ТЕРМИЧКО ЗАГАЂЕЊЕ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ПОСЛЕДИЦЕ, ПРИМЕРИ - ЖИВОТНА СРЕДИНА - 2025

Тхермал Загађење настаје када неки фактор изазива нежељеног или шкодљиве промену температуре окружења. Околина која је највише загађена овом загађивањем је вода, али може утицати и на ваздух и земљу.

Просечна температура околине може се изменити и природним узроцима и људским поступцима (антропогеним). Природни узроци укључују непровоциране шумске пожаре и вулканске ерупције.

Температура Земљине површине. Извор: хттпс://цоммонс.викимедиа.орг/вики/Филе:СурфацеТемпературе.јпг

Међу антропогеним узроцима су производња електричне енергије, производња гасова са ефектом стаклене баште и индустријски процеси. Исто тако, расхладни и климатизациони системи доприносе.

Најрелевантнији феномен термичког загађења је глобално загревање, што подразумева пораст просечне планетарне температуре. То је због такозваног ефекта стаклене баште и нето доприноса преостале топлоте од стране људи.

Активност која ствара највише термичко загађење је производња електричне енергије изгарањем фосилних горива. Сагоревање угља или нафтних деривата дифузује топлину и ствара ЦО2, главни стакленички гас.

Термичко загађење узрокује физичке, хемијске и биолошке промјене које негативно утјечу на биолошку разноликост. Најважније својство високих температура је њихова каталитичка моћ и укључује метаболичке реакције које се јављају у живим организмима.

Да би преживела жива бића захтевају услове одређене амплитуде варијације температуре. Из тог разлога, свака промена ове амплитуде може подразумевати смањење популације, њихову миграцију или њихово изумирање.

С друге стране, термичко загађење директно утиче на здравље људи проузрокујући исцрпљивање топлоте, топлотни шок и погоршавајући кардиоваскуларне болести. Поред тога, глобално загревање узрокује да тропске болести прошире свој географски распон деловања.

Спречавање термичког загађења захтева модификацију начина економског развоја и навика савременог друштва. То заузврат подразумева примену технологија које смањују топлотни утицај на животну средину.

Овде су представљени примери примене термичког загађења, као што је нуклеарна електрана Санта Мариа де Гарона (Бургос, Шпанија) која је радила између 1970. и 2012. Ова електрана је избацила топлу воду из свог расхладног система у реку Ебро, повећавајући своју природну температуру до 10 ° Ц.

Још један карактеристичан случај термичког загађења обезбеђен је употребом уређаја за климатизацију. Ширење ових система за смањење температуре повећава температуру у граду као што је Мадрид и до 2 ° Ц.

Коначно, позитиван случај компаније која производи маргарин у Перуу која користи воду за хлађење система, а настала топла вода се враћа у море. Тако су успели да уштеде енергију, воду и смање допринос топле воде животној средини.

карактеристике

- Топлотно и термичко загађење

Термичко загађење настаје трансформацијом других енергија јер сва енергија када се користи ствара топлоту. Ово се састоји од убрзавања кретања честица медијума.

Стога топлота представља пренос енергије између два система који су на различитим температурама.

Температура

Температура је количина која мери кинетичку енергију система, односно просечно кретање његових молекула. Наведено кретање може бити превођење као у гасу или вибрацијама као у чврстом телу.

Мери се термометром, од чега постоје различите врсте, а најчешћи су дилатациони и електронски.

Термометар за ширење заснован је на коефицијенту експанзије одређених супстанци. Ове материје се, када се загревају, истежу и њихов пораст означава степенасту скали.

Електронски термометар заснован је на претварању топлотне енергије у електричну енергију која се преводи на нумеричкој скали.

Најчешћа лествица је она коју је предложио Андерс Целзијус (ºЦ, степени Целзијуса или Целзијуса). У њој 0 ° Ц одговара тачки ледишта воде, а 100 ° Ц тачки кључања.

- Термодинамика и термичко загађење

Термодинамика је грана Физике која проучава интеракције топлоте са другим облицима енергије. Термодинамика разматра четири основна принципа:

- Два објекта са различитим температурама размењиваће топлоту све док не постигну равнотежу.

- Енергија није ни створена нити уништена, она се само трансформише.

