воде.

Температура – один из важных абиотических факторов окружающей среды, действующий на вид организма. Большинство водных организмов приспособились к узким температурным интервалам. Тепловая гибель рыб сравнительно редкое явление. Повышение температуры чаще может вызвать другие реакции. Например, форели необходимы низкие температуры воды летом для формирования половых клеток. Взрослые особи способны выжить в теплой летней воде, но они не будут размножаться. У некоторых насекомых выход личинок из яиц стимулируется повышением температуры. Если вода искусственно подогревается, то температура, при которой это происходит, может установиться раньше, чем в годы с нормальными условиями. Тогда для большинства личинок не хватает пищи, и они погибают.

Температура может оказывать воздействие на структуру всего водного сообщества, приток избыточного тепла упрощает его. Например, при 31 °С число видов водорослей становится вдвое меньше, чем при 26 °С. Еще 24 % видов исчезают при 34 °С. Диатомовые водоросли предпочитают пониженную температуру воды и относятся к более уязвимым видам. Повышение температуры на 10 °С уменьшает их видовое разнообразие в 2,5-3,0 раза. Приток избыточного тепла упрощает водное сообщество: уменьшается биоразнообразие, хотя число особей отдельных видов может быть велико.

Тепловое загрязнение стимулирует сукцессию растительных видов. При 25 °С диатомовые водоросли сменяются зелеными, а последние при 35 °С уступают место сине-зеленым. Аналогичные изменения происходят и с зооценозом водоема.

Способы уменьшения теплового загрязнения водоемов. К проблеме теплового загрязнения можно подойти двумя путями. В идеальном случае тепловым отходам можно найти полезное применение, а не просто сбростить нагретую воду в близлежащий природный водоем. Наиболее распространены следующие способы утилизации тепловых отходов:

1.Обессоливание (дистилляция, опреснение) воды.

2.Обезвреживание питьевой воды с применением тепла вместо химических реагентов.

3.Подогрев поступающей воды на электростанциях, предупреждающий забивание труб накипью.

4.Перегонка мазута и других тяжелых нефтяных фракций.

5.Аквакультура – разведение рыбы для вылова, выращивание теплолюбивых видов в северных районах.

6.Обогрев жилых помещений.

Если ни одну из перечисленных возможностей реализовать нельзя, переходят на охлаждение воды замкнутого типа. Все проблемы теплового загрязнения связаны с системой охлаждения открытого типа, когда сбрасываемое тепло передается массам воды в окружающей среде. Разработаны технологии, которые позволяют передавать значительную часть тепла нагретой воды в атмосферу. Эти технологии называют охлаждением с замкнутым циклом. Они включают применение прудов-охладителей, охладительных каналов и охлаждающих башен (градирен). Охлаждение замкнутого типа имеет два преимущества: если тепло передается от охлаждающей воды в атмосферу, то нет необходимости в сбросе нагретой воды в озеро или реку; количество воды, забираемой из реки или озера, сокращается до нескольких процентов от того количества, которое обычно требуется при охлаждении открытого типа. Действие градирен, прудов-охладителей и охладительных каналов основано на том, что при испарении воды поглощается большое количество тепловой энергии, необходимой для перехода воды из жидкой фазы в газообразную. Если позволяют земельные площади, то используют пруды и охладительные каналы. Где земля оказывается слишком дорогой, градирня остается единственным способом охлаждения.

Градирни – более сложные сооружения, чем пруды охладители, и они бывают нескольких типов. Испарительная градирня с естественной циркуляцией представляет крупное сооружение из бетона по форме напоминающая усеченный конус. Высота и диаметр основания могут достигать величин от 40 до 120 м. Вода, циркулирующая в градирне, испаряется, и температура ее понижается на 14 °. Испаряется небольшая доля воды, примерно 2,5 %. Существуют градирни с принудительной циркуляцией воздуха. Принудительная циркуляция осуществляется путем всасывания наружного воздуха с помощью вентиляторов. Сооружение таких градирен требует дополнительных затрат, но охлаждение воды происходит более интенсивно, и градирни имеют меньшие размеры, чем при использовании естественной циркуляции воздуха.

