Toplinsko onečišćenje odnosi se na pojave u kojima se toplina oslobađa u vodena tijela ili u atmosferski zrak. Istodobno, temperatura raste mnogo više od prosječne norme. Toplinsko onečišćenje prirode povezano je s ljudskim aktivnostima i emisijom stakleničkih plinova, koji su glavni uzrok globalnog zatopljenja.
Izvori toplinskog onečišćenja atmosfere
Postoje dvije grupe izvora:
- prirodno - to su šumski požari, vulkani, prašne oluje, suhi vjetrovi, procesi razgradnje živih i biljnih organizama;
- antropogeni su prerada nafte i plina, industrijska djelatnost, termoenergetika, nuklearna energija, transport.
Svake godine oko 25 milijardi tona ugljičnog monoksida, 190 milijuna tona sumpornog oksida, 60 milijuna tona dušikovog oksida uđe u Zemljinu atmosferu kao rezultat ljudskih aktivnosti. Polovica svega ovog otpada dodaje se kao rezultat aktivnosti energetske industrije, industrije i metalurgije.
Emisije ispušnih plinova automobila porasle su posljednjih godina.
Posljedice
U metropolitanskim gradovima s velikim industrijskim poduzećima, atmosferski zrak doživljava najjače toplinsko onečišćenje. Prima tvari koje imaju višu temperaturu od zračnog sloja okolne površine. Temperatura industrijskih emisija uvijek je viša od prosječnog površinskog sloja zraka. Na primjer, tijekom šumskih požara, iz ispušnih cijevi automobila, iz cijevi industrijskih poduzeća, prilikom grijanja kuća, oslobađaju se tokovi toplog zraka s raznim nečistoćama. Temperatura takvog toka je približno 50-60 ºS. Ovaj sloj podiže prosječnu godišnju temperaturu u gradu za šest do sedam stupnjeva. U gradovima i iznad njih nastaju "otoci topline", što dovodi do povećanja naoblake, uz povećanje količine oborina i povećanje vlažnosti zraka. Kada se produkti izgaranja dodaju vlažnom zraku, nastaje vlažni smog (poput Londonskog smoga). Ekolozi kažu da je u posljednjih 20 godina prosječna temperatura troposfere porasla za 0,7º C.
Izvori termalnog onečišćenja tla
Izvori termičkog onečišćenja tla u velikim gradovima i industrijskim centrima su:
- plinske cijevi metalurških poduzeća, temperatura doseže 140-150ºS;
- grijanje, temperatura oko 60-160ºS;
- komunikacijske slavine, temperatura 40-50º C.
Posljedice toplinskog utjecaja na pokrov tla
Plinske cijevi, grijanje i komunikacijski izlazi povećavaju temperaturu tla za nekoliko stupnjeva, što je negativnoutječe na tlo. Zimi to dovodi do topljenja snijega i, kao rezultat, smrzavanja površinskih slojeva tla, a ljeti se događa suprotan proces, gornji sloj tla se zagrijava i suši. Pokrivač tla usko je povezan s vegetacijom i živim mikroorganizmima koji žive u njemu. Promjena njegovog sastava negativno utječe na njihov život.
Izvori toplinskog onečišćenja hidroloških objekata
Toplinsko onečišćenje vodnih tijela i obalnih morskih područja nastaje kao rezultat ispuštanja otpadnih voda u vodena tijela od strane nuklearnih i termoelektrana, industrijskih poduzeća.
Učinci ispuštanja otpadnih voda
Ispuštanje kanalizacije dovodi do povećanja temperature vode u rezervoarima za 6-7 ºS, područje takvih toplih mjesta može doseći i do 30-40 km2.
Topli slojevi vode stvaraju svojevrsni film na površini vodene mase, koji onemogućuje prirodnu izmjenu vode (površinske vode se ne miješaju s pridnenim vodama), smanjuje se količina kisika i potreba organizama za povećava se, dok se broj vrsta algi povećava.
