ما هو التلوث الحراري؟

2024 مؤلف: Henry Conors | [email protected]. آخر تعديل: 2024-02-12 03:42

يشير التلوث الحراري إلى الظواهر التي يتم فيها إطلاق الحرارة في المسطحات المائية أو في الهواء الجوي. في الوقت نفسه ، ترتفع درجة الحرارة أعلى بكثير من المعدل الطبيعي. يرتبط التلوث الحراري للطبيعة بالأنشطة البشرية وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري ، والتي تعد السبب الرئيسي للاحتباس الحراري.

مصادر التلوث الحراري للغلاف الجوي

هناك مجموعتان من المصادر:

• طبيعي - هذه هي حرائق الغابات والبراكين والعواصف الترابية والرياح الجافة وعمليات تحلل الكائنات الحية والنباتية ؛
• من صنع الإنسان هي معالجة النفط والغاز ، والنشاط الصناعي ، وهندسة الطاقة الحرارية ، والطاقة النووية ، والنقل.

كل عام ، يدخل حوالي 25 مليار طن من أول أكسيد الكربون ، و 190 مليون طن من أكسيد الكبريت ، و 60 مليون طن من أكسيد النيتروجين الغلاف الجوي للأرض نتيجة للأنشطة البشرية. يضاف نصف كل هذه النفايات نتيجة لأنشطة صناعة الطاقة والصناعة والتعدين.

زادت انبعاثات عوادم السيارات في السنوات الأخيرة.

النتائج

في المدن الكبرى ذات المؤسسات الصناعية الكبيرة ، يتعرض الهواء الجوي لأقوى تلوث حراري. يستقبل المواد التي لها درجة حرارة أعلى من طبقة الهواء للسطح المحيط. تكون درجة حرارة الانبعاثات الصناعية دائمًا أعلى من متوسط الطبقة السطحية للهواء. على سبيل المثال ، أثناء حرائق الغابات ، من أنابيب عادم السيارات ، من أنابيب المؤسسات الصناعية ، عند تسخين المنازل ، يتم إطلاق تيارات الهواء الدافئ مع شوائب مختلفة. درجة حرارة هذا التيار ما يقرب من 50-60 درجة مئوية. ترفع هذه الطبقة متوسط درجة الحرارة السنوية في المدينة من ست إلى سبع درجات. تتشكل "جزر الحرارة" في المدن وفوقها مما يؤدي إلى زيادة السحب مع زيادة كمية الأمطار وزيادة رطوبة الهواء. عند إضافة منتجات الاحتراق إلى الهواء الرطب ، يتشكل الضباب الدخاني الرطب (مثل الضباب الدخاني في لندن). يقول علماء البيئة إنه على مدار العشرين عامًا الماضية ، ارتفع متوسط درجة حرارة التروبوسفير بمقدار 0.7 درجة مئوية.

مصادر التلوث الحراري للتربة

مصادر التلوث الحراري للتربة في المدن الكبرى والمراكز الصناعية هي:

• أنابيب غاز للمؤسسات المعدنية ، تصل درجة الحرارة إلى 140-150 درجة مئوية ؛
• أنابيب التدفئة ، ودرجة الحرارة حوالي 60-160 درجة مئوية ؛
• صنابير الاتصالات ، ودرجة الحرارة 40-50 درجة مئوية.

عواقب التأثير الحراري على غطاء التربة

تعمل أنابيب الغاز وأنابيب التدفئة ومنافذ الاتصالات على زيادة درجة حرارة التربة بعدة درجات ، وهو أمر سلبييؤثر على التربة. في فصل الشتاء ، يؤدي هذا إلى ذوبان الثلوج ، ونتيجة لذلك ، تجمد الطبقات السطحية للتربة ، وفي الصيف تحدث العملية المعاكسة ، حيث يتم تسخين الطبقة العليا من التربة وتجفيفها. يرتبط غطاء التربة ارتباطًا وثيقًا بالنباتات والكائنات الحية الدقيقة التي تعيش فيها. تغيير في تركيبته يؤثر سلبا على حياتهم.

مصادر التلوث الحراري للمنشآت الهيدرولوجية

يحدث التلوث الحراري للمسطحات المائية والمناطق البحرية الساحلية نتيجة تصريف المياه العادمة في المسطحات المائية من قبل محطات الطاقة النووية والحرارية والمؤسسات الصناعية.

آثار تصريف مياه الصرف الصحي

يؤدي تصريف مياه الصرف الصحي إلى زيادة درجة حرارة المياه في الخزانات بمقدار 6-7 درجة مئوية ، ويمكن أن تصل مساحة هذه البقع الدافئة إلى 30-40 كم2.

تشكل طبقات الماء الدافئة نوعًا من الغشاء على سطح الكتلة المائية ، مما يمنع التبادل الطبيعي للمياه (لا تختلط المياه السطحية بمياه القاع) ، وتقل كمية الأكسجين ، وتقل حاجة الكائنات الحية إلى يزداد ، بينما يزداد عدد أنواع الطحالب.

يتم تنفيذ أكبر درجة من تلوث المياه الحرارية بواسطة محطات توليد الطاقة. يستخدم الماء لتبريد توربينات NPP ومكثفات الغاز في TPPs. يتم تسخين المياه المستخدمة في محطات توليد الكهرباء بحوالي 7-8 درجة مئوية ، وبعد ذلك يتم تصريفها إلى المسطحات المائية القريبة.

ارتفاع درجة حرارة الخزانات له تأثير سلبي على الكائنات الحية. لكل منهم درجة حرارة مثالية يشعر بها السكانممتاز. في البيئة الطبيعية ، مع زيادة أو انخفاض بطيء في درجة الحرارة ، تتكيف الكائنات الحية تدريجيًا مع التغيرات ، ولكن إذا ارتفعت درجة الحرارة بشكل حاد (على سبيل المثال ، مع كمية كبيرة من تصريفات النفايات السائلة من المؤسسات الصناعية) ، فإن الكائنات الحية ليس لديها وقت للتأقلم. يصابون بالصدمة الحرارية ، ونتيجة لذلك يمكن أن يموتوا. هذا من أكثر الآثار السلبية للتلوث الحراري على الحياة المائية.

لكن قد تكون هناك عواقب أخرى أكثر ضررًا. على سبيل المثال ، تأثير تلوث المياه الحرارية على التمثيل الغذائي. مع زيادة درجة حرارة الكائنات الحية ، يزداد معدل الأيض ، وتزداد الحاجة إلى الأكسجين. ولكن مع ارتفاع درجة حرارة الماء ، يتناقص محتوى الأكسجين فيه. يؤدي نقصه إلى موت العديد من أنواع الكائنات الحية المائية. يتسبب تدمير الأسماك واللافقاريات بنسبة 100٪ تقريبًا في ارتفاع درجة حرارة الماء عدة درجات في الصيف. عندما يتغير نظام درجة الحرارة ، يتغير سلوك الأسماك أيضًا ، وتعطل الهجرة الطبيعية ، ويحدث التبويض المبكر.

وبالتالي ، يمكن أن تؤدي زيادة درجة حرارة الماء إلى تغيير بنية أنواع المسطحات المائية. العديد من أنواع الأسماك إما تغادر هذه المناطق أو تموت. يتم استبدال خصائص الطحالب في هذه الأماكن بأنواع محبة للحرارة.

إذا دخلت ، إلى جانب الماء الدافئ ، المواد العضوية والمعدنية (مياه الصرف الصحي المنزلية والأسمدة المعدنية التي يتم غسلها من الحقول) إلى الخزانات ، فهناك تكاثر حاد للطحالب ، فإنها تبدأ في التكوينكتلة كثيفة تغطي بعضها البعض. ونتيجة لذلك يحدث موتهم وتفسخهم مما يؤدي إلى وباء جميع الكائنات الحية للخزان.

التلوث الحراري للمسطحات المائية بواسطة محطات الطاقة الحرارية خطير. أنها تولد الطاقة باستخدام التوربينات ، يجب تبريد غاز العادم من وقت لآخر. يتم تصريف المياه المستخدمة في الخزانات. في محطات الطاقة الحرارية الكبيرة ، تصل هذه الكمية إلى 90 مترًا3. هذا يعني أن التدفق الدافئ المستمر يدخل الخزان.

الضرر الناجم عن تلوث النظم البيئية المائية

كل عواقب التلوث الحراري للمسطحات المائية تسبب أضرارا كارثية للكائنات الحية وتغير موطن الشخص نفسه. الضرر الناجم عن التلوث:

• جمالي (مظهر منظر طبيعي مكسور) ؛
• اقتصادي (معالجة التلوث ، انقراض العديد من أنواع الأسماك) ؛
• بيئي (تم تدمير أنواع النباتات المائية والكائنات الحية).

حجم الماء الدافئ الذي يتم تصريفه بواسطة محطات توليد الطاقة يتزايد باستمرار ، وبالتالي فإن درجة حرارة المسطحات المائية سترتفع أيضًا. في العديد من الأنهار ، وفقًا لعلماء البيئة ، ستزداد بمقدار 3-4 درجات مئوية. هذه العملية جارية بالفعل. على سبيل المثال ، في بعض الأنهار في أمريكا ، يكون ارتفاع درجة حرارة المياه حوالي 10-15 درجة مئوية ، في إنجلترا - 7-10 درجة مئوية ، في فرنسا - 5 درجات مئوية.

التلوث الحراري

التلوث الحراري (التلوث الفيزيائي الحراري) هو شكل يحدث نتيجة ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. أسبابه انبعاثات صناعية وعسكرية من الهواء الساخن والحرائق الكبيرة

يرتبط التلوث الحراري للبيئة بعمل مؤسسات الصناعات الكيميائية ولب الورق والورق والمعادن وصناعات النجارة ومحطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة النووية ، والتي تتطلب كميات كبيرة من المياه لتبريد المعدات.

النقل ملوث قوي للبيئة. حوالي 80٪ من جميع الانبعاثات السنوية تأتي من السيارات. تنتشر العديد من المواد الضارة على مسافات كبيرة من مصدر التلوث.

عندما يتم حرق الغاز في محطات الطاقة الحرارية ، بالإضافة إلى التأثيرات الكيميائية على الغلاف الجوي ، يحدث التلوث الحراري أيضًا. بالإضافة إلى ذلك ، داخل دائرة نصف قطرها حوالي 4 كيلومترات من الشعلة ، العديد من النباتات في حالة من الاكتئاب ، وضمن دائرة نصف قطرها 100 متر ، الغطاء النباتي يموت.

كل عام ، يتم توليد حوالي 80 مليون طن من النفايات الصناعية والمنزلية المختلفة في روسيا ، والتي تعد مصدرًا لتلوث غطاء التربة والغطاء النباتي والمياه الجوفية والسطحية والهواء الجوي. بالإضافة إلى أنها مصدر للإشعاع والتلوث الحراري للأجسام الطبيعية.

مياه الأرض ملوثة بمجموعة متنوعة من النفايات الكيميائية التي تصل إلى هناك عندما يتم غسل الأسمدة المعدنية والمبيدات من التربة ، بمياه الصرف الصحي والنفايات الصناعية السائلة. يحدث التلوث الحراري والبكتيري في الخزانات ويموت العديد من أنواع النباتات والحيوانات.

أي إطلاق للحرارة في البيئة الطبيعية يؤدي إلى تغيير درجة حرارة مكوناتها ، وخاصة الطبقات السفلى من الغلاف الجوي ،كائنات التربة والغلاف المائي.

وفقًا لعلماء البيئة ، لم تتمكن الانبعاثات الحرارية في البيئة بعد من التأثير على توازن الكوكب ، ولكن لها تأثير كبير على منطقة معينة. على سبيل المثال ، عادة ما تكون درجة حرارة الهواء في المدن الكبيرة أعلى إلى حد ما من خارج المدينة ؛ يتغير النظام الحراري للأنهار أو البحيرات عندما يتم تصريف المياه العادمة من محطات الطاقة الحرارية فيها. يتغير تكوين الأنواع لسكان هذه المساحات. كل نوع له نطاق درجة حرارة خاص به حيث يكون النوع قادرًا على التكيف. على سبيل المثال ، يمكن أن يعيش التراوت في الماء الدافئ ولكن لا يمكنه التكاثر.

وبالتالي ، فإن التصريفات الحرارية تؤثر أيضًا على المحيط الحيوي ، على الرغم من أن هذا ليس على نطاق كوكبي ، ولكنه ملحوظ أيضًا للبشر.

تلوث درجة حرارة غطاء التربة محفوف بحقيقة وجود تفاعل وثيق مع الحيوانات والنباتات والكائنات الميكروبية. مع زيادة درجة حرارة التربة ، يتغير الغطاء النباتي إلى المزيد من الأنواع المحبة للحرارة ، وتموت العديد من الكائنات الحية الدقيقة ، غير قادرة على التكيف مع الظروف الجديدة.

يحدث التلوث الحراري للمياه الجوفية نتيجة دخول الجريان السطحي إلى طبقات المياه الجوفية. وهذا يؤثر سلبًا على جودة المياه وتكوينها الكيميائي وظروفها الحرارية.

التلوث الحراري للبيئة يفاقم ظروف الحياة والنشاط البشري. في المدن ، مع درجات حرارة مرتفعة مصحوبة برطوبة عالية ، يعاني الناس من صداع متكرر ، وتوعك عام ، وسباق الخيل.ضغط الدم. تؤدي الرطوبة العالية إلى تآكل المعادن وتلف المجاري وأنابيب الحرارة وأنابيب الغاز وما إلى ذلك.

عواقب التلوث البيئي

يمكنك تحديد جميع تبعات التلوث الحراري للبيئة وإبراز المشاكل الرئيسية التي تحتاج إلى معالجة:

1.تشكل جزر الحرارة في المدن الكبرى

2. يتكون الضباب الدخاني ، وتزداد رطوبة الهواء وتتكون غيوم دائمة في المدن الكبرى.

3. تظهر المشاكل في الأنهار والبحيرات والمناطق الساحلية للبحار والمحيطات. بسبب ارتفاع درجة الحرارة ، اختلال التوازن البيئي ، العديد من أنواع الأسماك والنباتات المائية تموت.

4. الخواص الكيميائية والفيزيائية لتغير المياه. يصبح غير صالح للاستعمال حتى بعد التنظيف.

5. الكائنات الحية من المسطحات المائية تحتضر أو في حالة من الاكتئاب.

6. درجات حرارة المياه الجوفية آخذة في الارتفاع.

7. تتعرض بنية التربة وتكوينها للاضطراب ، ويتم قمع أو تدمير الغطاء النباتي والكائنات الحية الدقيقة التي تعيش فيها.

التلوث الحراري. الوقاية وإجراءات الوقاية منه

التدبير الرئيسي لمنع التلوث الحراري للبيئة هو التخلي التدريجي عن استخدام الوقود ، والانتقال الكامل إلى الطاقة المتجددة البديلة: الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة المائية.

لحماية المساحات المائية من التلوث الحراري في نظام تبريد التوربينات لابد من انشاء خزانات - مبردات يتم منها الماء بعد التبريديمكن استخدامها مرة أخرى في نظام التبريد.

في العقود الأخيرة ، كان المهندسون يحاولون التخلص من التوربينات البخارية في محطات الطاقة الحرارية ، باستخدام الطريقة المغناطيسية الديناميكية لتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية. هذا يقلل بشكل كبير من التلوث الحراري للمنطقة المحيطة والمسطحات المائية.

يسعى علماء الأحياء إلى تحديد حدود استقرار المحيط الحيوي ككل وأنواع فردية من الكائنات الحية ، وكذلك حدود توازن النظم البيولوجية.

علماء البيئة ، بدورهم ، يدرسون درجة تأثير النشاط الاقتصادي البشري على العمليات الطبيعية في البيئة ويسعون لإيجاد طرق لمنع التأثير السلبي.

حماية البيئة من التلوث الحراري

من المعتاد تقسيم التلوث الحراري إلى كوكبي ومحلي. على مستوى الكواكب ، التلوث ليس كبيرًا جدًا ويصل إلى 0.018٪ فقط من الإشعاع الشمسي الذي يدخل الكوكب ، أي في حدود واحد بالمائة. لكن التلوث الحراري له تأثير قوي على الطبيعة على المستوى المحلي. لتنظيم هذا التأثير في معظم البلدان الصناعية ، تم إدخال حدود (حدود) للتلوث الحراري.

كقاعدة ، يتم وضع حد لنظام المسطحات المائية ، حيث أن البحار والبحيرات والأنهار هي التي تعاني إلى حد كبير من التلوث الحراري وتتلقى الجزء الرئيسي منه.

في البلدان الأوروبية ، يجب ألا ترتفع درجة حرارة المسطحات المائية بأكثر من 3 درجات مئوية من درجة حرارتها الطبيعية.

في الولايات المتحدة الأمريكية ، يجب ألا يكون تسخين المياه في الأنهار أكثر بياضًا من 3 درجات مئوية ، في البحيرات - 1.6 درجة مئوية ، في مياه البحار والمحيطات - 0.8 درجة مئوية.

بفي روسيا ، يجب ألا ترتفع درجة حرارة المياه في الخزانات بأكثر من 3 درجات مئوية مقارنة بمتوسط درجة الحرارة في الشهر الأكثر سخونة. في الخزانات التي يسكنها السلمون وأنواع الأسماك الأخرى المحبة للبرد ، لا يمكن زيادة درجة الحرارة بأكثر من 5 درجات مئوية ، في الصيف لا تزيد عن 20 درجة مئوية ، في الشتاء - 5 درجات مئوية

حجم التلوث الحراري بالقرب من المراكز الصناعية الكبيرة مهم للغاية. لذلك ، على سبيل المثال ، من مركز صناعي يبلغ عدد سكانه 2 مليون نسمة ، من محطة للطاقة النووية ومصفاة لتكرير النفط ، ينتشر التلوث الحراري على بعد 120 كم وارتفاع 1 كم.

يقترح دعاة حماية البيئة استخدام الهدر الحراري للاحتياجات المنزلية ، على سبيل المثال:

• لري الاراضي الزراعية
• في صناعة الدفيئة ؛
• للحفاظ على المياه الشمالية في حالة خالية من الجليد ؛
• لتقطير المنتجات الثقيلة من صناعة النفط وزيت الوقود ؛
• لتربية أنواع الأسماك المحبة للحرارة ؛
• لإنشاء أحواض اصطناعية يتم تسخينها في الشتاء للطيور المائية البرية.

على المستوى الكوكبي ، يؤثر التلوث الحراري للبيئة الطبيعية بشكل غير مباشر على ظاهرة الاحتباس الحراري. لا تؤدي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من الصناعات إلى زيادة درجات الحرارة بشكل مباشر ، ولكنها تزيدها من خلال تأثير الاحتباس الحراري.

لحل المشاكل البيئية ومنعها في المستقبل يجب على البشرية حل عدد من المشاكل العالمية وتوجيه كل الجهود للحد من تلوث الهواء والحراريتلوث الكوكب.