В среднем в градирнях за минуту охлаждается 1,95 млн. л воды, и температура ее снижается с 45 до 32 °С.

Окружающая среда подвержена тепловому загрязнению, в результате этого происходит выделение большого количества энергии в экосистему. Она ухудшает ее состояние, подвергая опасности природу.

Источники

Тепловые загрязнения – это выбросы с повышенной температурой. Их еще называют термическими отходами. Появляются за счет нескольких источников, указанных в таблице.

Факторы человеческой деятельности по появлению тепловых отходов наносят сильный урон почве, атмосфере и водным ресурсам Земли. Особую опасность представляет ее соединение с естественными источниками.

Ущерб биосфере

Тепловое загрязнение окружающей среды содержит в себе тяжелые металлы, свинец, оксид углерода и азота. Они наносят большой вред природе, всем живым организмам, в том числе происходит негативное влияние на человека. Экологический баланс нарушается, рыбы и животные погибают, а позже и совсем исчезают из-за токсичности отходов.

парниковые газы

Вследствие деятельности заводов происходит выделение парниковых газов, что способствует таянию ледников и глобальному потеплению. К другим опасным последствиям относятся:

  • изменение свойств воды, поэтому ее нельзя употреблять внутрь даже после тщательного очищения от вредных примесей;
  • развитие инфекций и заболеваний;
  • образование сильной влажности и облачности;
  • нарушение состава почвы, что делает ее непригодной для выращивания растительности и проживания живых организмов.

Ежедневно предприятия выделяют большое количество токсичных веществ, которые накапливаются, негативно влияя на процессы экосистемы.

Последствия воздействия

Слои биосферы тесно взаимосвязаны, поэтому тепловые отходы взаимодействуют со всем. Воздействию подвергается почвенный покров. Происходит повышение температуры, что влияет на почвогрунт. В зимние месяцы по этой причине таят снега, верхние слои земли подвержены сильному холоду, что приводит к их замерзанию. В летнее время из-за теплового загрязнения почвы она наоборот сильно нагревается и высыхает. От изменений в почве функционирование организмов в ней нарушается.

Наиболее сильно отходы влияют на водные объекты. Они повышают температуру акваториев до 7 градусов. Тепловое загрязнения водоемов осуществляется при попадании сточных отходов с заводов. Жидкости с более высокой температурой образуют слой сверху водоемов, который препятствует соединению глубинных с поверхностными. Это снижается количество кислорода, необходимого для рыб.

Сильный урон аква ресурсам наносят электростанции. АЭС использует воду для охлаждения специального оборудования. Она нагревается, после чего сбрасывается в ближайшие источники.

Тепловое загрязнение воды вредит животным, нарушая их комфортную температуру существования. При постепенном ее изменении существа успевают адаптироваться к этому процессу. При резком повышении они не могут этого сделать.

Другое опасное последствие – влияние тепловых отходов на метаболизм организмов. При изменении температуры у них повышается его скорость, увеличивается потребность в большем количестве кислорода. Его нехватка может стать причиной возникновения опасных последствий для здоровья водных обитателей.

тепловое загрязнение воды

Нестабильный аква баланс влияет на поведение рыб. Нарушаются процессы миграции и нереста. Многие организмы перемещаются в другие водоемы с привычной для них температурой. Водоросли заменяются на теплолюбивых представителей. Видовая структура акваторий полностью изменяется.

В источники вместе со сточными водами могут попасть органические элементы (удобрения, бытовые отходы), что способствует резкому увеличению количества водорослей. Они образуют непроходимые массы. Происходит их постепенная гибель, негативное влияние распространяется на все живые существа.

