что относится к основным источникам теплового загрязнения окружающей среды

Тепловое загрязнение

Тепловое загрязнение представляет собой разновидность физического загрязнения окружающей среды. Оно характеризуется повышением температурного уровня, превышающий естественный природный уровень. Оказывает пагубное воздействие на всю экосистему.

Источники возникновения

В результате урбанизации многих территории сформировалась «тепловая шапка», которая имеет куполообразный вид. Основными источниками этого вида загрязнения связаны с выбросами в атмосферу воздуха, нагретого до больших температур. Также выбросы в водоприемники горячих сточных вод пагубно влияют на гидросферу. Серьезность теплового загрязнения связана с появлением парникового эффекта.

Виды воздействий

Воздействие теплового загрязнения распространяется на гидросферу, атмосферу и литосферу. Рассмотрим каждый из них подробнее:

Воздействие на гидросферу

Деятельность всех электростанций завязана на использовании сточных вод для того, чтобы охладить в них конденсаторы и турбины. В воду также попадает горячая жидкость из предприятий. По этим причинам температура воды может подниматься в среднем на 8 градусов по Цельсию.

Воздействие на атмосферу

Функционирование крупных промышленных комплексов оказало значительное воздействие на состояние атмосферы. Наибольшее влияние оказывают предприятия, связанные с энергетикой, металлургией, нефтепереработкой и транспортом. В результате их деятельности в атмосферу попадают газы, которые прогреваются до 120 градусов по Цельсию. В результате чего воздух становится горячее, а растительность и жизнь близ этих районов сильно угнетена.

Воздействие на почвы

Основной причиной повышения температурного уровня земли является развития подземной коммуникационной системы промышленных предприятий и домов.

Необходимо проводить тщательную работу по сокращению негативного воздействия производственных предприятий, поскольку их воздействие приводит к нарушению всей экосистемы.

Антропогенное влияние на окружающую среду

Загрязнение гидросферы приводит к полной деградации подводных животных. Поскольку с увеличением температурного режима уменьшается насыщенность воды кислородом. В теплой воде кислород растворяется в очень маленьких дозах и довольно медленно. Также в результате выбросов промышленных предприятий в воде накапливается большое количество углекислого газа и сероводорода. Такие условия провоцируют рост сине-зеленых водорослей, которые связаны с цветением вод. Их деятельность также подавляют развитие полезных зеленых водорослей, которыми питаются планктоны. Больше всего в условиях повышенной температуры страдают рыбы, поскольку им крайне сложно приспособиться к этой среде.

Загрязнение атмосферы привело к развитию тепловых островов, где усиливается образование облаков, движение воздуха происходит вертикально, учащаются осадки и повышается влажность. Локальное колебания климата является одним из признаков теплового загрязнения.

Загрязнение литосферы приводит к быстрому развитию теплолюбивых видов растений, которые подавляют все остальные виды, не приспособленные к резким перепадам температур. Под негативным воздействием теплового загрязнения оказывается жизнь в лугах, лесах и окрестностях городов. Сильно падает урожайность сельскохозяйственных угодий.

Влияние тепловых двигателей на окружающую среду

Источник

Тепловое загрязнение окружающей среды: источники и последствия

Для всех обитателей Земли человек – самый неудобный и опасный сосед. Его хозяйственная деятельность сопровождается физическим загрязнением биосферы: шумом, вибрацией, излучением различной частоты. Растительный и животный мир в таких условиях деградирует и вымирает. Немалую роль в этом играет тепловое загрязнение – неестественное повышение температуры воды и воздуха в промышленных районах.

Миллиарды лишних килокалорий, выброшенных человеком на ветер, угнетают все живое вокруг, негативно влияют на экосистему регионов.

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 теплового загрязнения

Тепловое загрязнение распространяется на гидросферу, атмосферу, литосферу.

Источники теплового загрязнения гидросферы

Температурный режим водоемов осложняет работа ТЭС и АЭС. Тепловые и атомные электростанции берут из близлежащих рек и озер воду для охлаждения конденсаторов и турбин, а нагретую жидкость сбрасывают назад с температурой на 8-12° выше обычной.

При производстве 1 кВт•ч электроэнергии в окружающую среду от ТЭЦ поступает 135 ккал, а от АЭС – 1900 ккал лишнего тепла. В связи с этим, средняя температура в водоемах повышается на 5-12°, что оказывает негативное влияние на живые организмы.

Тепловое загрязнение атмосферы

В повышение температурного режима атмосферы вносят свою лепту все промышленные предприятия, но основная нагрузка падает на предприятия энергетики, металлургические, нефтеперерабатывающие комбинаты и транспорт.