- Један облик енергије се не може у потпуности трансформисати у други без губитка топлоте. А топлотни ток ће бити од најтоплијег медијума до најмање врућег, никада обрнуто.

- Није могуће постићи температуру једнаку апсолутној нули.

Ови принципи примењени за термичко загађење одређују да сваки физички процес ствара пренос топлоте и производи термичко загађење. Поред тога, може се произвести или повећањем или смањењем температуре медијума.

Сматра се да повећање или смањење температуре загађује када прелази виталне параметре.

- Витална температура

Температура је један од основних аспеката појаве живота какав знамо. Распон варирања температуре који омогућава већину активног живота се креће од -18ºЦ до 50ºЦ.

Живи организми могу постојати у латентном стању на температурама од -200 ° Ц и 110 ° Ц, али су то ретки случајеви.

Термофилне бактерије

Одређене, такозване термофилне бактерије могу постојати на температурама до 100 ° Ц све док постоји течна вода. Ово стање се јавља при високим притисцима на морском дну у областима хидротермалних отвора.

Ово нам говори да је дефиниција топлотног загађења у медијуму релативна и зависи од природних карактеристика медијума. Исто тако, оно је повезано са потребама организама који настањују одређено подручје.

Људско биће

У људи се нормална телесна температура креће од 36,5ºЦ до 37,2ºЦ, а хомеостатски капацитет (ради компензације спољних разлика) је ограничен. Температуре испод 0 ° Ц током дужег периода и без вештачке заштите узрокују смрт.

Исто тако, температуре изнад 50 ° Ц у сталној основи је веома тешко надокнадити у дужем року.

- Термичко загађење и животна средина

У води термичко загађење има непосреднији ефекат јер се овде топлота распршује спорије. У ваздуху и на земљи термичко загађење има мање снажне ефекте јер се топлина распршује брже.

С друге стране, у малим областима капацитет околине за одвајање великих количина топлоте је врло ограничен.

Каталитички ефекат топлоте

Топлота има каталитички ефекат на хемијске реакције, односно убрзава ове реакције. Овај ефекат је главни фактор због којег термичко загађење може имати негативне последице на животну средину.

Дакле, неколико степени температурне разлике могу покренути реакције до којих се иначе не би дошло.

Узроци

- Глобално загревање

Земља је прошла кроз циклусе високих и ниских просечних температура током своје геолошке историје. У тим случајевима, извори повећања температуре планете били су природне природе, као што су сунце и геотермална енергија.

Тренутно је процес глобалног загревања повезан са активностима које обављају људска бића. У овом случају, главни проблем је смањење брзине расипања поменуте топлоте према стратосфери.

То се јавља углавном због емисије гасова стаклене баште људском активношћу. Они укључују индустрију, саобраћај у возилима и изгарање фосилних горива.

Глобално загревање представља данас највећи и најопаснији процес термичког загађења који постоји. Штавише, емисија топлоте од глобалне употребе фосилних горива додаје додатну топлоту систему.

- Термоелектране

Термоелектрана је индустријски комплекс дизајниран за производњу електричне енергије из горива. Наведено гориво може бити фосил (угљен, нафта или деривати) или радиоактивни материјал (на пример уранијум).

Термоелектрана Ендеса Ас Понтес (Шпанија). Извор: Слика обезбедила ☣Бањо

Овај систем захтева хлађење турбина или реактора и за ту воду се користи. У редоследу хлађења, велика количина воде се изводи из погодног, хладног извора (реке или мора).

Након тога, пумпе га форсирају кроз цеви које су окружене врућом испушном паром. Топлота прелази из паре у воду за хлађење, а грејна вода се враћа извору, доводећи вишак топлоте у природно окружење.

- Шумски пожари

Шумски пожари су данас уобичајена појава која су у многим случајевима узрокована директно или индиректно од људи. Сагоревање великих шумских маса преноси огромне количине топлоте углавном у ваздух и земљу.

- Клима уређаји и расхладни системи

Клима уређаји не само да мијењају температуру у затвореном простору, већ узрокују неравнотежу у вањској зони. На пример, клима уређаји расипају споља 30% више од топлоте коју извлаче изнутра.

Према подацима Међународне агенције за енергију, у свету постоји око 1.600 милиона клима уређаја. Исто тако, фрижидери, фрижидери, подруми и свака опрема дизајнирана за снижавање температуре у затвореном простору стварају термичко загађење.

