Tepelné znečištění se týká jevů, při kterých se teplo uvolňuje do vodních útvarů nebo do atmosférického vzduchu. Současně teplota stoupá mnohem výše, než je průměrná norma. Tepelné znečištění přírody souvisí s lidskou činností a emisemi skleníkových plynů, které jsou hlavní příčinou globálního oteplování.
Zdroje tepelného znečištění atmosféry
Existují dvě skupiny zdrojů:
- přírodní - to jsou lesní požáry, sopky, prachové bouře, suché větry, procesy rozkladu živých a rostlinných organismů;
- antropogenní jsou zpracování ropy a plynu, průmyslová činnost, tepelná energetika, jaderná energetika, doprava.
Každý rok se do zemské atmosféry v důsledku lidské činnosti dostane asi 25 miliard tun oxidu uhelnatého, 190 milionů tun oxidu síry a 60 milionů tun oxidu dusíku. Polovina tohoto odpadu vzniká v důsledku činností energetického průmyslu, průmyslu a hutnictví.
Emise výfukových plynů automobilů se v posledních letech zvýšily.
Důsledky
V metropolitních městech s velkými průmyslovými podniky zažívá atmosférický vzduch nejsilnější tepelné znečištění. Přijímá látky, které mají vyšší teplotu než vzduchová vrstva okolního povrchu. Teplota průmyslových emisí je vždy vyšší než průměrná povrchová vrstva vzduchu. Například při lesních požárech, z výfuků automobilů, z potrubí průmyslových podniků, při vytápění domů se uvolňují proudy teplého vzduchu s různými nečistotami. Teplota takového proudu je přibližně 50-60 ºС. Tato vrstva zvyšuje průměrnou roční teplotu ve městě o šest až sedm stupňů. Ve městech a nad nimi vznikají „ostrovy tepla“, což vede k nárůstu oblačnosti a zároveň ke zvýšení množství srážek a zvýšení vlhkosti vzduchu. Když jsou produkty spalování přidány do vlhkého vzduchu, vzniká vlhký smog (jako londýnský smog). Ekologové říkají, že za posledních 20 let se průměrná teplota v troposféře zvýšila o 0,7º C.
Zdroje tepelného znečištění půdy
Zdroje tepelného znečištění půdy ve velkých městech a průmyslových centrech jsou:
- plynové potrubí hutních podniků, teplota dosahuje 140-150ºС;
- topení, teplota kolem 60-160ºС;
- komunikační kohoutky, teplota 40-50º C.
Důsledky tepelného vlivu na půdní pokryv
Plynové potrubí, rozvody topení a komunikační výstupy zvyšují teplotu půdy o několik stupňů, což je negativníovlivňuje půdu. V zimě to vede k tání sněhu a v důsledku toho k zamrzání povrchových vrstev půdy a v létě dochází k opačnému procesu, horní vrstva půdy se zahřívá a suší. Půdní pokryv úzce souvisí s vegetací a živými mikroorganismy, které v ní žijí. Změna jeho složení negativně ovlivňuje jejich život.
Zdroje tepelného znečištění hydrologických zařízení
K tepelnému znečištění vodních útvarů a pobřežních mořských oblastí dochází v důsledku vypouštění odpadních vod do vodních útvarů jadernými a tepelnými elektrárnami, průmyslovými podniky.
Účinky vypouštění odpadních vod
Vypouštění splašků vede ke zvýšení teploty vody v nádržích o 6-7ºС, plocha takových teplých míst může dosahovat až 30-40 km2.
Teplé vrstvy vody tvoří na povrchu vodní masy jakýsi film, který brání přirozené výměně vody (povrchové vody se nemísí s vodami spodními), snižuje se množství kyslíku a potřeba organismů zvyšuje se, zatímco počet druhů řas se zvyšuje.
Největší stupeň znečištění termální vody způsobují elektrárny. Voda se používá k chlazení turbín JE a kondenzátu plynu v JE. Voda používaná elektrárnami je ohřívána asi o 7-8 ºС, poté je vypouštěna do okolních vodních ploch.
Zvýšení teploty vody v nádržích má negativní dopad na živé organismy. Pro každý z nich existuje teplotní optimum, na které se obyvatelstvo cítívynikající. V přirozeném prostředí, s pomalým zvyšováním nebo snižováním teploty, se živé organismy postupně přizpůsobují změnám, ale pokud teplota prudce stoupá (například s velkým objemem odpadních vod z průmyslových podniků), pak organismy nemají čas aklimatizovat se. Dostanou tepelný šok, v důsledku čehož mohou zemřít. Toto je jeden z nejnegativnějších účinků tepelného znečištění na vodní život.
Může to mít ale i jiné, škodlivější důsledky. Například vliv znečištění termální vody na metabolismus. S rostoucí teplotou v organismech se zvyšuje rychlost metabolismu a zvyšuje se potřeba kyslíku. Ale jak teplota vody stoupá, obsah kyslíku v ní klesá. Jeho nedostatek vede k úhynu mnoha druhů vodních živých organismů. Téměř 100% likvidace ryb a bezobratlých způsobuje v létě nárůst teploty vody o několik stupňů. Při změně teplotního režimu se mění i chování ryb, je narušena přirozená migrace a dochází k předčasnému tření.
Zvýšení teploty vody tedy může změnit druhovou strukturu vodních útvarů. Mnoho druhů ryb tyto oblasti buď opustí, nebo zemře. Řasy charakteristické pro tato místa jsou nahrazovány teplomilnými druhy.
Pokud se spolu s teplou vodou dostanou do nádrží organické a minerální látky (domácí splašky, minerální hnojiva smytá z polí), dojde k prudkému rozmnožování řas, začnou se tvořithustá hmota, která se navzájem překrývá. V důsledku toho dochází k jejich smrti a rozkladu, což vede k moru všech živých organismů v nádrži.
Tepelné znečištění vodních ploch tepelnými elektrárnami je nebezpečné. Energii vyrábějí pomocí turbín, výfukové plyny se musí čas od času chladit. Použitá voda je vypouštěna do nádrží. U velkých tepelných elektráren toto množství dosahuje 90 m3. To znamená, že do rezervoáru vstupuje nepřetržitý teplý proud.
Škody způsobené znečištěním vodních ekosystémů
Všechny důsledky tepelného znečištění vodních ploch způsobují katastrofální poškození živých organismů a mění životní prostředí samotného člověka. Škody způsobené znečištěním:
- estetický (vzhled krajiny je porušen);
- ekonomické (náprava znečištění, vyhynutí mnoha druhů ryb);
- environmentální (druhy vodní vegetace a živé organismy jsou zničeny).
Objem teplé vody vypouštěné elektrárnami neustále roste, a proto bude stoupat i teplota vodních ploch. V mnoha řekách se podle ekologů zvýší o 3-4 °C. Tento proces již probíhá. Například v některých řekách v Americe je přehřátí vody asi 10-15 °С, v Anglii - 7-10 °С, ve Francii - 5 °С.
Tepelné znečištění
Tepelné znečištění (tepelné fyzikální znečištění) je forma, ke které dochází v důsledku zvýšení okolní teploty. Jeho příčinami jsou průmyslové a vojenské emise ohřátého vzduchu, velké požáry.
Tepelné znečištění životního prostředí je spojeno s prací podniků chemického, celulózo-papírenského, hutnického, dřevozpracujícího průmyslu, tepelných elektráren a jaderných elektráren, které vyžadují velké objemy vody k chlazení zařízení.
Doprava je silně znečišťující životní prostředí. Asi 80 % všech ročních emisí pochází z automobilů. Mnoho škodlivých látek je rozptýleno na značné vzdálenosti od zdroje znečištění.
Při spalování plynu v tepelných elektrárnách dochází kromě chemických účinků na atmosféru také k tepelnému znečištění. Navíc v okruhu přibližně 4 km od pochodně je mnoho rostlin v depresivním stavu a v okruhu 100 metrů vegetační kryt odumírá.
Každý rok se v Rusku vyprodukuje asi 80 milionů tun různých průmyslových a domácích odpadů, které jsou zdrojem znečištění půdního pokryvu, vegetace, podzemních a povrchových vod a atmosférického vzduchu. Navíc jsou zdrojem radiace a tepelného znečištění přírodních objektů.
Pozemní vody jsou znečištěny různými chemickými odpady, které se tam dostávají při smývání minerálních hnojiv, pesticidů z půdy, odpadních vod a průmyslových odpadních vod. V nádržích dochází k tepelnému a bakteriálnímu znečištění, mnoho druhů rostlin a živočichů umírá.
Jakékoli uvolnění tepla do přírodního prostředí vede ke změně teploty jeho složek, zejména spodních vrstev atmosféry,objekty půdy a hydrosféry.
Podle ekologů tepelné emise do životního prostředí zatím nemohou ovlivnit rovnováhu planety, ale mají významný dopad na konkrétní oblast. Například teplota vzduchu ve velkých městech bývá o něco vyšší než mimo město, tepelný režim řek či jezer se mění, když se do nich vypouštějí odpadní vody z tepelných elektráren. Druhové složení obyvatel těchto prostor se mění. Každý druh má své vlastní teplotní rozmezí, ve kterém je druh schopen se přizpůsobit. Například pstruh může přežít v teplé vodě, ale nemůže se rozmnožovat.
Tepelné výboje tedy ovlivňují také biosféru, i když to není v planetárním měřítku, ale je to patrné i pro lidi.
Teplotní znečištění půdního pokryvu je zatíženo skutečností, že existuje úzká interakce se zvířaty, vegetací a mikrobiálními organismy. Se zvýšením teploty půdy se vegetační kryt mění na teplomilnější druhy, mnoho mikroorganismů umírá, neschopné se přizpůsobit novým podmínkám.
K tepelnému znečištění podzemních vod dochází v důsledku odtoku, který se dostává do vodonosných vrstev. To negativně ovlivňuje kvalitu vody, její chemické složení a tepelné podmínky.
