Termiske forurensningskarakteristikker, konsekvenser, eksempler

De Termisk forurensning oppstår når en viss faktor forårsaker en uønsket eller skadelig endring i omgivelsestemperaturen. Det medium som er mest påvirket av denne forurensningen er vann, men det kan også påvirke luft og jord.

Gjennomsnittstemperaturen i miljøet kan endres både av naturlige årsaker og ved menneskelige handlinger (antropogen). Blant de naturlige årsakene er ikke -provoserte skogbranner og vulkanutbrudd.

Jordens overflatetemperatur. Kilde: https: // Commons.Wikimedia.org/wiki/fil: Surfacetemperature.Jpg

Blant de antropogene årsakene er generering av strøm, produksjon av klimagasser og industrielle prosesser. På samme måte bidrar luftkjøling og konditioneringssystemer.

Det mest relevante termiske forurensningsfenomenet er global oppvarming, noe som innebærer økningen i planetarisk gjennomsnittstemperatur. Dette skyldes den så -kalt drivhusffekten og netto bidrag fra gjenværende varme av mennesket.

Aktiviteten som genererer mest termisk forurensning er produksjonen av strøm fra forbrenning av fossilt brensel. Ved å brenne kull- eller oljederivater er det spredt varme og CO2 produseres, hoveddrivhusgass.

Termisk forurensning forårsaker fysiske, kjemiske og biologiske forandringer som gir en negativ innvirkning på biologisk mangfold. Den mest relevante egenskapen til høye temperaturer er dens katalytiske kraft og inkluderer de metabolske reaksjonene som oppstår i levende organismer.

Levende vesener krever amplitude av bestemt temperaturvariasjon for å overleve. Det er grunnen til at enhver endring av slik amplitude kan innebære reduksjonen i populasjoner, deres migrasjon eller deres utryddelse.

På den annen side påvirker termisk forurensning direkte menneskers helse og forårsaker utmattelse av varme, termisk sjokk og forverrer hjerte- og karsykdommer. I tillegg får global oppvarming tropiske sykdommer til å utvide det geografiske handlingsområdet.

Forhindre termisk forurensning krever å endre modusene for økonomisk utvikling og vaner i det moderne samfunn. Dette innebærer igjen implementering av teknologier som reduserer termisk innvirkning på miljøet.

Det er noen eksempler på termisk forurensning her som Santa María de Garoña kjernekraftverk (Burgos, Spania) som opererte mellom 1970 og 2012. Dette sentrale helte det varme vannet i sitt kjølesystem til Ebro -elven og økte opp til 10 ºC sin naturlige temperatur.

Et annet karakteristisk tilfelle av termisk forurensning er gitt ved bruk av klimaanlegg. Spredningen av disse systemene for å redusere temperaturen øker temperaturen på en by som Madrid med opptil 2 ° C.

Til slutt ble det positive tilfellet med et margarinproduserende selskap i Peru som bruker vann for å kjøle det resulterende systemet, og varmt vann ble returnert til havet. Dermed klarte de å spare energi, vann og redusere bidrag til varmt vann til miljøet.

[TOC]

Kjennetegn

- Varme og termisk forurensning

Termisk forurensning er avledet fra transformasjonen av andre energier siden all energi når de distribueres genererer varme. Dette består i akselerasjonen av bevegelsen av de medium partiklene.

Derfor er varme en energioverføring mellom to systemer som har forskjellige temperaturer.

Temperatur

Temperatur er en størrelse som måler den kinetiske energien til et system, det vil si den gjennomsnittlige bevegelsen av molekylene. Denne bevegelsen kan være oversettelse som i en gass eller vibrasjoner som i et fast stoff.

Det måles med termometeret, hvorav det er forskjellige typer som er den vanligste utvidelsen og elektroniske.

Utvidelsestermometeret er basert på utvidelseskoeffisienten til visse stoffer. Disse stoffene når de er strukket og oppstigningen markerer en gradert skala.

Det elektroniske termometeret er basert på transformasjonen av termisk energi til elektrisk oversatt til en numerisk skala.

Den vanligste skalaen som brukes er den som er foreslått av Anders Celsius (ºC, grader Celsius eller Celsius). I den tilsvarer 0 ºC frysepunktet til vannet og 100 ºC til kokepunktet.

- Termodynamikk og termisk forurensning

Termodynamikk er grenen av fysikk som studerer varmeinteraksjoner med andre former for energi. Termodynamikken tenker på fire grunnleggende prinsipper:

- To objekter med forskjellige temperaturer vil utveksle varme til de når balansen.

- Energi er ikke skapt eller ødelagt, den blir bare transformert.

- En form for energi kan ikke forvandles fullstendig til en annen uten varmetap. Og varmestrømmen vil være av den hotteste minst varme, aldri tvert imot.

- Det er ikke mulig å nå en temperatur som tilsvarer absolutt null.

Disse prinsippene som brukes på termisk forurensning, bestemmer at hver fysisk prosess genererer varmeoverføring og produserer termisk forurensning. I tillegg kan det oppstå enten på grunn av økning eller reduksjon i temperaturen på mediet.