Термические отходы затрагивают атмосферный слой биосферы. В воздух попадают загрязнения теплового характера в больших объемах. Источниками могут быть: пожары в лесах, выхлопы транспорта, промышленные заводы. В них содержатся токсичные примеси. При вдыхании возможны опасные последствия для здоровья живых существ.

Потоки такого воздуха намного теплее, чем атмосферный слой. Они могут доходить до 60 градусов. Эти процессы способствуют повышению температуры на 7 градусов в год, что может привести к катастрофе глобального потепления.

При добавлении к ним продуктов сгорания образуется смог. Отходы опасны именно тем, что имеют способность воздействия на всю окружающую среду.

Предотвращение и защита

Термическое загрязнение может рассматриваться на масштабном и локальном уровнях. Первый представляет собой проблему в планетарном объеме, которая составляет 1% от получаемой солнечной радиации Земли.

Тепловые отходы несут большую опасность и на локальном уровне. От этого вида загрязнений страдают аква ресурсы. На государственном уровне вводится закон на лимиты по их выделению предприятиями в водоемы. Они не должны прогреваться больше 3 градусов от их исходной температуры и распространяться на слишком далекое расстояние от заводов. Загрязнение может распространяться на 120 км по площади всей водной поверхности и на 1 км в глубину.

Основной способ предотвращения появления негативных последствий тепла – полный отказ от использования топливной энергии, ее замена на альтернативные способы. Могут использоваться: аква, солнечный и ветровой виды ресурсов.

Солнечные батареи

На предприятиях необходимо открывать охладители, где вода после нагревания сможет остывать, а потом вновь использоваться для охлаждения. Для превращения тепловой энергии в электрическую следует использовать не паровую турбину, а магнитогидродинамический способ. Это уменьшит поступление отходов в водоемы.

Загрязнения теплового характера могут использоваться для следующих целей:

  • разведения рыбы, для которой необходимо поддержание тепла;
  • установки искусственных прудов с подогревом в зимний сезон для птиц;
  • поддержания комфортной температуры в теплицах;
  • устранения льда на водной поверхности;
  • орошения земли;
  • перегонки нефти.

У этих способов есть плюсы и минусы. Преимущество – загрязнения можно использовать с пользой для природы и животных, если применять в указанных целях. Недостаток – полностью не решают проблему выделения термических отходов. Они лишь способствуют дальнейшему использованию без вреда для среды.

Тепловое загрязнение негативно влияет на всю окружающую среду, способствуя глобальному потеплению. Для минимизации воздействия опасных отходов на биосферу нужно принимать ряд мер по уменьшению выделения тепловых потоков в почву, водоемы и атмосферу.

Тепловое загрязнение относится к явлениям, при которых происходит выделение тепла в водоемы или в атмосферный воздух. При этом повышается температура намного выше средней нормы. Тепловое загрязнение природы связано с деятельностью человека и выбросами парниковых газов, которые являются основной причиной глобального потепления.

Источники теплового загрязнения атмосферы

Выделяются две группы источников:

  • естественные – это лесные пожары, вулканы, пыльные бури, суховеи, процессы разложения живых и растительных организмов;
  • антропогенные – это нефтегазопереработка, промышленная деятельность, теплоэнергетика, атомная энергетика, транспорт.

тепловое загрязнение относится к загрязнениям

Ежегодно в атмосферу Земли в результате деятельности человека поступает около 25 млрд. тонн оксида углерода, 190 млн. тонн оксида серы, 60 млн. тонн оксида азота. Половина всех этих отходов добавляется в результате деятельности энергетической отрасли, промышленности и металлургии.

За последние годы увеличилось количество выхлопных газов от автомобилей.

Последствия

тепловое загрязнение

Источники теплового загрязнения почв

Источниками теплового загрязнения почв на территории крупных городов и промышленных центров являются:

  • газовые трубы металлургических предприятий, температура достигает 140-150ºС;
  • теплотрассы, температура около 60-160ºС;
  • коммуникационные отводы, температура 40-50º С.

