מהו זיהום תרמי?

2024 מְחַבֵּר: Henry Conors | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-02-12 07:25

זיהום תרמי מתייחס לתופעות שבהן חום משתחרר לגופי מים או לאוויר האטמוספרי. במקביל, הטמפרטורה עולה הרבה יותר מהנורמה הממוצעת. זיהום תרמי של הטבע קשור לפעילות אנושית ולפליטת גזי חממה, שהם הגורם העיקרי להתחממות כדור הארץ.

מקורות לזיהום תרמי של האטמוספרה

ישנן שתי קבוצות של מקורות:

• טבעי - אלו הן שריפות יער, הרי געש, סופות אבק, רוחות יבשות, תהליכי פירוק של אורגניזמים חיים וצמחים;
• אנתרופוגניים הם עיבוד נפט וגז, פעילות תעשייתית, הנדסת חשמל תרמית, אנרגיה גרעינית, תחבורה.

כל שנה, כ-25 מיליארד טון של פחמן חד-חמצני, 190 מיליון טון של תחמוצת גופרית, 60 מיליון טון של תחמוצת חנקן נכנסים לאטמוספירה של כדור הארץ כתוצאה מפעילות אנושית. מחצית מכל הפסולת הזו מתווספת כתוצאה מפעילות תעשיית האנרגיה, התעשייה והמטלורגיה.

פליטת פליטות של רכבים עלתה בשנים האחרונות.

השלכות

בערי מטרופולין עם מפעלים תעשייתיים גדולים, האוויר האטמוספרי חווה את הזיהום התרמי החזק ביותר. הוא מקבל חומרים בעלי טמפרטורה גבוהה יותר משכבת האוויר של פני השטח שמסביב. הטמפרטורה של פליטות תעשייתיות היא תמיד גבוהה יותר משכבת פני השטח הממוצעת של אוויר. לדוגמה, במהלך שריפות יער, מצינורות הפליטה של מכוניות, מצינורות של מפעלים תעשייתיים, בעת חימום בתים, משתחררים זרמי אוויר חם עם זיהומים שונים. הטמפרטורה של זרם כזה היא בערך 50-60 ºС. שכבה זו מעלה את הטמפרטורה השנתית הממוצעת בעיר בשש עד שבע מעלות. "איי חום" נוצרים בערים ומעליהן, מה שמביא לעלייה בעננות, תוך הגדלת כמות המשקעים והגברת לחות האוויר. כאשר תוצרי הבעירה מתווספים לאוויר לח, נוצר ערפיח לח (כמו ערפיח לונדון). אקולוגים אומרים שבמהלך 20 השנים האחרונות, הטמפרטורה הממוצעת של הטרופוספירה עלתה ב-0.7 מעלות צלזיוס.

מקורות לזיהום קרקע תרמי

מקורות לזיהום קרקע תרמי בערים גדולות ובמרכזי תעשייה הם:

• צינורות גז של מפעלים מתכות, הטמפרטורה מגיעה ל-140-150ºС;
• רשת חימום, טמפרטורה סביב 60-160ºС;
• ברזי תקשורת, טמפרטורה 40-50º C.

השלכות של השפעה תרמית על כיסוי הקרקע

צינורות גז, רשתות חימום ושקעי תקשורת מעלים את טמפרטורת הקרקע בכמה מעלות, וזה שלילימשפיע על הקרקע. בחורף זה מוביל להפשרת שלג וכתוצאה מכך להקפאה של שכבות פני הקרקע, ובקיץ מתרחש תהליך הפוך, השכבה העליונה של האדמה מתחממת ומייבשת. כיסוי הקרקע קשור קשר הדוק לצמחייה ולמיקרואורגניזמים החיים החיים בה. שינוי בהרכבו משפיע לרעה על חייהם.

מקורות לזיהום תרמי של מתקנים הידרולוגיים

זיהום תרמי של גופי מים ואזורי חוף ימיים מתרחש כתוצאה מהזרמת שפכים לגופי מים על ידי תחנות כוח גרעיניות ותרמיות, מפעלי תעשייה.

השפעות של הזרמת שפכים

הזרמת שפכים מובילה לעלייה בטמפרטורת המים במאגרים ב-6-7 ºС, השטח של נקודות חמות כאלה יכול להגיע עד 30-40 ק מ2.

שכבות מים חמות יוצרות מעין סרט על פני מסת המים, המונעת חילופי מים טבעיים (מי השטח אינם מתערבבים עם מי התחתית), כמות החמצן פוחתת והצורך של אורגניזמים הוא עולה, בעוד שמספר המינים של האצות גדל.