Najveći stupanj onečišćenja termalne vode provode elektrane. Voda se koristi za hlađenje turbina NEK i plinskog kondenzata u TE. Voda koju koriste elektrane zagrijava se za oko 7-8 ºS, nakon čega se ispušta u obližnja vodena tijela.
Povećanje temperature vode u akumulacijama negativno utječe na žive organizme. Za svaku od njih postoji temperaturni optimum na kojem se stanovništvo osjećaizvrsno. U prirodnom okruženju, uz polagano povećanje ili smanjenje temperature, živi se organizmi postupno prilagođavaju promjenama, ali ako temperatura naglo poraste (na primjer, s velikom količinom otpadnih voda iz industrijskih poduzeća), tada organizmi nemaju vremena aklimatizirati. Dobivaju toplinski šok, zbog čega mogu umrijeti. Ovo je jedan od najnegativnijih učinaka toplinskog onečišćenja na vodeni svijet.
Ali mogu postojati i druge, štetnije posljedice. Na primjer, učinak onečišćenja termalne vode na metabolizam. S povećanjem temperature u organizmima, brzina metabolizma se povećava, a potreba za kisikom se povećava. Ali kako temperatura vode raste, sadržaj kisika u njoj se smanjuje. Njegov nedostatak dovodi do smrti mnogih vrsta vodenih živih organizama. Gotovo 100% uništenje ribe i beskralježnjaka uzrokuje porast temperature vode za nekoliko stupnjeva ljeti. Promjenom temperaturnog režima mijenja se i ponašanje riba, remeti se prirodna migracija i dolazi do preranog mrijesta.
Dakle, povećanje temperature vode može promijeniti strukturu vrsta vodenih tijela. Mnoge vrste riba ili napuste ova područja ili uginu. Alge karakteristične za ova mjesta zamjenjuju se vrstama koje vole toplinu.
Ako zajedno s toplom vodom, organske i mineralne tvari (kućna kanalizacija, mineralna gnojiva isprana s polja) uđu u rezervoare, dolazi do oštrog razmnožavanja algi, one počinju stvaratigusta masa, prekrivaju se. Kao rezultat, dolazi do njihove smrti i propadanja, što dovodi do pošasti svih živih organizama u akumulaciji.
Terminsko onečišćenje vodnih tijela termoelektranama je opasno. Oni generiraju energiju pomoću turbina, ispušni plinovi se moraju s vremena na vrijeme hladiti. Potrošena voda se ispušta u rezervoare. Kod velikih termoelektrana ta količina doseže 90 m3. To znači da kontinuirani topli tok ulazi u rezervoar.
Šteta od onečišćenja vodenih ekosustava
Sve posljedice toplinskog onečišćenja vodnih tijela uzrokuju katastrofalnu štetu živim organizmima i mijenjaju stanište same osobe. Šteta uzrokovana zagađenjem:
- estetski (izgled krajolika je narušen);
- ekonomski (sanacija zagađenja, izumiranje mnogih vrsta riba);
- ekološki (uništene su vrste vodene vegetacije i živih organizama).
Količina tople vode koju ispuštaju elektrane stalno raste, stoga će i temperatura vodenih tijela rasti. U mnogim će rijekama, prema ekolozima, porasti za 3-4 °C. Ovaj proces je već u tijeku. Na primjer, u nekim rijekama u Americi, pregrijavanje vode je oko 10-15 °S, u Engleskoj - 7-10 °S, u Francuskoj - 5 °S.
Termičko onečišćenje
Toplinsko onečišćenje (toplinsko fizičko onečišćenje) je oblik koji nastaje kao rezultat povećanja temperature okoline. Njegovi uzroci su industrijske i vojne emisije zagrijanog zraka, veliki požari.
Toplinsko onečišćenje okoliša povezano je s radom poduzeća kemijske, celulozne i papirne, metalurške, drvoprerađivačke industrije, termoelektrana i nuklearnih elektrana, kojima su potrebne velike količine vode za hlađenje opreme.