Последствия теплового влияния на почвенный покров

Газовые трубы, теплотрассы и коммуникационные отводы повышают температуру почвы на несколько градусов, что негативно сказывается на почвогрунте. Зимой это ведет к таянию снега и, как следствие, вымораживанию поверхностных слоев почвы, а летом обратный процесс, происходит нагревание верхнего слоя почвы и его высыхание. Почвенный покров тесно связан с растительностью и живыми микроорганизмами, которые обитают в нем. Изменение в его составе негативно сказывается на их жизнедеятельности.

Источники теплового загрязнения гидрологических объектов

Тепловое загрязнение водоемов и прибрежных морских территорий происходит в результате сброса в водоемы сточных вод атомными и тепловыми электростанциями, промышленными предприятиями.

Последствия сбросов сточных вод

Сброс сточных вод приводит к повышению температуры воды в водоемах на 6-7 ºС, площадь таких теплых пятен может достигать до 30-40 км 2 .

Теплые пласты воды образуют своеобразную пленку на поверхности водной массы, что препятствует естественному водообмену (поверхностные воды не перемешиваются с донными), уменьшается количество кислорода, а потребность организмов в нем возрастает, при этом увеличивается видовое количество водорослей.

Наибольшая степень теплового загрязнения вод осуществляется электростанциями. Вода используется для охлаждения турбин АЭС и газового конденсата в ТЭС. Вода, используемая электростанциями, нагревается примерно на 7-8 ºС, после этого она сбрасывается в близлежащие водоемы.

Увеличение температуры воды в водоемах негативно сказывается на живых организмах. Для каждого из них есть температурный оптимум, при котором популяция чувствует себя превосходно. В естественной среде при медленном повышении или понижении температуры живые организмы постепенно приспосабливаются к изменениям, но если температура повышается резко (например, при большом объеме стоковых сбросов промышленными предприятиями), то времени для акклиматизации у организмов нет. Они получают тепловой шок, в результате которого могут погибнуть. Это является одним из самых негативных последствие теплового загрязнения для водных организмов.

тепловое загрязнение окружающей среды

Но могут быть и иные, более пагубные последствия. Например, влияние теплового загрязнения воды на обмен веществ. С увеличением температуры у организмов увеличивается скорость обмена веществ, растет потребность в кислороде. Но с повышением температуры воды содержание кислорода в ней падает. Его нехватка приводит к гибели многих видов водных живых организмов. Почти стопроцентное уничтожение рыб и беспозвоночных вызывает повышение температуры воды на несколько градусов в летнее время. При изменении температурного режима меняется и поведение рыб, нарушается естественная миграция, происходит несвоевременный нерест.

Таким образом, увеличение температуры воды может изменить видовую структуру водоемов. Многие виды рыб или уходят с этих территорий, или погибают. Характерные для этих мест водоросли сменяются на теплолюбивые виды.

Если вместе с теплой водой в водоемы попадают органические и минеральные вещества (бытовые стоки, смытые с полей минеральные удобрения), происходит резкое размножение водорослей, они начинают образовывать плотную массу, закрывая друг друга. В результате этого происходит их гибель и гниение, что приводит к мору всех живых организмов водоема.

Представляет опасность тепловое загрязнение водоемов тепловыми электростанциями. Они генерируют энергию при помощи турбин, отработанный газ необходимо время от времени охлаждать. Используемую воду сбрасывают в водоемы. На крупных ТЭС это количество доходит до 90 м 3 . Это означает, что в водоем поступает непрерывный теплый поток.

Ущерб от загрязнения водных экосистем

Все последствия теплового загрязнения водоемов наносят катастрофический вред живым организмам и изменяют среду обитания самого человека. В результате загрязнения наносится ущерб:

  • эстетический (нарушается внешний вид ландшафтов);
  • экономический (ликвидация последствий загрязнения, исчезновение многих видов рыб);
  • экологический (уничтожаются виды водной растительности и живых организмов).

