Was ist thermische Verschmutzung?

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-02-12 05:40

Wärmeverschmutzung bezieht sich auf Phänomene, bei denen Wärme in Gewässer oder in die atmosphärische Luft abgegeben wird. Gleichzeitig steigt die Temperatur viel höher als die durchschnittliche Norm. Die thermische Verschmutzung der Natur ist mit menschlichen Aktivitäten und Treibhausgasemissionen verbunden, die die Hauptursache für die globale Erwärmung sind.

Quellen thermischer Verschmutzung der Atmosphäre

Es gibt zwei Gruppen von Quellen:

• natürlich - das sind Waldbrände, Vulkane, Staubstürme, trockene Winde, Zersetzungsprozesse von lebenden und pflanzlichen Organismen;
• anthropogen sind Öl- und Gasverarbeitung, Industrietätigkeit, thermische Energietechnik, Kernenergie, Verkehr.

Jedes Jahr gelangen durch menschliche Aktivitäten etwa 25 Milliarden Tonnen Kohlenmonoxid, 190 Millionen Tonnen Schwefeloxid und 60 Millionen Tonnen Stickoxide in die Erdatmosphäre. Die Hälfte dieser Abfälle entsteht durch die Aktivitäten der Energiewirtschaft, der Industrie und der Metallurgie.

Autoabgasemissionen sind in den letzten Jahren gestiegen.

Konsequenzen

In Metropolen mit großen Industriebetrieben erfährt die atmosphärische Luft die stärkste thermische Belastung. Es nimmt Stoffe auf, die eine höhere Temperatur haben als die Luftschicht der umgebenden Oberfläche. Die Temperatur industrieller Emissionen ist immer höher als die durchschnittliche Oberflächenluftschicht. Beispielsweise werden bei Waldbränden, aus den Auspuffrohren von Autos, aus den Rohren von Industrieunternehmen, beim Heizen von Häusern warme Luftströme mit verschiedenen Verunreinigungen freigesetzt. Die Temperatur eines solchen Stroms beträgt ungefähr 50-60 ° C. Diese Schicht erhöht die durchschnittliche Jahrestemperatur in der Stadt um sechs bis sieben Grad. In und über Städten bilden sich „Wärmeinseln“, die zu einer Zunahme der Bewölkung bei gleichzeitiger Zunahme der Niederschlagsmenge und steigender Luftfeuchtigkeit führen. Wenn die Verbrennungsprodukte feuchter Luft zugesetzt werden, entsteht feuchter Smog (wie Londoner Smog). Ökologen sagen, dass die Durchschnittstemperatur der Troposphäre in den letzten 20 Jahren um 0,7 °C gestiegen ist.

Quellen thermischer Bodenbelastung

Quellen thermischer Bodenbelastung in Großstädten und Industriezentren sind:

• Gasleitungen von Hüttenbetrieben, die Temperatur erreicht 140-150ºС;
• Heizungsleitung, Temperatur ca. 60-160ºС;
• Kommunikationsabgriffe, Temperatur 40-50º C.

Folgen des thermischen Einflusses auf die Bodenbedeckung

Gasleitungen, Heizungsleitungen und Kommunikationsanschlüsse erhöhen die Bodentemperatur um mehrere Grad, was negativ istbeeinflusst den Boden. Im Winter führt dies zur Schneeschmelze und damit zum Einfrieren der obersten Bodenschichten, im Sommer findet der umgekehrte Prozess statt, die oberste Bodenschicht wird erhitzt und getrocknet. Die Bodenbedeckung ist eng mit der Vegetation und den darin lebenden Mikroorganismen verbunden. Eine Veränderung der Zusammensetzung wirkt sich negativ auf ihr Leben aus.

Quellen der thermischen Belastung hydrologischer Anlagen

Thermische Verschmutzung von Gewässern und Küstenmeeresgebieten entsteht durch die Einleitung von Abwasser in Gewässer durch Kern- und Wärmekraftwerke, Industrieunternehmen.

Auswirkungen von Abwassereinleitungen

Die Einleitung von Abwässern führt zu einer Erhöhung der Wassertemperatur in Stauseen um 6-7 ºС, die Fläche solcher warmen Stellen kann bis zu 30-40 km betragen2.

Warme Wasserschichten bilden eine Art Film auf der Oberfläche der Wassermasse, der den natürlichen Wasseraustausch verhindert (Oberflächenwasser vermischt sich nicht mit Grundwasser), die Sauerstoffmenge sinkt und der Bedarf der Organismen nach sie nimmt zu, während die Artenzahl der Algen zunimmt.