Promet je snažan zagađivač okoliša. Oko 80% svih godišnjih emisija dolazi od automobila. Mnoge štetne tvari raspršene su na značajnim udaljenostima od izvora onečišćenja.
Pri sagorijevanju plina u termoelektranama, osim kemijskog djelovanja na atmosferu, dolazi i do toplinskog onečišćenja. Osim toga, u radijusu od približno 4 km od baklje, mnoge biljke su u depresivnom stanju, a u radijusu od 100 metara vegetacijski pokrivač umire.
Svake godine u Rusiji nastane oko 80 milijuna tona raznog industrijskog i kućnog otpada koji je izvor onečišćenja pokrova tla, vegetacije, podzemnih i površinskih voda te atmosferskog zraka. Osim toga, izvor su zračenja i toplinskog onečišćenja prirodnih objekata.
Kopnene vode onečišćene su raznim kemijskim otpadom koji tamo dospijeva kada se mineralna gnojiva, pesticidi ispiru s tla, kanalizacijom i industrijskim otpadnim vodama. U akumulacijama dolazi do toplinskog i bakterijskog onečišćenja, mnoge vrste biljaka i životinja umiru.
Svako ispuštanje topline u prirodni okoliš dovodi do promjene temperature njegovih komponenti, posebno nižih slojeva atmosfere,tlo i objekti hidrosfere.
Prema ekolozima, toplinske emisije u okoliš još ne mogu utjecati na ravnotežu planeta, ali imaju značajan utjecaj na određeno područje. Primjerice, temperatura zraka u velikim gradovima obično je nešto viša nego izvan grada, toplinski režim rijeka ili jezera se mijenja kada se u njih ispuštaju otpadne vode iz termoelektrana. Vrsni sastav stanovnika ovih prostora se mijenja. Svaka vrsta ima svoj temperaturni raspon u kojem se vrsta može prilagoditi. Na primjer, pastrva može preživjeti u toploj vodi, ali se ne može razmnožavati.
Dakle, toplinska pražnjenja također utječu na biosferu, iako to nije na planetarnoj skali, ali je vidljivo i za ljude.
Temperaturno onečišćenje zemljišnog pokrova prepuna je činjenice da postoji bliska interakcija sa životinjama, vegetacijom i mikrobnim organizmima. S povećanjem temperature tla, vegetacijski pokrivač mijenja se u termofilnije vrste, mnogi mikroorganizmi umiru, nesposobni se prilagoditi novim uvjetima.
Toplinsko onečišćenje podzemnih voda nastaje kao rezultat otjecanja koji ulazi u vodonosnike. To negativno utječe na kvalitetu vode, njezin kemijski sastav i toplinske uvjete.
Toplinsko onečišćenje okoliša pogoršava uvjete života i ljudske djelatnosti. U gradovima, s povišenim temperaturama u kombinaciji s visokom vlagom, ljudi imaju česte glavobolje, opću slabost, konjske utrke.krvni tlak. Visoka vlažnost dovodi do korozije metala, oštećenja kanalizacije, toplinskih cijevi, plinovoda i tako dalje.
Posljedice onečišćenja okoliša
Možete navesti sve posljedice toplinskog onečišćenja okoliša i istaknuti glavne probleme koje je potrebno riješiti:
1. U većim gradovima nastaju toplinski otoci.
2. Nastaje smog, povećava se vlažnost zraka i stvara trajna naoblaka u megagradovima.
3. Problemi nastaju u rijekama, jezerima i obalnim područjima mora i oceana. Zbog porasta temperature narušena je ekološka ravnoteža, mnoge vrste riba i vodenih biljaka umiru.
4. Kemijska i fizikalna svojstva vode se mijenjaju. Postaje neupotrebljiv čak i nakon čišćenja.
5. Živi organizmi vodenih tijela umiru ili su u depresivnom stanju.
