Тепловое загрязнение — объясняем суть

Тепловое загрязнение — выброс тепла в атмосферу и в водные ресурсы, вызванный техногенной деятельностью человека, и наряду с выбросами парниковых газов, служащий одним из факторов глобального потепления.

Причины

Любая тепловая машина характеризуется величиной КПД, показывающей отношение полезной работы к затраченной энергии. КПД на современных АЭС составляет примерно 30-35 %, а на ТЭЦ 35-40 %. Это означает, что большая часть тепловой энергии (60-70 %) выбрасывается в окружающую среду.Транспорт, работающий на ДВС, и потребляющий основную часть продуктов нефти, также вносит большой вклад в тепловое загрязнение.

В конечном итоге вся энергия от ископаемых углеводородов (нефть, уголь, газ, торф) и урана превращается в тепло, вызывая тепловое загрязнение атмосферы и водных ресурсов.

Что такое тепловое загрязнение?

Тепловое загрязнение – это опасное для жизни изменение температуры в биосфере. В основном, оно связано с выбросом излишков тепла в воздух и водоемы. Стрессовое повышение температуры в ареале обитания животных и растений вызывает деградацию органической жизни. Главная причина «теплового удара» по природе – деятельность человека.

Все живое на планете обогревается от Солнца, только людям чистой солнечной энергии оказалось мало. Для удовлетворения растущих потребностей человечество использует полезные ископаемые: уголь, нефть, газ, уран. Коэффициент полезного действия при их сжигании не превышает 30-40%. Это значит, что человек использует меньше половины получаемой энергии, а 60-70% тепла выбрасывается в окружающую среду, которая совсем не нуждается в обогреве.

Добытая людьми энергия составляет лишь 0,005% солнечного тепла, поэтому глобальных изменений на планете тепловое загрязнение пока не вызывает. Однако его концентрация в промышленных территориях приводит к нарушениям климата локального масштаба, обедняет жизнь в прилежащих водоемах и на суше.

Источники

Существует два основных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный. Естественный — это вулканы, лесные пожары, пыльные бури, выветривание, процессы разложения растений и животных. Источником антропогенного загрязнения атмосферы различными веществами являются теплоэнергетика, нефтегазопереработка, промышленность, транспорт и др. По мнению специалистов, в результате деятельности человека в атмосферу Земли ежегодно поступает 25,5 миллиардов тонн оксидов углерода, 190 миллионов тонн оксидов серы, 65 миллионов тонн оксидов азота, 1,4 миллиона тонн хлорфторуглеродов. Половина всех выбросов в атмосферу приходится на предприятия таких отраслей промышленности, как энергетика 24,8% и металлургия 26,2%.

В последние годы наибольшее количество вредных веществ в атмосферу выбрасывается с выхлопными газами автомобилей, причём их доля постоянно возрастает.

В промышленных центрах и крупных городах атмосфера подвергается тепловому загрязнению в связи с тем, что в атмосферу поступают вещества с более высокой температурой, чем окружающий воздух. Температура выбросов обычно выше средней многолетней температуры приземного слоя воздуха. Из труб промышленных предприятий, выхлопных труб двигателей внутреннего сгорания, при отоплении домов, лесных пожарах выделяются вещества, нагретые до 60 градусов Цельсия и более

Источникам теплового загрязнения почв в пределах городских территорий служат :

Подземные газоходы промышленных предприятий металлургического производства (140-160°C)

Теплотрассы(50-150°C)

Сборные коллекторы

Коммуникационные туннели(35-40°C)

Туннели метро и другие подземные сооружения(18-25 °C)

Искусственное промораживание грунтов при строительстве в сложных гидрогеологических условиях приводит к формированию временных криозон (от -10 до -26 °C ) шириной до нескольких метров.

температуры над фоновой на 6-10 градусов Цельсия.

Последствия

Тепловое загрязнение является причиной создания тепловых островов, местной (искусственной) инверсии температур над источником, что приводит к развитию микроциркуляций атмосферы, изменению микроклимата и усложнению механизма переноса загрязнений.

Возникают проблемы в реках и прибрежных океанических водах. Обычно такое загрязнение связано с использованием природных вод в качестве охлаждающих агентов в промышленных процессах, например на электростанциях. Вода, возвращаемая в водоемы предприятиями, теплее исходной и, следовательно, содержит меньше растворенного кислорода. Одновременно нагревание среды увеличивает интенсивность метаболизма её обитателей, а, значит, их потребность в кислороде. Если температура сбрасываемой воды незначительно отличается от температуры воды в водоеме, то никаких изменений биотического компонента экосистемы может не произойти. Если же температура повышается существенно, то в биоте могут произойти серьёзные изменения. Например, для проходных рыб типа лосося бедные кислородом участки рек становятся непреодолимыми препятствиями, и связь этих видов с нерестилищами прерывается.

Меняются физические свойства воды, что неблагоприятно влияет на обитателей водоемов. Основным фактором ухудшения её качества является снижение растворимости кислорода, которая уменьшается на одну треть при температуре 30С, вызывая эвтрофикацию водоёмов и их видовой состав.