Die größte Verschmutzung des Thermalwassers erfolgt durch Kraftwerke. Wasser wird zur Kühlung von KKW-Turbinen und Gaskondensat in TPPs verwendet. Wasser, das von Kraftwerken verwendet wird, wird um etwa 7-8 ºС erhitzt, wonach es in nahe gelegene Gewässer eingeleitet wird.

Der Anstieg der Wassertemperatur in Stauseen wirkt sich negativ auf lebende Organismen aus. Für jede von ihnen gibt es ein Temperaturoptimum, bei dem sich die Bevölkerung fühltAusgezeichnet. In der natürlichen Umgebung passen sich lebende Organismen bei langsamem Temperaturanstieg oder -abfall allmählich an Veränderungen an, aber wenn die Temperatur stark ansteigt (z. B. bei einer großen Menge an Abwässern aus Industrieunternehmen), haben die Organismen keine Zeit zu akklimatisieren. Sie bekommen einen Hitzeschock, an dem sie sterben können. Dies ist eine der negativsten Auswirkungen der thermischen Verschmutzung auf das Leben im Wasser.

Aber es kann andere, schädlichere Konsequenzen geben. Zum Beispiel die Wirkung von Thermalwasserverschmutzung auf den Stoffwechsel. Mit zunehmender Temperatur in Organismen steigt die Stoffwechselrate und der Sauerstoffbedarf steigt. Aber wenn die Wassertemperatur steigt, nimmt der Sauerstoffgeh alt darin ab. Sein Mangel führt zum Tod vieler Arten von im Wasser lebenden Organismen. Die fast 100-prozentige Vernichtung von Fischen und Wirbellosen lässt die Wassertemperatur im Sommer um mehrere Grad ansteigen. Wenn sich das Temperaturregime ändert, ändert sich auch das Verh alten der Fische, die natürliche Wanderung wird gestört und es kommt zu vorzeitigem Laichen.

So kann eine Erhöhung der Wassertemperatur die Artenstruktur von Gewässern verändern. Viele Fischarten verlassen diese Gebiete oder sterben. Die für diese Orte charakteristischen Algen werden durch wärmeliebende Arten ersetzt.

Wenn zusammen mit warmem Wasser organische und mineralische Stoffe (häusliche Abwässer, von den Feldern gewaschene Mineraldünger) in die Stauseen gelangen, kommt es zu einer starken Algenvermehrung, sie beginnen sich zu bildendichte Masse, die sich gegenseitig bedeckt. Infolgedessen kommt es zu ihrem Tod und Verfall, was zur Pest aller lebenden Organismen des Reservoirs führt.

Die thermische Belastung von Gewässern durch thermische Kraftwerke ist gefährlich. Sie erzeugen mit Turbinen Energie, das Abgas muss von Zeit zu Zeit gekühlt werden. Gebrauchtes Wasser wird in Reservoirs eingeleitet. Bei großen Wärmekraftwerken erreicht diese Menge 90 m3. Das bedeutet, dass ein kontinuierlicher warmer Strom in das Reservoir eintritt.

Schäden durch Verschmutzung aquatischer Ökosysteme

Alle Folgen der thermischen Verschmutzung von Gewässern verursachen katastrophale Schäden an lebenden Organismen und verändern den Lebensraum der Person selbst. Schäden durch Verschmutzung:

• ästhetisch (das Aussehen von Landschaften ist gebrochen);
• wirtschaftlich (Sanierung der Umweltverschmutzung, Aussterben vieler Fischarten);
• Umwelt (Arten von Wasserpflanzen und lebenden Organismen werden zerstört).

Die Menge an Warmwasser, die von Kraftwerken abgegeben wird, wächst ständig, daher wird auch die Temperatur der Gewässer steigen. In vielen Flüssen wird sie laut Umweltschützern um 3-4 °C steigen. Dieser Prozess ist bereits im Gange. Beispielsweise beträgt die Überhitzung des Wassers in einigen Flüssen in Amerika etwa 10-15 °C, in England - 7-10 °C, in Frankreich - 5 °C.

Thermische Verschmutzung

Thermische Verschmutzung (thermische physikalische Verschmutzung) ist eine Form, die als Folge einer Erhöhung der Umgebungstemperatur auftritt. Seine Ursachen sind industrielle und militärische Emissionen von erhitzter Luft, große Brände.

Thermische Verschmutzung der Umwelt ist mit der Arbeit von Unternehmen der Chemie-, Zellstoff- und Papierindustrie, Hüttenindustrie, Holzverarbeitung, Wärmekraftwerken und Kernkraftwerken verbunden, die große Wassermengen zum Kühlen von Anlagen benötigen.