Tepelné znečištění životního prostředí zhoršuje podmínky života a lidské činnosti. Ve městech, při zvýšených teplotách v kombinaci s vysokou vlhkostí, lidé pociťují časté bolesti hlavy, celkovou malátnost, dostihy.krevní tlak. Vysoká vlhkost vede ke korozi kovů, poškození kanalizace, tepelných trubek, plynových potrubí atd.
Důsledky znečištění životního prostředí
Můžete specifikovat všechny důsledky tepelného znečištění životního prostředí a upozornit na hlavní problémy, které je třeba řešit:
1. Ve velkých městech vznikají tepelné ostrovy.
2. Tvoří se smog, zvyšuje se vlhkost vzduchu a v megaměstech se tvoří trvalá oblačnost.
3. Problémy vznikají v řekách, jezerech a pobřežních oblastech moří a oceánů. Kvůli zvýšení teploty je narušena ekologická rovnováha, mnoho druhů ryb a vodních rostlin umírá.
4. Chemické a fyzikální vlastnosti vody se mění. Stane se nepoužitelným i po vyčištění.
5. Živé organismy vodních útvarů umírají nebo jsou v depresi.
6. Teplota podzemní vody stoupá.
7. Struktura půdy a její složení jsou narušeny, vegetace a mikroorganismy v ní žijící jsou potlačeny nebo zničeny.
Tepelné znečištění. Prevence a opatření k jejímu předcházení
Hlavním opatřením k prevenci tepelného znečištění životního prostředí je postupné opuštění používání paliv, úplný přechod na alternativní obnovitelné zdroje energie: solární, větrnou a vodní energii.
Pro ochranu vodních ploch před tepelným znečištěním v systému chlazení turbíny je nutné zkonstruovat zásobníky - chladiče, ze kterých voda po ochlazenílze znovu použít v chladicím systému.
V posledních desetiletích se inženýři pokoušeli eliminovat parní turbíny v tepelných elektrárnách pomocí magnetohydrodynamické metody přeměny tepelné energie na elektrickou energii. To výrazně snižuje tepelné znečištění okolí a vodních ploch.
Biologové se snaží identifikovat limity stability biosféry jako celku a jednotlivých druhů živých organismů, stejně jako limity rovnováhy biologických systémů.
Environmentalisté zase studují míru vlivu lidské ekonomické činnosti na přírodní procesy v životním prostředí a hledají způsoby, jak negativním dopadům předejít.
Chraňte životní prostředí před tepelným znečištěním
Je zvykem dělit tepelné znečištění na planetární a lokální. V planetárním měřítku není znečištění příliš velké a představuje pouze 0,018 % slunečního záření vstupujícího na planetu, tedy v rozmezí jednoho procenta. Tepelné znečištění má však silný dopad na přírodu na místní úrovni. Pro regulaci tohoto vlivu ve většině průmyslových zemí byly zavedeny limity (limity) tepelného znečištění.
Hranice je zpravidla stanovena pro režim vodních útvarů, neboť právě moře, jezera a řeky trpí do značné míry tepelným znečištěním a svou hlavní část dostávají.
V evropských zemích by se vodní útvary neměly ohřát o více než 3 °C oproti své přirozené teplotě.
V USA by ohřev vody v řekách neměl být bělejší než 3 °С, v jezerech - 1,6 °С, ve vodách moří a oceánů - 0,8 °С.
BV Rusku by teplota vody v nádržích neměla stoupnout o více než 3 °C oproti průměrné teplotě nejteplejšího měsíce. V nádržích obývaných lososy a jinými chladnomilnými druhy ryb nelze teplotu zvýšit o více než 5 °C, v létě nejvýše 20 °C, v zimě - 5 °C.
Rozsah tepelného znečištění v blízkosti velkých průmyslových center je poměrně významný. Takže například z průmyslového centra s populací 2 milionů lidí, z jaderné elektrárny a ropné rafinerie se tepelné znečištění šíří 120 km daleko a 1 km na výšku.
Environmentalisté doporučují využití tepelného odpadu pro potřeby domácnosti, například:
- pro zavlažování zemědělské půdy;
- ve skleníkovém průmyslu;
- udržovat severní vody ve stavu bez ledu;
- pro destilaci těžkých produktů ropného průmyslu a topného oleje;
- pro chov teplomilných druhů ryb;
- na stavbu umělých jezírek vyhřívaných v zimě pro divoké vodní ptactvo.
V planetárním měřítku tepelné znečištění přírodního prostředí nepřímo ovlivňuje globální oteplování. Emise skleníkových plynů z průmyslových odvětví přímo nezvyšují teploty, ale zvyšují je prostřednictvím skleníkového efektu.
Aby lidstvo vyřešilo problémy životního prostředí a předešlo jim v budoucnu, musí vyřešit řadu globálních problémů a zaměřit veškeré úsilí na snížení znečištění ovzduší,znečištění planety.