- Индустријски процеси

У ствари, сви процеси индустријске трансформације укључују преношење топлине у околину. Неке индустрије то раде по посебно високим стопама, попут укапљивања гаса, металургије и производње стакла.

Течни гасови

Индустрије регасификације и укапљивања разних индустријских и медицинских гасова захтевају расхладне процесе. Ови процеси су ендотермични, односно апсорбују топлоту хлађењем околног окружења.

За то се користи вода која се у околину враћа на нижој температури од почетне.

Металуршки

Пећи за топљење топлотних плинова емитују топлину у околину, када достигну температуре преко 1.500 ° Ц. Са друге стране, поступци хлађења материјала користе воду која на вишу температуру поново улази у околину.

Производња стакла

У поступцима топљења и ливења материјала достижу се температуре до 1.600 ° Ц. У том смислу, термичко загађење које ствара ова индустрија је значајно, посебно у радном окружењу.

- Осветљење

Жаруље са жарном нити или рефлекторе и флуоресцентне сијалице расипају енергију у облику топлоте у околину. Због велике концентрације извора осветљења у урбаним срединама, то постаје извор значајног термичког загађења.

- Мотори са унутрашњим сагоревањем

Мотори са унутрашњим сагоревањем, попут оних у аутомобилима, могу да стварају око 2500 ° Ц. Та се топлота расипа у околину кроз систем за хлађење, тачније преко радијатора.

Узимајући у обзир да стотине хиљада возила дневно круже градом, могуће је закључити количину пренесене топлоте.

- Урбани центри

У пракси је град извор топлотног загађења због постојања у њему многих већ споменутих фактора. Међутим, град је систем чији топлотни ефекат формира топлотно острво у оквиру своје околине.

Острва топлоте у Шпанији. Извор: Гаљунди7

Албедо ефекат

Албедо се односи на способност објекта да рефлектује соларно зрачење. Поред калоричног доприноса који могу имати сваки присутан елемент (аутомобили, домови, индустрије), урбана структура показује значајну синергију.

На пример, материјали у урбаним центрима (углавном бетон и асфалт) имају мало албеда. Због тога се они јако загреју, што заједно са топлином коју емитују активности у граду повећава термичко загађење.

Нето допринос градске топлоте

Различита истраживања показују да стварање топлотне енергије људским активностима током врелог дана у граду може бити веома велика.

На пример, у Токију постоји нето унос топлоте од 140 В / м2, што је еквивалент повећању температуре за око 3 ° Ц. У Стоцкхолму се нето допринос процењује на 70 В / м2, што је еквивалентно повећању температуре од 1,5 ° Ц.

Последице

- Промене у физичким својствима воде

Повећање температуре воде као резултат топлотног загађења узрокује физичке промјене у њој. На пример, смањује растворени кисеоник и повећава концентрацију соли, утичући на водене екосистеме.

У воденим водама подложним сезонским променама (зимско смрзавање) додавање топле воде мења природну брзину смрзавања. То заузврат утиче на жива бића која су се прилагодила тој сезоналности.

- Утицај на биодиверзитет

Водни живот

У термоелектричним системима за хлађење постројења, излагање високим температурама ствара физиолошки шок за одређене организме. У овом случају су погођени фитопланктон, зоопланктон, јаја и ларве планктона, риба и бескраљежњака.

Многи водени организми, посебно рибе, веома су осетљиви на температуру воде. Код исте врсте идеални температурни опсег варира у зависности од температуре аклиматизације сваке одређене популације.

Због тога температурне разлике узрокују нестанак или миграцију читаве популације. Дакле, вода за испуштање из термоелектране може повећати температуру за 7,5-11 ºЦ (слатка вода) и 12-16 ºЦ (слана вода).

Овај топлотни шок може довести до брзе смрти или изазвати нежељене ефекте који утичу на опстанак популације. Између осталих ефеката, загревање воде смањује растворени кисеоник у води, узрокујући хипоксичне проблеме.

Еутрофикација

Ова појава озбиљно утиче на водене екосистеме, чак узрокујући нестанак живота у њима. Почиње са размножавањем алги, бактерија и водених биљака као резултат вештачког доприноса хранљивих састојака води.