Объемы теплых вод, сбрасываемых электростанциями, постоянно растут, следовательно, будет расти и температура водоемов. Во многих реках, по мнению экологов, она увеличится на 3-4 °С. Этот процесс уже идет. Например, в некоторых реках Америки перегрев воды составляет около 10-15 °С, Англии – 7-10°С, Франции - 5°С.

Тепловое загрязнение окружающей среды

Тепловое загрязнение (тепловое физическое загрязнение) – это форма, которая возникает в результате повышения температуры окружающей среды. Его причинами являются промышленные и военные выбросы нагретого воздуха, крупные пожары.

Тепловое загрязнение окружающей среды связано с работой предприятий химической, целлюлозно-бумажной, металлургической, деревообрабатывающей промышленности, ТЭС и АЭС, которые требуют большие объемы воды для охлаждения оборудования.

Мощным загрязнителем среды является транспорт. Около 80 % всех ежегодных выбросов приходится на автомобили. Многие вредные вещества рассеиваются на значительные расстояния от источника загрязнения.

тепловое загрязнение источники

При сжигании газа на ТЭС помимо химического воздействия на атмосферу, происходит и тепловое загрязнение. Кроме того, примерно в радиусе 4 км от факела многие растения находятся в угнетенном состоянии, а в радиусе 100 метров – гибнет растительный покров.

Ежегодно на территории России образуется около 80 млн. тонн разнообразных промышленных и бытовых отходов, которые являются источником загрязнения почвенного покрова, растительности, подземных и поверхностных вод, атмосферного воздуха. Кроме того, они являются источником радиационного и теплового загрязнения природных объектов.

тепловое загрязнение вод

Воды суши загрязнены разнообразными химическими отходами, которые попадают туда при смыве минеральных удобрений, пестицидов с почв, с канализационными и промышленными стоками. В водоемах происходит тепловое и бактериальное загрязнение, погибают многие виды растений и животных.

Любой сброс тепла в природную среду приводит к изменению температуры ее компонентов, особо сильное влияние испытывают нижние слои атмосферы, почва и объекты гидросферы.

По оценкам экологов, тепловые выбросы в окружающую среду не способны пока повлиять на баланс планеты, но на конкретную территорию они оказывают существенное влияние. Например, температура воздуха в крупных городах обычно несколько выше, чем вне города, изменяется тепловой режим рек или озер при сбросе в них сточных вод тепловых электростанций. Меняется видовой состав обитателей этих пространств. Для каждых видов существует свой температурный интервал, при котором вид способен приспособится. Например, форель способна выжить в теплой воде, но не способна размножаться.

Таким образом, тепловые сбросы оказывают влияние и на биосферу, хотя это и не в масштабе планеты, но тоже ощутимо для человека.

Температурное загрязнение почвенного покрова чревато тем, что происходит тесное взаимодействие с животными, растительностью и микробными организмами. При повышении температуры почвогрунта, происходит изменение растительного покрова на более теплолюбивые виды, многие микроорганизмы погибают, не имея возможности приспособится к новым условиям.

Тепловое загрязнение подземных вод происходит вследствие попадания стоков в водоносные горизонты. Это негативно сказывается на качестве воды, ее химическом составе, тепловом режиме.

тепловое загрязнение профилактика

Тепловое загрязнение окружающей среды ухудшает условия жизни и деятельности человека. В городах при повышенной температуре в сочетании с высокой влажностью у людей возникают частые головные боли, общее недомогание, скачки артериального давления. Повышенная влажность приводит к коррозии металлов, повреждению канализационных отводов, теплопроводов, газовых труб и так многого другого.

Последствия загрязнения природной среды

Можно конкретизировать все последствия теплового загрязнения окружающей среды и выделить основные проблемы, которые требуют решения:

1.Образуются тепловые острова в крупных городах.