Det anses at økningen eller reduksjonen i temperaturen forurenser når den kommer ut av viktige parametere.

- Vital temperatur

Temperatur er et av de grunnleggende aspektene for livets forekomst slik vi kjenner det. Amplituden av temperaturvariasjonen som tillater det meste av de aktive livene fra -18 ºC til 50 ºC.

Det kan være levende organismer i latent tilstand ved temperaturer på -200 ºC og 110 ºC, men de er sjeldne tilfeller.

Termofile bakterier

Visse bakterier som kalles termofiler kan eksistere ved temperaturer opp til 100 ºC forutsatt at det er flytende vann. Denne tilstanden oppstår ved høyt trykk i havbunnen i områder med hydrotermiske skorsteiner.

Det kan tjene deg: vannmangel: årsaker, konsekvenser, løsninger og eksempler

Dette indikerer at definisjonen av termisk forurensning i et medium er relativ og avhenger av miljøets naturlige egenskaper. Det er også relatert til kravene til organismer som bor i et gitt område.

Menneske

Hos mennesker går normal kroppstemperatur fra 36,5 ºC til 37,2 ºC, og homeostatisk kapasitet (kompenserer ytre variasjoner) er begrenset. Temperaturer under 0 ºC for lengre tider og uten kunstig beskyttelse forårsaker død.

På samme måte er temperaturer større enn 50 ºC stadig vanskelig å kompensere på lang sikt.

- Termisk forurensning og mediet

I vann forårsaker termisk forurensning en mer øyeblikkelig virkning siden varmen sakte blir spredt. I luften og på gulvet har termisk forurensning mindre overveldende effekter fordi varmen forsvinner med større hastighet.

På den annen side, i små områder er miljøets evne til å spre store mengder varme veldig begrenset.

Katalytisk effekt av varme

Varme har en katalytisk effekt på kjemiske reaksjoner, det vil si akselererer slike reaksjoner. Denne effekten er hovedfaktoren som termisk forurensning kan ha negative konsekvenser for miljøet.

Dermed kan noen få grad av forskjell på forskjell skyte reaksjoner som ellers ville oppstå.

Fører til

- Global oppvarming

Jorden har gått gjennom høye og lave gjennomsnittssykluser i hele sin geologiske historie. I disse tilfellene var kildene til planetens temperaturøkning av naturlig karakter som sol og geotermisk energi.

Foreløpig er den globale oppvarmingsprosessen assosiert med aktivitetene utført av mennesket. I dette tilfellet er hovedproblemet reduksjonen i frekvensen av spredning av nevnte varme mot stratosfæren.

Dette skjer hovedsakelig på grunn av utslipp av klimagasser ved menneskelig aktivitet. Blant dem inkluderer industri, kjøretøystrafikk og forbrenning av fossilt brensel.

Global oppvarming i dag representerer den største og farlige prosessen med termisk forurensning som eksisterer. I tillegg inkluderer varmeutslipp på grunn av global bruk av fossilt brensel ekstra varme til systemet.

- Termoelektriske planter

Et termoelektrisk anlegg er et industrielt kompleks for å produsere strøm fra et drivstoff. Nevnte drivstoff kan være fossil (kull, olje eller derivater) eller et radioaktivt materiale (for eksempel uran).

Endesa som Pontes Thermoelectric Central (Spania). Kilde: Bilde levert av ☣ Banjo [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)]

Dette systemet krever kjøling av turbiner eller reaktorer, og for dette vannet brukes. I kjølesekvensen trekkes et stort volum vann hentet fra en praktisk og kald kilde (en elv eller havet).

Deretter tvinger pumpene den gjennom rør som er omgitt av varmtvannsdampen. Varme passerer fra damp til kjølevann og oppvarmet vann returneres til kilden som fører overflødig varme til det naturlige miljøet.

- skogbranner

Skogbranner er et vanlig fenomen i dag, og er i mange tilfeller forårsaket direkte eller indirekte av mennesket. Forbrenning av store skogkledde masser overfører enorme mengder varme hovedsakelig i luften og bakken.

- Klimaanlegg og kjølesystemer

Klimaanlegg endrer ikke bare temperaturen i det indre området, men forårsaker ubalanser i det ytre området. For eksempel forsvinner klimaanlegg 30% mer enn varmen de trekker ut fra interiøret.

I følge det internasjonale energibyrået er det omtrent 1.600 millioner klimaanlegg i verden. På samme måte genererer kjøleskap, kjøleskap, kavas og alt utstyr som er ment å senke temperaturen i et lukket område, termisk forurensning.

- Industrielle prosesser

Faktisk involverer alle industrielle transformasjonsprosesser varmeoverføring til miljøet. Noen bransjer gjør det med spesielt høye priser som de som er dedikert til gass, metallurgi og glassproduksjon flytende.

Gass flytende

Regasifiserings- og flytende næring av forskjellige industrielle og medisinske bruksgasser krever kjølingsprosesser. Disse prosessene er endotermiske, det vil si at de absorberer varmeavkjøling av omgivelsene.