Transport ist ein starker Umweltschadstoff. Etwa 80 % aller jährlichen Emissionen stammen von Autos. Viele Schadstoffe werden über beträchtliche Entfernungen von der Verschmutzungsquelle verteilt.

Bei der Verbrennung von Gas in Wärmekraftwerken kommt es neben der chemischen Wirkung auf die Atmosphäre auch zu einer thermischen Belastung. Darüber hinaus befinden sich in einem Umkreis von etwa 4 km um die Fackel viele Pflanzen in einem niedergedrückten Zustand, und in einem Umkreis von 100 Metern stirbt die Vegetationsdecke ab.

Jedes Jahr fallen in Russland etwa 80 Millionen Tonnen verschiedener Industrie- und Haush altsabfälle an, die eine Quelle der Verschmutzung der Bodenbedeckung, der Vegetation, des Grund- und Oberflächenwassers sowie der atmosphärischen Luft darstellen. Darüber hinaus sind sie eine Strahlungsquelle und thermische Belastung natürlicher Objekte.

Landgewässer sind mit einer Vielzahl von chemischen Abfällen verschmutzt, die dort ankommen, wenn Mineraldünger, Pestizide aus dem Boden gespült werden, mit Abwässern und Industrieabwässern. In Stauseen kommt es zu thermischer und bakterieller Verschmutzung, viele Pflanzen- und Tierarten sterben.

Jede Wärmeabgabe an die natürliche Umgebung führt zu einer Temperaturänderung ihrer Bestandteile, insbesondere der unteren Schichten der Atmosphäre,Boden- und Hydrosphärenobjekte.

Nach Ansicht von Umweltschützern können thermische Emissionen in die Umwelt das Gleichgewicht des Planeten noch nicht beeinflussen, aber sie haben erhebliche Auswirkungen auf einen bestimmten Bereich. So ist beispielsweise die Lufttemperatur in Großstädten meist etwas höher als außerhalb der Stadt, das Wärmeregime von Flüssen oder Seen ändert sich, wenn Abwässer aus Wärmekraftwerken in sie eingeleitet werden. Die Artenzusammensetzung der Bewohner dieser Räume verändert sich. Jede Art hat ihren eigenen Temperaturbereich, in dem sich die Art anpassen kann. Beispielsweise können Forellen in warmem Wasser überleben, sich aber nicht vermehren.

Thermische Entladungen wirken sich also auch auf die Biosphäre aus, allerdings nicht im planetarischen Maßstab, aber auch für den Menschen spürbar.

Die Temperaturbelastung der Bodenbedeckung ist mit der Tatsache behaftet, dass eine enge Wechselwirkung mit Tieren, Pflanzen und mikrobiellen Organismen besteht. Mit steigender Bodentemperatur verändert sich die Vegetationsdecke zu wärmeliebenderen Arten, viele Mikroorganismen sterben ab und können sich nicht an neue Bedingungen anpassen.

Thermische Verschmutzung des Grundwassers entsteht durch Abfluss, der in Grundwasserleiter gelangt. Dies wirkt sich negativ auf die Qualität des Wassers, seine chemische Zusammensetzung und die thermischen Bedingungen aus.

Die thermische Verschmutzung der Umwelt verschlechtert die Lebensbedingungen und die menschliche Aktivität. In Städten mit erhöhten Temperaturen in Kombination mit hoher Luftfeuchtigkeit leiden die Menschen häufig unter Kopfschmerzen, allgemeinem Unwohlsein und Pferderennen. Blutdruck. Hohe Luftfeuchtigkeit führt zu Korrosion von Metallen, Schäden an Abwasserkanälen, Wärmerohren, Gasleitungen und so weiter.

Folgen der Umweltverschmutzung

Sie können alle Folgen der thermischen Umweltverschmutzung angeben und die Hauptprobleme hervorheben, die angegangen werden müssen:

1. In Großstädten bilden sich Wärmeinseln.

2. Smog bildet sich, die Luftfeuchtigkeit steigt und in Megastädten bildet sich eine dauerhafte Bewölkung.

3. Probleme treten in Flüssen, Seen und Küstengebieten der Meere und Ozeane auf. Durch den Temperaturanstieg wird das ökologische Gleichgewicht gestört, viele Fischarten und Wasserpflanzen sterben ab.

4. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Wassers ändern sich. Es wird auch nach der Reinigung unbrauchbar.