2. Образуется смог, увеличивается влажность воздуха и формируется постоянная облачность в мегаполисах.

3. Возникают проблемы в реках, озерах и прибрежных акваториях морей и океанов. Из-за повышения температурного режима нарушается экологический баланс, гибнут многие виды рыб, водных растений.

4. Изменяются химические и физические свойства воды. Она становится непригодной к употреблению даже после очистки.

5. Гибнут или находятся в угнетенном состоянии живые организмы водоемов.

6. Увеличивается температуры подземных вод.

7. Нарушается структура почвы и ее состав, происходит угнетение или уничтожение растительности и микроорганизмов, обитающих в ней.

Тепловое загрязнение. Профилактика и меры его предотвращения

Основной мерой предотвращения теплового загрязнения окружающей среды является постепенный отказ от использования топлива, полный переход на альтернативную возобновляемую энергию: солнечная, ветровая и энергия гидроресурсов.

Для защиты акваторий от теплового загрязнения в системе охлаждения турбин, необходимо сооружать водоемы – охладители, из которых вода после остывания снова может быть использована в системе охлаждения.

В последние десятилетия инженеры стремятся исключить паровую турбину в ТЭС, используя магнитогидродинамический способ превращения тепловой энергии в электрическую. Это значительно уменьшает тепловое загрязнение прилегающей территории и водоемов.

Биологи стремятся выявить пределы устойчивости биосферы в целом и отдельных видов живых организмов, а также пределы равновесия биологических систем.

Экологи в свою очередь изучают степень влияния хозяйственной деятельности людей на естественные процессы в окружающей среде и стремятся найти способы предотвратить негативное влияние.

Защита окружающей среды от теплового загрязнения

Принято разделять тепловое загрязнение на планетарное и локальное. В планетарном масштабе загрязнение не очень большое и составляет лишь 0,018 % от поступающей на планету солнечной радиации, то есть в пределах одного процента. Но, сильное влияние тепловое загрязнение оказывает на природу на локальном уровне. Для регулирования этого влияния в большинстве промышленно-развитых стран введены пределы (лимиты) теплового загрязнения.

Как правило, лимит установлен для режима водоёмов, так как именно моря, озёра и реки страдают в значительной степени от теплового загрязнения и принимают его основную часть.

В странах Европы водоёмы не должны прогреваться больше, чем на 3 °С от естественной их температуры.

В США в реках нагрев воды не должен быть белее чем на 3 °С, в озёрах – 1,6 °С, в акваториях морей и океанов – 0,8 °С.

В России температура воды в водоёмах не должна повышаться более чем на 3 °С по сравнению со средней температурой самого жаркого месяца. В водоёмах, в которых обитают лососевые и другие холодолюбивые виды рыб, температура не может быть повышена более чем на 5 °С, летом не выше 20 °С , зимой – 5 °С.

Масштабы теплового загрязнения возле крупных промышленных центров достаточно значительные. Так, например, от промышленного центра с количеством населения в 2 млн. человек, с АЭС и нефтеперерабатывающим заводом тепловое загрязнение распространяется вдаль на 120 км и на 1 км в высоту.

Экологи предлагают использовать тепловые отходы в хозяйственных нуждах, например:

  • на орошение сельхоз земель;
  • в тепличном хозяйстве;
  • на поддержание северных акваторий в свободном ото льда состоянии;
  • на перегонку тяжелых продуктов нефтяной промышленности и мазута;
  • для разведения теплолюбивых видов рыб;
  • для устройства искусственных прудов, подогреваемых зимой, для диких водоплавающих птиц.

тепловое загрязнение воздуха

В планетарном масштабе тепловое загрязнение природной среды косвенно влияет на глобальное потепление климата. Выбросы парниковых газов промышленными предприятиями не влияют на повышение температуры напрямую, но приводят к ее увеличению в результате парникового эффекта.

Читайте также: