При неестественном нагреве атмосферы или гидросферы возникает тепловое загрязнение окружающей среды. Нагрев частей биосферы вызван избытками тепла, образующимися при выработке энергии на электростанциях и работе промышленных предприятий. Из-за повышения температуры среды меняются условия существования живых организмов и растений. Помимо локальных повышений температуры, избытки выработанного тепла вносят вклад в глобальное потепление.

Причины теплового загрязнения

Избытки тепла попадают в воду и атмосферу от разных источников, для которых характерен нагрев от естественных природных процессов или технологических операций. Две группы источников на основании этих особенностей:

  • антропогенные;
  • естественные.

Обычно эти источники действуют отдельно друг от друга, их взаимное влияние минимально. Величина воздействия антропогенных источников зависит от интенсивности человеческой жизнедеятельности, связанной с работой электростанций, промышленных предприятий, транспорта. На природные человек может оказать незначительное влияние, используя тепло, вырабатываемое естественным образом.

Антропогенные источники

Для выработки электричества или работы промышленных предприятий требуется энергия. Кроме того, некоторые технологические процессы могут происходить только при повышенных температурах: например, выплавка металлических изделий. Эти нужды удовлетворяются за счет работы электростанций. В зависимости от вида электростанции коэффициент полезного действия (КПД) у них различается. От значения КПД зависит объем излишне выработанной энергии, которая не будет использована. Эти излишки формируют тепловое загрязнение атмосферы или гидросферы.

КПД электростанций в среднем составляет не более 30-60%, остальные 40-70% – излишки, приводящие к нагреву воды или воздуха. Обычно электростанции или промышленные предприятия влияют на две части биосферы при тепловом загрязнении:

  • на гидросферу – вода используется для охлаждения турбин и при контакте нагревается на 5-12 °C;
  • на атмосферу – нагретая вода испаряется, при сжигании топлива воздух нагревается.

Например, тепловое загрязнение атмосферы от работы атомных электростанций заключается в испарениях воды, исходящих из градирен и охлаждающих водоемов. А сами водоемы в качестве объекта гидросферы подвержены тепловому загрязнению из-за нагрева воды.

Кроме атмосферы и гидросферы, тепловому загрязнению могут подвергаться почвы. Нагрев грунта происходит обычно в местах пролегания труб: тепловых, водопроводных, коллекторных, промышленных. Из-за этого повышается температура грунта, приводящая к таянию снега или чрезмерному высыханию земли.

Естественные источники

Для природных источников теплового загрязнение характерно, что они возникают в ходе естественных процессов без вмешательства человека. Наибольший вклад оказывают вулканы и гейзеры, кроме того, тепловое загрязнение происходит от лесных пожаров (примерно 5% по естественным причинам). Человек не может управлять такими источниками тепла, но может их использовать в своих нуждах, снижая степень загрязнения и восстанавливая баланс. Например, в Исландии и Филиппинах примерно 30% вырабатываемой энергии приходится на геотермальные источники.

Возможные последствия

Изменение температуры в атмосфере и гидросфере приводит к локальным и глобальным изменениям климата. Особенность теплового загрязнения в том, что повышение температуры воды оказывает воздействие на атмосферу и наоборот. Повышение температуры влияет на климат на Земле, почвенный состав, живые организмы. Изменения состояния среды, вызванные высокими температурами, нарушают естественное развитие растений, условия обитания живых организмов во всех вовлеченных частях биосферы.

Глобальное потепление климата

Регулярное тепловое воздействие на атмосферу, гидросферу и почвы приводит к постепенному повышению средней температуры на Земле. Это явление называется глобальным потеплением, оно влияет на климат и природные условия существования планеты. По разным оценкам, за последние 100-150 лет средняя температура выросла на 2-4 °C. Последствия глобального потепления: таяние ледников, затопление прибрежных и низменных территорий из-за повышения уровня Мирового океана, опустынивание из-за засухи.

Влияние на гидросферу

Изменение температуры в водоемах влияет на его обитателей, причем воздействие может быть отрицательным и положительным. Для некоторых видов рыб изменение температуры в сторону повышения лишает возможности размножаться или просто существовать. Из-за нагрева сокращается доступ к кислороду, что провоцирует развитие бактерий в водоемах.

Некоторые виды рыб (например, налим, сиг) очень чувствительны к температурным колебаниям. Для других видов повышение температуры положительно сказывается на возможности размножаться. Распространена практика по разведению осетровых рыб в отводных каналах электростанций.

Влияние на атмосферу

Через гидросферу или напрямую тепловое загрязнение влияет на атмосферу. В местах возникновения избытков тепла (например, около ТЭЦ) температура в среднем стабильно выше на несколько градусов. Кроме этого, обилие таких источников и их регулярная работа глобально влияют на климат, внося вклад в разных местах Земли. Повышение температуры провоцирует климатические изменения, формирование парникового эффекта, ставящего под угрозу некоторые формы существования.

Изменения почв

Избыточный нагрев почв, аналогично изменениям в гидросфере и атмосфере, приводит к нарушению естественных природных процессов. Наиболее характерные признаки чрезмерного нагрева земли: таяние снега или льда, засуха. Это приводит в меньшей степени к климатическим изменениям, в большей – к локальным очагам неблагоприятной обстановки. Из-за нагрева теплолюбивые растения и живые организмы начинают вытеснять естественные для прежней среды виды. Дополнительный ущерб наносится при утечках и повреждениях трубопроводов.

Воздействие на живые организмы

Смена условий существования вынуждает животных и растения адаптироваться или мигрировать в другие места. Адаптация и миграция меняют образ жизни и структуру организма. Например, потепление морей на Дальнем Востоке привело к миграции краба-стригуна в Карское море – одно из самых холодных море России, где температура редко бывает выше 0 °C. Сокращение количества доступного кислорода из-за потепления влияет не только на животных, но и на людей.

Меры предотвращения загрязнения

Сокращение теплового загрязнения возможно только при внедрении мер государственного регулирования. На основании этого возможно применение разных способов снижения вредного воздействия:

  • ограничение температуры нагрева;
  • использование альтернативных источников энергии;
  • сокращение выбросов;
  • хозяйственное использование нагретых водных ресурсов.

Тепловое воздействие оказывается равномерно по всей Земле, поэтому локальные меры отдельных предприятий или небольших стран мало влияют на общее состояние климата. Для достижения результатов необходимо вовлечение стран, являющихся крупнейшими источниками тепловых выбросов: Китая, США, России.

Регулирование температуры воды

Одна из мер государственного регулирования – ограничение степени нагрева водохранилищ при выполнении технологических процессов. Такие меры вводятся локальными нормативно-правовыми актами в разных странах. Например, в России установлены следующие ограничения:

  • нагрев не более 3 °C от естественного значения;
  • температура рек в местах обитания лососевых не должна быть выше 20 °C;
  • распространение нагрева: не более 120 км в длину, 1 км – в глубину.

Для соблюдения этих требований на предприятиях организуются дополнительные сооружения: охладительные бассейны, градирни. Избыточное тепло вместо спуска в водоемы может подаваться в городскую систему водоснабжения.

Альтернативные источники энергии

Более 80% мировой энергии производится из источников, связанных с тепловым загрязнением: нефть, уголь, газ, атомная энергетика. Воздействие на окружающую среду происходит при сжигании топлива или охлаждении реакторов – это связано с недостаточным КПД или избытком выработанной электроэнергии. Переход на альтернативные источники энергии позволит сократить долю выделения тепла.

Для восстановления теплового баланса на Земле подходят следующие альтернативные виды энергетики:

  • солнечная;
  • геотермальная.

В обоих случаях для получения энергии используются естественные источники, за счет чего может произойти замещение традиционной энергетики и поглощение тепла, вырабатываемого естественным способом.

Снижение количества выбросов

Снизить размер выбросов в атмосферу или воду можно двумя путями:

  • сократить объемы производства;
  • использовать новые технологии.

Из-за роста численности населения сокращение объемов производства невозможно, поэтому остается только разрабатывать и внедрять новые технологии. Место традиционных источников выбросов должны занять новые. Другой способ – рационально использовать ресурсы. Например, атомная энергетика вырабатывает в 3-4 раза больше энергии, чем отправляет потребителям. Остатки служат источником теплового заражения окружающей среды. Существенный вклад в рациональное использование ресурсов может внести транспорт: использование групповых (общественных) видов вместо индивидуальных, переход с дизельного топлива на электродвигатели и газ.

Использование нагретой воды в других целях

Распространена практика, при которой нагретая вода используется для задач, не связанных с основной деятельностью источника. При электростанциях на водохранилищах организуются рыбные хозяйства, в которых возможно круглогодичное разведение разных пород: например, осетров. Кроме этого, нагретая вода может использоваться для орошения полей, теплоснабжения населенных пунктов, создания искусственных водоемов для обитания птиц.

Понравилась ли Вам статья?

Нажмите на звездочку =)

Средний рейтинг 0 / 5. Голосов: 0

Стань первым! Голосов еще нет.

Нам очень жаль, что статья вам не понравилась!

Помогите нам улучшить контент!

Подскажите, пожалуйста, как мы можем ее улучшить?

0 0 vote
Article Rating