6. Temperatura podzemne vode raste.
7. Struktura tla i njegov sastav su poremećeni, vegetacija i mikroorganizmi koji žive u njemu su potisnuti ili uništeni.
Termičko onečišćenje. Prevencija i mjere za sprječavanje
Glavna mjera za sprječavanje toplinskog onečišćenja okoliša je postupno napuštanje korištenja goriva, potpuni prijelaz na alternativne obnovljive izvore energije: solarnu, vjetar i hidroenergiju.
Za zaštitu vodenih površina od termičkog onečišćenja u sustavu hlađenja turbine potrebno je izgraditi rezervoare - hladnjake iz kojih voda nakon hlađenjamože se ponovno koristiti u sustavu hlađenja.
Posljednjih desetljeća inženjeri pokušavaju eliminirati parnu turbinu u termoelektranama, koristeći magnetohidrodinamičku metodu pretvaranja toplinske energije u električnu energiju. Time se značajno smanjuje toplinsko onečišćenje okolnog područja i vodenih tijela.
Biolozi nastoje identificirati granice stabilnosti biosfere kao cjeline i pojedinih vrsta živih organizama, kao i granice ravnoteže bioloških sustava.
Ekolozi zauzvrat proučavaju stupanj utjecaja ljudske ekonomske aktivnosti na prirodne procese u okolišu i traže načine za sprječavanje negativnog utjecaja.
Zaštitite okoliš od toplinskog onečišćenja
Uobičajeno je dijeliti toplinsko onečišćenje na planetarno i lokalno. Na planetarnoj razini onečišćenje nije jako veliko i iznosi samo 0,018% sunčevog zračenja koje ulazi u planet, odnosno unutar jednog postotka. No, toplinsko onečišćenje ima snažan utjecaj na prirodu na lokalnoj razini. Kako bi se regulirao ovaj utjecaj u većini industrijaliziranih zemalja, uvedene su granice (ograničenja) toplinskog onečišćenja.
U pravilu se postavlja granica za režim vodnih tijela, budući da su mora, jezera i rijeke u velikoj mjeri pate od termičkog onečišćenja i primaju njegov glavni dio.
U europskim zemljama, vodena tijela ne bi se trebala zagrijati za više od 3 °C od svoje prirodne temperature.
U SAD-u zagrijavanje vode u rijekama ne smije biti bjelje od 3 °S, u jezerima - 1,6 °S, u vodama mora i oceana - 0,8 °S.
BU Rusiji temperatura vode u akumulacijama ne bi trebala porasti za više od 3 °C u odnosu na prosječnu temperaturu najtoplijeg mjeseca. U akumulacijama u kojima živi losos i druge hladnoljubive vrste riba, temperatura se ne može povećati za više od 5 °C, ljeti ne više od 20 °C, zimi - 5 °C.
Rasmjer toplinskog onečišćenja u blizini velikih industrijskih centara prilično je značajan. Tako se, na primjer, iz industrijskog središta s populacijom od 2 milijuna ljudi, iz nuklearne elektrane i rafinerije nafte, toplinsko onečišćenje širi 120 km dalje i 1 km u visinu.
Ekolozi predlažu korištenje toplinskog otpada za potrebe kućanstva, na primjer:
- za navodnjavanje poljoprivrednog zemljišta;
- u industriji staklenika;
- za održavanje sjevernih voda u stanju bez leda;
- za destilaciju teških proizvoda naftne industrije i loživog ulja;
- za uzgoj vrsta riba koje vole toplinu;
- za izgradnju umjetnih ribnjaka grijanih zimi za divlje vodene ptice.
Na planetarnoj razini, toplinsko onečišćenje prirodnog okoliša neizravno utječe na globalno zatopljenje. Emisije stakleničkih plinova iz industrije ne povećavaju izravno temperature, već ih povećavaju efektom staklenika.
Kako bi riješilo probleme okoliša i spriječilo ih u budućnosti, čovječanstvo mora riješiti niz globalnih problema i usmjeriti sve napore na smanjenje onečišćenja zraka, toplinskihzagađenje planeta.