הדרגה הגדולה ביותר של זיהום מים תרמי מתבצעת על ידי תחנות כוח. מים משמשים לקירור טורבינות NPP ועיבוי גז ב-TPPs. מים המשמשים תחנות כוח מחוממים בכ-7-8 מעלות צלזיוס, ולאחר מכן הם מוזרמים לגופי מים סמוכים.

לעלייה בטמפרטורת המים במאגרים יש השפעה שלילית על אורגניזמים חיים. לכל אחד מהם יש טמפרטורה אופטימלית שבה מרגישה האוכלוסייהמְעוּלֶה. בסביבה הטבעית, עם עלייה או ירידה איטית בטמפרטורה, אורגניזמים חיים מסתגלים בהדרגה לשינויים, אך אם הטמפרטורה עולה בחדות (למשל, עם נפח גדול של הזרמת קולחים ממפעלים תעשייתיים), אז לאורגניזמים אין זמן להתאקלם. הם מקבלים הלם חום, וכתוצאה מכך הם יכולים למות. זוהי אחת ההשפעות השליליות ביותר של זיהום תרמי על החיים במים.

אבל עשויות להיות השלכות אחרות ומזיקות יותר. למשל, השפעת זיהום מים תרמי על חילוף החומרים. עם עלייה בטמפרטורה באורגניזמים, קצב חילוף החומרים עולה, והצורך בחמצן עולה. אבל ככל שטמפרטורת המים עולה, תכולת החמצן בהם יורדת. המחסור בו מוביל למותם של מינים רבים של אורגניזמים חיים מימיים. הרס של כמעט 100% של דגים וחסרי חוליות גורם לטמפרטורת המים לעלות בכמה מעלות בקיץ. כאשר משטר הטמפרטורות משתנה, גם התנהגות הדגים משתנה, הנדידה הטבעית מופרעת ומתרחשת הטלה בטרם עת.

לכן, עלייה בטמפרטורת המים יכולה לשנות את מבנה המינים של גופי מים. מינים רבים של דגים עוזבים את האזורים הללו או מתים. האצות האופייניות למקומות אלו מוחלפות במינים אוהבי חום.

אם יחד עם מים חמימים, חומרים אורגניים ומינרלים (ביוב ביתי, דשנים מינרליים נשטפים מהשדות) נכנסים למאגרים, יש רבייה חדה של אצות, הם מתחילים להיווצרמסה צפופה, המכסה זה את זה. כתוצאה מכך מתרחשים מותם וריקבון שלהם, מה שמוביל למגיפה של כל היצורים החיים במאגר.

הזיהום התרמי של גופי מים על ידי תחנות כוח תרמיות הוא מסוכן. הם מייצרים אנרגיה באמצעות טורבינות, יש לקרר את גז הפליטה מעת לעת. מים משומשים מוזרמים למאגרים. בתחנות כוח תרמיות גדולות, כמות זו מגיעה ל-90 מ'3. משמעות הדבר היא שזרימה חמה מתמשכת נכנסת למאגר.

נזק מזיהום של מערכות אקולוגיות מימיות

כל ההשלכות של זיהום תרמי של גופי מים גורמות לפגיעה קטסטרופלית באורגניזמים חיים ומשנות את בית הגידול של האדם עצמו. נזק שנגרם מזיהום:

• אסתטי (מראה הנופים שבור);
• כלכלי (שיקום זיהום, הכחדה של מיני דגים רבים);
• סביבתי (מיני צמחיית מים ויצורים חיים מושמדים).

נפח המים החמים המוזרמים מתחנות כוח גדל כל הזמן, ולכן גם הטמפרטורה של גופי המים תעלה. בנהרות רבים, לדברי אנשי איכות הסביבה, הוא יגדל ב-3-4 מעלות צלזיוס. התהליך הזה כבר בעיצומו. לדוגמה, בחלק מהנהרות באמריקה, התחממות יתר של המים היא בערך 10-15 מעלות צלזיוס, באנגליה - 7-10 מעלות צלזיוס, בצרפת - 5 מעלות צלזיוס.

זיהום תרמי

זיהום תרמי (זיהום פיזי תרמי) הוא צורה המתרחשת כתוצאה מעלייה בטמפרטורת הסביבה. הגורמים לה הם פליטות תעשייתיות וצבאיות של אוויר מחומם, שריפות גדולות.