5. Lebende Organismen von Gewässern sterben oder befinden sich in einem depressiven Zustand.

6. Die Grundwassertemperaturen steigen.

7. Die Struktur des Bodens und seine Zusammensetzung werden gestört, die Vegetation und darin lebende Mikroorganismen werden unterdrückt oder zerstört.

Wärmeverschmutzung. Vorbeugung und Maßnahmen zu ihrer Vorbeugung

Die wichtigste Maßnahme zur Vermeidung einer thermischen Belastung der Umwelt ist der schrittweise Verzicht auf die Verwendung von Kraftstoffen, ein vollständiger Übergang zu alternativen erneuerbaren Energien: Solar-, Wind- und Wasserkraft.

Um Wasserflächen vor thermischer Verschmutzung im Turbinenkühlsystem zu schützen, müssen Stauseen gebaut werden - Kühler, aus denen Wasser nach dem Abkühlen kommtkann wieder im Kühlsystem verwendet werden.

In den letzten Jahrzehnten haben Ingenieure versucht, die Dampfturbine in Wärmekraftwerken zu eliminieren, indem sie die magnetohydrodynamische Methode zur Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie verwendeten. Dadurch wird die thermische Belastung der Umgebung und der Gewässer deutlich reduziert.

Biologen versuchen, die Grenzen der Stabilität der Biosphäre als Ganzes und einzelner Arten lebender Organismen sowie die Grenzen des Gleichgewichts biologischer Systeme zu identifizieren.

Umweltschützer wiederum untersuchen den Grad des Einflusses menschlicher Wirtschaftstätigkeit auf natürliche Prozesse in der Umwelt und suchen nach Wegen, negative Auswirkungen zu verhindern.

Umwelt vor thermischer Belastung schützen

Es ist üblich, die thermische Verschmutzung in planetarische und lokale zu unterteilen. Auf planetarischer Ebene ist die Verschmutzung nicht sehr groß und macht nur 0,018 % der auf den Planeten einfallenden Sonnenstrahlung aus, dh innerhalb eines Prozents. Die thermische Verschmutzung hat jedoch auf lokaler Ebene starke Auswirkungen auf die Natur. Um diesen Einfluss zu regulieren, wurden in den meisten Industrieländern Grenzwerte (Grenzwerte) der thermischen Belastung eingeführt.

In der Regel wird die Grenze für das Regime der Gewässer festgelegt, da die Meere, Seen und Flüsse in hohem Maße unter der thermischen Verschmutzung leiden und ihren Hauptanteil erh alten.

In europäischen Ländern sollten sich Gewässer um nicht mehr als 3 °C von ihrer natürlichen Temperatur erwärmen.

In den USA sollte die Warmwasserbereitung in Flüssen nicht weißer als 3 °С sein, in Seen - 1,6 °С, in den Gewässern der Meere und Ozeane - 0,8 °С.

BIn Russland sollte die Wassertemperatur in Stauseen um nicht mehr als 3 °C im Vergleich zur Durchschnittstemperatur des heißesten Monats steigen. In Stauseen, die von Lachsen und anderen kälteliebenden Fischarten bewohnt werden, darf die Temperatur nicht mehr als 5 °C, im Sommer nicht höher als 20 °C, im Winter - 5 °C erhöht werden.

Das Ausmaß der thermischen Verschmutzung in der Nähe großer Industriezentren ist ziemlich groß. So breitet sich beispielsweise von einem Industriezentrum mit 2 Millionen Einwohnern, von einem Kernkraftwerk und einer Ölraffinerie die thermische Verschmutzung 120 km entfernt und 1 km hoch aus.

Umweltschützer schlagen vor, Abwärme für Haush altszwecke zu nutzen, zum Beispiel:

• für die Bewässerung landwirtschaftlicher Flächen;
• in der Gewächshausindustrie;
• die nördlichen Gewässer eisfrei zu h alten;
• für die Destillation von schweren Produkten der Erdölindustrie und Heizöl;
• zur Zucht wärmeliebender Fischarten;
• für den Bau von im Winter beheizten künstlichen Teichen für wildlebende Wasservögel.

Auf planetarer Ebene wirkt sich die thermische Verschmutzung der natürlichen Umwelt indirekt auf die globale Erwärmung aus. Treibhausgasemissionen aus der Industrie erhöhen die Temperaturen nicht direkt, sondern durch den Treibhauseffekt.

Um Umweltprobleme zu lösen und ihnen in Zukunft vorzubeugen, muss die Menschheit eine Reihe globaler Probleme lösen und alle Anstrengungen unternehmen, um die thermische Luftverschmutzung zu reduzierenVerschmutzung des Planeten.