Трубы заводов, тепловые двигатели автомобилей загрязняют атмосферу горячими газами с температурой 60-120° – воздух возле них нагревается на 6-7° выше обычного, из-за чего в радиусе 50-100 м от «горячих» труб и факелов наблюдается угнетение растительности и ухудшение условий жизни.

Химический состав выброшенных в атмосферу веществ: углекислого газа, метана, фтор углеродов – способствует образованию парникового эффекта. Газы пропускают ультрафиолетовые солнечные лучи, идущие к поверхности земли, но задерживают инфракрасное излучение тепла в обратном направлении.

В итоге тепловое загрязнение атмосферы над промышленными городами-миллионниками распространяется на высоту до 1 км в радиусе 50-80 км.

Тепловое загрязнение почв

Источниками повышения температуры верхних слоев земли и грунтовых вод служат коммуникационные системы промышленных предприятий и жилых домов:

Нагретые подземные сооружения повышают температуру грунта на 2-4°. Зимой это приводит к подтягиванию снега, его поверхностный слой просачивается, а верхний слой почвы вымерзает. Летом прогревание грунта приводит к высыханию верхнего слоя земли, снижению плодородности почвы.

Влияние теплового загрязнения на окружающую среду

Выброс избыточного тепла в водоемы, атмосферу, в подземные слои постепенно изменяет условия жизнедеятельности растений и животных.

Гидросфера

Тепловое загрязнение гидросферы может привести к полному изменению экосистемы подводного мира, которая будет меняться в сторону упрощения и обеднения.

Рост средней температуры воды уменьшает содержание в ней кислорода. Дело в том, что растворение газов в воде сопровождается выделением тепла. Теплая вода не в состоянии растворить большое количество кислорода – она быстро насыщается и процесс растворения прекращается. Вместе с этим повышается содержание углекислого газа и сероводорода.

Водная среда с повышенной температурой, бедная кислородом, но обогащенная углекислотой и сероводородом – оптимальна для бурного развития сине-зелёных водорослей (цианобактерий). Они являются главными провокаторами цветения воды, вызывают массовую гибель рыб и отравление человека. Кроме того, сине-зеленые водоросли подавляют развитие зеленых водорослей – а они составляют основу питания планктона.

Повышение температурного режима водной среды изменяет количество зообентоса – личинок, моллюсков, рачков и других донных организмов. При температуре воды на дне водоема выше 7,2-7,7° некоторые из них теряют способность быстро размножаться: у одних видов в потомстве появляются одни самки, у других видов в таких условиях задерживается икрометание. Снижение же популяций зообентоса создает трудности с питанием рыб.

При температурном загрязнении в стрессовые условия попадают и рыбы. Чем ценнее порода рыб, тем труднее ей приспособиться и выжить в среде с повышенной температурой:

Форель может приспособиться к существованию в излишне теплом водоеме, но размножаться в нем эта рыба не будет. В третьих, потепление воды создает благоприятные условия для размножения малоценных в промысловом отношении рыб (плотва, окунь, карась)увеличение их численности создает трудности с питанием лососёвых, сиговых, карповых и других ценных пород.

Большое значение имеет скорость и диапазон термального загрязнения. При незначительном и постепенном повышении температуры воды в водоеме, его обитатели имеют возможность приспособиться к существованию в новых условиях. Экологические службы рекомендуют держать температуру рек в водоемах не выше 15° зимой и 21-26° летом.

При сильном и быстром изменении термального режима (больше, чем на 5-6°) начнется резкое уменьшение ценных пород рыб. А при резком скачке температур (с 25° до 35°, например) водные организмы получают термальный шок и гибнут в массовом порядке.

Атмосфера

В мегаполисах концентрируются источники теплового загрязнения: промышленные предприятия, каменные постройки, аккумулирующие солнечную энергию. Это приводит к формированию тепловых куполов над большими городами – воздух в них прогрет на 1-4° выше, чем в окружающей естественной среде.

Локальное изменение климата в больших городах – один из примеров теплового загрязнения атмосферы.

Литосфера

В больших городах подвергается тепловому загрязнению и почвенный слой. Сильно нагретый или промороженный грунт является средой обитания растений и живых организмов. Температурные аномалии грунта в окрестностях мегаполисов достигают 6-10°: начинается бурный рост теплолюбивых видов растений, которые заглушают остальные виды растений, не успевших приспособиться к новому термальному режиму.

Изменение температуры почвы и грунтовых вод угнетает жизнь на лугах и в лесных массивах в окрестностях городов, снижает продуктивность с/х угодий. Свою лепту в ухудшение природной среды вносят повреждения газо- и теплопроводов.

Последствия

Тепловое загрязнение относится к воздействиям, которые изменяют физические характеристики среды обитания растений, животных, человека.

Последствия теплового загрязнения наносят обществу экономический, эстетический, экологический ущерб. Снижается добыча ценных пород рыб, деградируют ландшафты, исчезают с лица земли уникальные экосистемы.