Како се популација ових организама повећава, они троше растворени кисеоник у води, узрокујући смрт риба и других врста. Повећање температуре воде доприноси еутрофикацији смањујући растворени кисеоник и концентришуће соли, погодујући расту алги и бактерија.

Земаљски живот

У случају ваздуха, разлике у температури утичу на физиолошке процесе и понашање врста. Многи инсекти смањују своју плодност на температурама изнад одређених нивоа.

Исто тако, биљке су осетљиве на температуру за своје цветање. Глобално загревање изазива неке врсте да прошире свој географски распон, док друге сматрају ограниченим.

- Људско здравље

Топлотни удар

Необично високе температуре утичу на здравље људи, а могу се јавити и такозвани топлотни шок или топлотни удар. Састоји се од акутне дехидратације која може изазвати парализу различитих виталних органа и чак довести до смрти.

Топлотни таласи могу изазвати стотине, па чак и хиљаде људи као у Чикагу (САД), где је 1995. умрло око 700 људи. У међувремену, топлотни талас у Европи између 2003. и 2010. године изазвао је смрт хиљада људи.

Кардиоваскуларне болести

Са друге стране, високе температуре негативно утичу на здравље људи са кардиоваскуларним болестима. Ова ситуација је посебно озбиљна у случајевима хипертензије.

Нагле промене температуре

Изненадне разлике у температури могу ослабити имунолошки систем и учинити тело подложније респираторним болестима.

Хигијена и радно окружење

Термичко загађење је фактор здравља на раду у неким индустријама, на пример металургија и стакло. Овде су радници изложени зрачењу који могу изазвати озбиљне здравствене проблеме.

Иако су мере безбедности очигледно предузете, термичко загађење је значајно. Услови укључују исцрпљивање топлоте, топлотни удар, екстремно зрачене топлотне опекотине и проблеме плодности.

Тропске болести

Повећање глобалне температуре узрокује да болести досад ограничене на одређена тропска подручја проширују свој радијус.

У априлу 2019. у Амстердаму је одржан 29. Европски конгрес клиничке микробиологије и заразних болести. У овом случају је истакнуто да се болести попут чикунгуње, денге или лајманијазе могу проширити у Европу.

Слично томе, енцефалитис против крпеља може бити погођен истим феноменом.

Како то спречити

Циљ је смањити нето допринос топлине у животну средину и спречити да произведена топлота остане у атмосфери.

- Употреба ефикаснијих извора енергије и технологија за производњу електричне енергије

Извори енергије

Термоелектране узрокују највећи допринос термичког загађења у смислу нето преноса топлоте у атмосферу. У том смислу, за смањење термичког загађења од суштинске је важности заменити фосилна горива чистим енергијама.

Процеси производње енергије соларне, ветра (ветра) и хидроелектране (воде) дају врло мале заостале уносе топлоте. Исто се дешава и са другим алтернативама као што су таласна енергија (таласи) и геотермална (топлота са земље),

Тецхнологиес

Термоелектране и индустрије чији процеси захтевају системе хлађења могу да користе системе затворене петље. Такође се могу уградити механички системи за дифузију топлоте како би се смањила температура воде.

- Когенерација

Когенерација се састоји од истовремене производње електричне енергије и корисне топлотне енергије као што су пара или топла вода. За то су развијене технологије које омогућују обнављање и искориштавање отпадне топлотне енергије створене у индустријским процесима.

На пример, пројекат ИНДУС3ЕС који финансира Европска комисија развија систем заснован на „трансформатору топлоте“. Овај систем је способан да апсорбује заосталу топлоту од ниске температуре (70 до 110 ºЦ) и врати га на вишу температуру (120-150 ºЦ).

Остале димензије производње енергије

Сложенији системи могу да укључују и друге димензије производње или трансформације енергије.

Међу њима имамо тригенерације, које се састоје од укључивања процеса хлађења поред производње електричне и топлотне енергије. Поред тога, ако се додатно генерише механичка енергија, говоримо о тетранерацији.

Неки системи су ЦО2 замке, поред тога што производе електричну, топлотну и механичку енергију, у ком случају говоримо о четверогенерацијским. Сви ови системи такође доприносе смањењу емисије ЦО2.

- Смањите емисију гасова стаклене баште

Како је глобално загревање феномен термичког загађења са највећим утицајем на планету, његово ублажавање је неопходно. Да би се то постигло, главна ствар је смањење емисије гасова са ефектом стаклене баште, укључујући ЦО2.

Смањење емисија захтева промену обрасца економског развоја, замењујући фосилне изворе енергије чистом енергијом. У ствари, то смањује емисију гасова са ефектом стаклене баште и производњу отпадне топлоте.

- Период хлађења водом за хлађење

Алтернатива коју користе неке термоелектране је изградња базена за хлађење. Његова функција је да одмара и хлади воде добијене из система за хлађење пре него што их врати у свој природни извор.

Примери термичког загађења

Термоелектрана Браитон (Сједињене Државе). Извор: Викимастер97цоммонс

Нуклеарна електрана Санта Мариа де Гарона

Нуклеарне електране производе електричну енергију од распада радиоактивног материјала. Ово ствара пуно топлоте, захтевајући систем за хлађење.

Нуклеарна електрана Санта Мариа де Гарона (Шпанија) била је производна електрана типа БВР (реактор кипуће воде) која је отворена 1970. Његов систем за хлађење користио је 24 кубика воде у секунди од реке Ебро.

Према првобитном пројекту, отпадна вода која се враћа у реку не би прешла 3 ° Ц у односу на температуру реке. У 2011. години, Греенпеацеов извештај, који је потврдила независна компанија за заштиту животне средине, установио је много већа пораста температуре.

Вода на подручју изливања досегла је 24ºЦ (6,6 до 7ºЦ природне ријечне воде). Затим је четири километра низводно од подручја изливања прешло 21 ° Ц. Постројење је престало са радом 16. децембра 2012.

Клима уређаји у Мадриду (Шпанија)

У градовима је све више система климатизације за смањење температуре околине у врућој сезони. Ови уређаји делују тако што извлаче топли ваздух изнутра и дифузују га споља.

Они углавном нису високо ефикасни, тако да извана шире више топлоте него што извлаче изнутра. Ови системи су, дакле, релевантан извор топлотног загађења.

У Мадриду, комплет уређаја за климатизацију присутних у граду подиже температуру околине до 1,5 или 2 ° Ц.

Позитиван пример: постројење за производњу маргарина у Перуу

Маргарин је замена за маслац добијен хидрогенацијом биљних уља. За хидрогенацију је потребно засићење биљног уља водоником при високим температурама и притисцима.

За овај процес је потребан систем хлађења на бази воде за хватање настале отпадне топлоте. Вода апсорбује топлоту и подиже температуру, да би се потом вратила у околину.

У перуанској компанији за производњу маргарина, ток воде (35 ° Ц) изазвао је термичко загађење у мору. Да би сузбила овај ефекат, компанија је имплементирала систем когенерације заснован на затвореном расхладном кругу.

Помоћу овог система било је могуће поново користити топлу воду да би се загревала вода која је у котлу. На овај начин се штеде вода и енергија и смањује се проток топле воде у море.

Референце

1. Буркарт К, Сцхнеидер А, Бреитнер С, Кхан МХ, Крамер А и Ендлицхер В (2011). Утицај атмосферских термичких услова и градског термичког загађења на узроке и кардиоваскуларну смртност у Бангладешу. Загађивање животне средине 159: 2035–2043.
2. Цоутант ЦЦ и Броок АЈ (1970). Биолошки аспекти термичког загађења И. Ефекти урањања и испуштања канала дисцхарге. Критички прегледи ЦРЦ-а у контроли заштите животне средине 1: 341–381.
3. Давидсон Б и Брадсхав РВ (1967). Термичко загађење водних система. Наука и технологија за животну средину 1: 618–630.
4. Дингман СЛ, Веекс ВФ и Иен ИЦ (1968). Утицај топлотног загађења на речне ледене услове. Истраживање водених ресурса 4: 349–362.
5. Галиндо РЈГ (1988). Загађење у обалним екосистемима, еколошки приступ. Аутономни универзитет Синалоа, Мексико. 58 п.
6. Пројект Индус3Ес. (Севен 12 августа 2019). индус3ес.еу
7. Норделл Б (2003). Термичко загађење изазива глобално загревање. Глобална и планетарна промена 38: 305–12.