זיהום תרמי של הסביבה קשור לעבודה של מפעלים של כימיקלים, עיסת נייר, מתכות, תעשיות עץ, תחנות כוח תרמיות ותחנות כוח גרעיניות, הדורשות כמויות גדולות של מים לקירור ציוד.

תחבורה היא מזהם רב עוצמה של הסביבה. כ-80% מכלל הפליטות השנתיות מגיעות ממכוניות. חומרים מזיקים רבים מפוזרים על פני מרחקים ניכרים ממקור הזיהום.

כאשר שורפים גז בתחנות כוח תרמיות, בנוסף להשפעות כימיות על האטמוספרה, מתרחש גם זיהום תרמי. בנוסף, ברדיוס של כ-4 ק מ מהלפיד, צמחים רבים נמצאים במצב מדוכא, וברדיוס של 100 מטר כיסוי הצמחייה גוסס.

בכל שנה נוצרים ברוסיה כ-80 מיליון טון של פסולת תעשייתית וביתית שונים, המהווים מקור לזיהום של כיסוי קרקע, צמחייה, מי קרקע ושטח ואוויר אטמוספרי. בנוסף, הם מהווים מקור לקרינה וזיהום תרמי של עצמים טבעיים.

מי הקרקע מזוהמים במגוון של פסולת כימית שמגיעה לשם כאשר דשנים מינרליים, חומרי הדברה נשטפים מהאדמה, עם שפכים ושפכים תעשייתיים. זיהום תרמי וחיידקי מתרחש במאגרים, מינים רבים של צמחים ובעלי חיים מתים.

כל שחרור של חום לסביבה הטבעית מוביל לשינוי בטמפרטורה של מרכיביה, במיוחד השכבות התחתונות של האטמוספירה,אדמה וחפצי הידרוספירה.

לפי שוחרי איכות הסביבה, פליטות תרמיות לסביבה עדיין אינן מסוגלות להשפיע על איזון כדור הארץ, אך יש להן השפעה משמעותית על אזור ספציפי. לדוגמה, טמפרטורת האוויר בערים גדולות בדרך כלל גבוהה במקצת מאשר מחוץ לעיר; המשטר התרמי של נהרות או אגמים משתנה כאשר שפכים מתחנות כוח תרמיות מוזרמים אליהם. הרכב המינים של תושבי המרחבים הללו משתנה. לכל מין יש טווח טמפרטורות משלו בו המין מסוגל להסתגל. לדוגמה, פורל יכול לשרוד במים חמים אך אינו יכול להתרבות.

לכן, הפרשות תרמיות משפיעות גם על הביוספרה, למרות שזה לא בקנה מידה פלנטרי, אלא בולט גם לבני אדם.

זיהום הטמפרטורה של כיסוי הקרקע כרוך בעובדה שיש אינטראקציה הדוקה עם בעלי חיים, צמחייה ואורגניזמים מיקרוביאליים. עם עלייה בטמפרטורת הקרקע, כיסוי הצמחייה משתנה למינים תרמופיליים יותר, מיקרואורגניזמים רבים מתים, לא מסוגלים להסתגל לתנאים חדשים.

זיהום תרמי של מי תהום מתרחש כתוצאה מנגר הנכנס לאקוויפרים. זה משפיע לרעה על איכות המים, ההרכב הכימי שלהם והתנאים התרמיים.

זיהום תרמי של הסביבה מחמיר את תנאי החיים והפעילות האנושית. בערים, עם טמפרטורות גבוהות בשילוב עם לחות גבוהה, אנשים חווים כאבי ראש תכופים, חולשה כללית, מרוצי סוסים.לחץ דם. לחות גבוהה מובילה לקורוזיה של מתכות, נזק לביוב, צינורות חום, צינורות גז וכן הלאה.

השלכות של זיהום סביבתי

ניתן לציין את כל ההשלכות של זיהום תרמי של הסביבה ולהדגיש את הבעיות העיקריות שיש לטפל בהן:

1.איי חום נוצרים בערים הגדולות.

2. נוצר ערפיח, הלחות באוויר עולה ונוצר עננות קבועה בערים מגה.

3. בעיות מתעוררות בנהרות, אגמים ואזורי חוף של הים והאוקיינוסים. עקב העלייה בטמפרטורה, האיזון האקולוגי מופר, מינים רבים של דגים וצמחי מים מתים.

4. התכונות הכימיות והפיזיקליות של המים משתנות. הוא הופך לבלתי שמיש גם לאחר הניקוי.

5. אורגניזמים חיים של מקווי מים מתים או נמצאים במצב מדוכא.

6. טמפרטורות מי התהום עולות.