Происходит увеличение температуры подземных вод против фоновых значений. Тепловому загрязнению сопутствуют, как правило, уменьшение содержания кислорода в воде, изменение её химического и газового состава, цветение воды и увеличение содержания в воде микроорганизмов. Тепловое загрязнение подземных вод обусловливается как поступлением в водоносные горизонты нагретых сточных вод с поверхности, так и внедрением вод нижележащих горизонтов вследствие затрубных перетоков.

Выбросы тепла в окружающую среду в центрах крупных городов приводят к повышению температуры воздуха на 2-3 С по сравнению с периферией.

Тепловые загрязнения среды обитания возникают в местах использования различных энергоносителей. Наиболее значительными источниками теплового загрязнения среды являются ТЭС и АЭС, а в последнее десятилетие еще и дата-центры сетевых гигантов Google, и других, а также гигантские майнинговые фермы. Основная доля тепловых сбросов ТЭС и АЭС приходится на системы конденсации отработавшего пара турбин. Потребление воды в системе конденсации пара на ТЭС составляет до 150 л / (кВт ч), что объясняется ограничением нагрева охлаждающей воды на величину не более 10 С. При этом нагрев воды в естественных водоемах, куда сбрасывается теплота, не должен превышать 5 зимой и 3 С летом.

Меры по защите от теплового загрязнения

Больше всего от теплового загрязнения страдают водоемы, поэтому экологические службы многих стран выработали рекомендации по соблюдению температурного режима в реках, озерах, акваториях морей.

• В западных странах температура воды не должна повышаться больше, чем на 3° от естественного фона; в озерах США воду можно нагревать не выше, чем на 1,6°, а в морях – на 0, 8°.
• В России допустимо термическое изменений воды в реках и озерах не больше, чем на 3°. Для рек, которые посещают лососевые, температура воды не должна подниматься в летние месяцы выше 20°С.

Второе направление по защите от термального загрязнения – использование нагретой воды в хозяйственных целях:

• для орошения полей;
• для обогрева теплиц;
• для освобождения ото льда водоемов;
• для образования искусственных прудов и разведения теплолюбивых рыб.

Ученые и хозяйственники ищут все новые сферы использования избыточного тепла.

Критика

Саймон Купер (Simon Kuper) в 2011 г. в связи с конференцией ООН по изменению климата в Дурбане писал, что явно отсутствующая при этом готовность к действиям мирового сообщества едва ли связана с немногочисленными голосами климатических скептиков. Было бы большой ошибкой полагать, что политические решения, в том числе и связанные с отношением к изменению климата, действительно связаны с научными представлениями об этом феномене.

Купер ссылается на тезис Даниэля Заревица (Daniel Sarewitz), согласно которому политические интересы и желания преобразований по ряду экологических вопросов в 1970-е гг. были намного более сильными, чем имевшиеся в то время научные данные по соответствующим вопросам по сравнению с тем, что мы знаем о них сегодня. Это же касалось и климатической политики: здесь налицо были не столько научные исследования, сколько политические интересы. Именно поэтому политические конфликты интересов в то время должны были быть вынесены на общественное обсуждение.

По мнению социолога Мэтью Нисбета (Matthew Nisbet), отношение к климатической политике и к изменению климата в США превратилось, подобно отношению к налоговой политике, праву на ношение оружия и законодательству об абортах, в политический и социальный маркер. Майк Халм (Mike Hulme) также связывает отношение к климатическим изменениям и климатический скептицизм не столько с наукой, сколько с различным мировоззрением и убеждениями, в связи с чем возможность убедить противную сторону в таких спорах ограничена.

Купер подчёркивает, что едва ли сторонники теории управляемого человеком изменения климата численно превышают скептиков. Существенным фактором глобального бездействия по климатическим вопросам является недостаток у большинства готовности к действиям.

Как предотвратить тепловое загрязнение?

Для того, чтобы тепловое загрязнение не стало глобальной проблемой, человечество должно совершить постепенный переход с использования ископаемого топлива на альтернативные источники энергии: солнечную радиацию, энергию ветра и воды.

Уже сегодня тепловое загрязнение от ТЭС можно уменьшить, если вместо паровых турбин использовать магнитогидродинамический метод преобразования тепла в электричество. Экологам и биологам предстоит рассчитать границы, в которых человеческое вмешательство не принесет вреда биосфере.

Примечания

Эта страница в последний раз была отредактирована 26 апреля 2019 в 07:38.

Контроль температурного режима водоемов

Для того, чтобы сохранить температуру води в реках и озерах на естественном уровне, персонал ТЭС и АЭС использует специальные приспособления.

• Охладительные бассейны – искусственные резервуары, в которые поступает нагретая вода. Здесь её температура понижается за счет испарения – и она снова поступает в систему охлаждения турбин.
• Градирни – высокие резервуары для охлаждения воды. Их преимущество в том, что они занимают меньше места, чем охладительные бассейны. Охлажденная вода вновь поступает на промышленный объект.
• Когенерация – использование нагретой воды для отопления жилых помещений.

Тепловое загрязнение – сравнительно молодая экологическая проблема, решить которую могут совместные усилия ученых, хозяева промышленных предприятий, политики и государственные деятели. Важно не допустить, чтобы тепловое загрязнение из локальной проблемы приобрело глобальные масштабы.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...

Читайте также:

Геноцид — виды, наказание, примеры и кон... Гидротехническое сооружение, определение... Игнатиус Руфус: в общих чертах... Град, определение и о том как он формиру...