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.

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

Ученые и хозяйственники ищут все новые сферы использования избыточного тепла.

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 ТЭЦ 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.

Контроль температурного режима водоемов

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

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.

Плюсы и минусы геотермальной энергетики

Загрязнение гидросферы: виды и пути решения проблемы

Влияние загрязнения атмосферы на здоровье человека и окружающую среду

Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии

Альтернативная энергетика и экология: виды и пути развития

В чем опасность теплового загрязнения воды?

Причины возникновения экологических проблем в больших городах

Что относится к химическим и естественным источникам загрязнения гидросферы?

Виды, причины, последствия и борьба с эрозией почвы

С чем связано и чем опасно загрязнение почвы тяжелыми металлами

Определение степени загрязнения воды: прямые и косвенные показатели

Источник

Тепловое загрязнение окружающей среды

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.

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

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.

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.

В городах загрязнение атмосферы чревато возникновением «острова теплоты». Они способствуют появлению плотной облачности, повышению влажности и выпадению осадков в городе.

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.

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:

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.

Источник

СОДЕРЖАНИЕ

Источники и контроль теплового загрязнения

Промышленные сточные воды

Подогрев воды из этих источников можно контролировать с помощью:

Температуру можно измерять с помощью методов дистанционного зондирования для постоянного мониторинга загрязнения растений. Это помогает количественно оценить конкретные эффекты каждого растения и позволяет более строго регулировать тепловое загрязнение.

Преобразование установок с прямоточного охлаждения в системы с замкнутым контуром может значительно снизить выделяемое тепловое загрязнение. Эти системы выпускают воду с температурой, более сопоставимой с температурой окружающей среды.

Водохранилища

По мере того, как вода расслаивается внутри искусственных плотин, температура на дне резко падает. Многие плотины построены для выпуска этой холодной воды снизу в естественные системы. Это можно смягчить, спроектировав плотину для сброса более теплых поверхностных вод вместо более холодной воды на дне водохранилища.

Городской сток

Водосборные бассейны (ливневые пруды), как правило, менее эффективны в снижении температуры стока, поскольку вода может нагреваться солнцем перед сбросом в принимающий поток.

Эффекты

Эффекты теплой воды

Высокая температура ограничивает рассеивание кислорода в более глубокие воды, способствуя анаэробным условиям. Это может привести к увеличению уровня бактерий при наличии достаточного количества пищи. Многие водные виды не могут размножаться при повышенных температурах.

Холодная вода

Тепловой удар

Когда электростанция впервые открывается или останавливается для ремонта или по другим причинам, рыба и другие организмы, адаптированные к определенному диапазону температур, могут быть убиты резким изменением температуры воды, повышением или понижением, известным как «тепловой шок».

Биогеохимические эффекты

Эффекты нагрева воды, в отличие от эффектов охлаждения воды, были наиболее изучены с точки зрения биогеохимических эффектов. Большая часть этих исследований посвящена долгосрочному воздействию атомных электростанций на озера после демонтажа атомной электростанции. В целом, существует поддержка теплового загрязнения, ведущего к повышению температуры воды. Когда электростанции работают, кратковременное повышение температуры воды коррелирует с потребностями в электроэнергии, при этом в зимние месяцы выделяется больше охлаждающей воды. Также было замечено, что потепление воды сохраняется в системах в течение длительных периодов времени, даже после того, как растения были удалены.

Когда теплая вода от экспортной охлаждающей жидкости электростанции поступает в системы, она часто смешивается, что приводит к общему повышению температуры воды во всем водоеме, включая более холодную воду. В частности, в озерах и подобных водоемах стратификация приводит к различным сезонным эффектам. Летом было замечено, что тепловое загрязнение приводит к более значительному повышению температуры воды на глубине, чем поверхностная вода, хотя стратификация все еще существует, в то время как зимой температура поверхностных вод увеличивается. В зимние месяцы расслоение уменьшается из-за теплового загрязнения, часто устраняющего термоклин.

Подобно эффектам, наблюдаемым в водных системах из-за климатического потепления воды в некоторых частях мира, тепловое загрязнение также увеличивает температуру поверхности летом. Это может привести к повышению температуры поверхностных вод, что приведет к выбросам теплого воздуха в атмосферу, повышая температуру воздуха. Поэтому его можно рассматривать как фактор, способствующий глобальному потеплению. Многие экологические последствия будут усугубляться также изменением климата, поскольку температура окружающей среды водоемов повышается.

Пространственные и климатические факторы могут повлиять на степень потепления воды из-за теплового загрязнения. Высокая скорость ветра, как правило, увеличивает воздействие теплового загрязнения. Реки и большие водоемы также имеют тенденцию терять эффект теплового загрязнения по мере их прохождения от источника.

Источник