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 поступает от ТЭС 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.

Вам будет интересно!  Аэробная и анаэробная биологическая очистка сточных вод

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-миллионерами распространяет 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:

  • газовые ходы металлургических заводов с температурой до 150°;
  • подвалы для хранения сжиженного газа;
  • сборные коллекторы;
  • теплотрассы, имеющие температуру 65-160°;
  • жилищные коммуникации с температурой до 60°.

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. Во-первых, в теплой воде ускоряется обмен веществ, требуется больше кислорода – а его количество, как уже было сказано, наоборот уменьшается – крупным рыбам становится все труднее выживать. Во-вторых, острая нехватка кислорода становится препятствием на пути лососевых рыб к местам нереста – они не могут преодолеть участки рек с пониженным содержанием кислорода, поэтому лишаются возможность размножаться.

Вам будет интересно!  Переработка и утилизация бетонных отходов

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. В таких тепловых островах наблюдаются процессы:

  • вертикальное движение воздушных масс;
  • усиленное образование облаков;
  • частое выпадение дождей;
  • повышенная влажность, её сочетание с запыленностью образует смог, подолгу висящий над городами в безветренную погоду.

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.

  • Изменяется климат в промышленных многолюдных районах: тепловые острова, постоянная облачность, смог.
  • Обедняется жизнь в водоемах и морских акваториях, вырождаются ценные промысловые породы рыб.
  • Повышается температура почвы и подземных вод, что приводит к уничтожению многих видов растений и микроорганизмов.
Вам будет интересно!  Промышленная переработка мяса и использование отходов мясной промышленности

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.

  • 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.

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.

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.

 

 

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Adblock
detector