7. מבנה הקרקע והרכבה מופרעים, הצמחייה והמיקרואורגניזמים החיים בה מדוכאים או נהרסים.

זיהום תרמי. מניעה ואמצעים למניעתה

האמצעי העיקרי למניעת זיהום תרמי של הסביבה הוא נטישה הדרגתית של השימוש בדלק, מעבר מוחלט לאנרגיה מתחדשת חלופית: שמש, רוח וכוח הידרו.

כדי להגן על אזורי מים מפני זיהום תרמי במערכת קירור הטורבינה, יש צורך בבניית מאגרים - מצננים, מהם מים לאחר קירורניתן להשתמש שוב במערכת הקירור.

בעשורים האחרונים, מהנדסים מנסים לחסל את טורבינת הקיטור בתחנות כוח תרמיות, תוך שימוש בשיטה המגנטוהידרודינמית להמרת אנרגיה תרמית לאנרגיה חשמלית. זה מפחית באופן משמעותי את הזיהום התרמי של הסביבה ומקווי המים.

ביולוגים מבקשים לזהות את גבולות היציבות של הביוספרה בכללותה ומינים בודדים של אורגניזמים חיים, כמו גם את גבולות שיווי המשקל של מערכות ביולוגיות.

אנשי איכות הסביבה, בתורם, חוקרים את מידת ההשפעה של הפעילות הכלכלית האנושית על תהליכים טבעיים בסביבה ומבקשים למצוא דרכים למנוע השפעה שלילית.

הגן על הסביבה מפני זיהום תרמי

נהוג לחלק את הזיהום התרמי לפלנטרי ומקומי. בקנה מידה פלנטרי, הזיהום אינו גדול במיוחד ומסתכם רק ב-0.018% מקרינת השמש הנכנסת לכוכב הלכת, כלומר בתוך אחוז אחד. אבל, לזיהום תרמי יש השפעה חזקה על הטבע ברמה המקומית. כדי לווסת השפעה זו ברוב המדינות המתועשות, הוכנסו גבולות (מגבלות) של זיהום תרמי.

ככלל, הגבול נקבע למשטר מקווי המים, שכן הימים, האגמים והנהרות הם הסובלים במידה רבה מזיהום תרמי ומקבלים את חלקו העיקרי.

במדינות אירופה, גופי מים לא צריכים להתחמם ביותר מ-3 מעלות צלזיוס מהטמפרטורה הטבעית שלהם.

בארה ב, חימום מים בנהרות לא צריך להיות לבן יותר מ-3 מעלות צלזיוס, באגמים - 1.6 מעלות צלזיוס, במימי הים והאוקיינוסים - 0.8 מעלות צלזיוס.

Bברוסיה, טמפרטורת המים במאגרים לא צריכה לעלות ביותר מ-3 מעלות צלזיוס בהשוואה לטמפרטורה הממוצעת של החודש החם ביותר. במאגרים המאוכלסים בסלמון ובמיני דגים אחרים חובבי קור, לא ניתן להעלות את הטמפרטורה ביותר מ-5 מעלות צלזיוס, בקיץ לא יותר מ-20 מעלות צלזיוס, בחורף - 5 מעלות צלזיוס.

היקף הזיהום התרמי ליד מרכזי תעשייה גדולים הוא משמעותי למדי. כך, למשל, ממרכז תעשייתי עם אוכלוסייה של 2 מיליון איש, מתחנת כוח גרעינית ומבית זיקוק נפט, הזיהום התרמי מתפשט במרחק של 120 ק"מ ובגובה של 1 ק"מ.

אנשי איכות הסביבה מציעים להשתמש בפסולת חום לצרכים ביתיים, לדוגמה:

• להשקיה של קרקע חקלאית;
• בתעשיית החממות;
• לשמור על המים הצפוניים במצב נקי מקרח;
• לזיקוק של מוצרים כבדים של תעשיית הנפט ושל מזוט;
• לגידול מיני דגים אוהבי חום;
• לבניית בריכות מלאכותיות מחוממות בחורף לעופות מים בר.

בקנה מידה פלנטרי, זיהום תרמי של הסביבה הטבעית משפיע בעקיפין על ההתחממות הגלובלית. פליטת גזי חממה מתעשיות אינה מעלה ישירות את הטמפרטורות, אלא מגדילה אותן באמצעות אפקט החממה.

כדי לפתור בעיות סביבתיות ולמנוע אותן בעתיד, על האנושות לפתור מספר בעיות גלובליות ולכוון את כל המאמצים להפחתת זיהום אוויר, תרמיזיהום כדור הארץ.