For dette brukes vann som blir returnert til miljøet ved en lavere temperatur enn den første.

Metallurgisk

Høyt støperiovner avgir varme til miljøet, siden de når temperaturer over 1.500 ºC. På den annen side bruker kjøleprosessene til materialene vann som kommer med større temperatur til miljøet.

Glassproduksjon

I de smeltede og støpeprosessene av materialet er temperaturen på opptil 1 nådd.600 ºC. I denne forstand er den termiske forurensningen generert av denne bransjen betydelig, spesielt i arbeidsmiljøet.

- Belysningssystemer

Glødelamper eller søkelys og lysstoffrør sprer energi i form av varme til miljøet. På grunn av den høye konsentrasjonen av belysningskilder i urbane områder, blir det et betydelig fokus for termisk forurensning.

- Interne forbrenningsmotorer

Forbrenningsmotorer, for eksempel biler kan generere rundt 2.500 ºC. Denne varmen blir spredt til miljøet gjennom kjølesystemet, spesielt gjennom radiatoren.

Tatt i betraktning at hundretusener av kjøretøyer sirkulerer daglig, er det mulig å utlede mengden overført varme.

- Urbane sentre

I praksis er en by et fokus for termisk forurensning på grunn av eksistensen av mange av faktorene som allerede er indikert. Imidlertid er en by et system hvis termiske effekt blir en varmeøy innenfor rammen av omgivelsene.

Kan tjene deg: Hva er de naturlige elementene?Varmeøyer i Spania. Kilde: Galjundi7 [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0)]

Albedo -effekt

Albedoen viser til et objekts evne til å gjenspeile solstråling. Utover det kaloribidraget som hvert nåværende element kan gi (biler, hjem, bransjer), utøver den urbane strukturen betydelig synergi.

For eksempel har materialer i bysentre (hovedsakelig betong og asfalt) en lav albedo. Dette gjør dem varme, hva som er bundet til varme som sendes ut av aktiviteten i byen, forbedrer termisk forurensning.

Netto bidrag fra Urban Heat

Ulike forskning har vist at varmeproduksjon etter menneskelige aktiviteter for en varm dag i en by kan være veldig høy.

I Tokyo er det for eksempel et netto varmebidrag på 140 W/m2, tilsvarer en temperaturøkning på omtrent 3 ° C. I Stockholm er nettbidraget estimert til 70 W/m2, tilsvarer en økning på 1,5 ºC ved temperatur.

Konsekvenser

- Endringer i fysiske vannegenskaper

Økningen i vanntemperaturprodukt av termisk forurensning forårsaker fysiske endringer i dette. Reduser for eksempel oppløst oksygen og øker salter ved å påvirke akvatiske økosystemer.

I vannmasser som er utsatt for sesongmessige endringer (vinterfrysing), tilsett varmt vann, endrer den naturlige frysingshastigheten. Dette påvirker igjen levende vesener som har tilpasset seg den sesongmessigheten.

- Innvirkning på biologisk mangfold

Akvatisk liv

I termoelektriske planter er kjølesystemer, eksponering for høye temperaturer produserer fysiologisk sjokk for visse organismer. I dette tilfellet er planteplanktonet, dyreplanktonet, egg og larver av plankton, fisk og virvelløse dyr påvirket.

Mange vannlevende organismer, spesielt fisk er veldig følsomme for vanntemperatur. I samme art varierer det ideelle temperaturområdet avhengig av akklimatiseringstemperaturen til hver spesifikk populasjon.

På grunn av dette forårsaker temperaturvariasjoner forsvinning eller migrasjon av hele populasjoner. Dermed kan utslippsvannet til en termoelektrisk anlegg øke temperaturen med 7,5-11 ºC (ferskvann) og 12-16 ºC (saltvann).

Dette termiske støtet kan føre til rask død eller indusere bivirkninger som påvirker befolkningen overlevelse. Blant andre effekter reduserer vannoppvarmet oppløst oksygen i vann, noe som forårsaker hypoksiproblemer.

Eutrofer

Dette fenomenet påvirker alvorlig akvatiske økosystemer til og med forårsaker livets forsvinning i dem. Det begynner med spredning av alger, bakterier og vannplanter produkt av kunstige næringsbidrag til vann.

Ved å øke populasjonene i disse organismer, bruker de det oppløst oksygen i vannet og forårsaker fiskens død og andre arter. Økningen i vanntemperatur bidrar til overgjødsling ved å redusere oppløst oksygen og konsentrere salter, og favoriserer veksten av alger og bakterier.

Landliv

Når det gjelder luft, påvirker temperaturvariasjoner fysiologiske prosesser og artsatferd. Mange insekter reduserer fruktbarheten mot temperaturer over visse nivåer.

På samme måte er planter temperaturfølsomme for blomstring. Global oppvarming fører til at noen arter utvider sin geografiske utvidelse, mens andre ser den begrenset.

- Menneskelig helse

Heteslag

Uvanlig høye temperaturer påvirker menneskers helse, det så -kalt termiske støt eller heteslag kan oppstå. Dette består av akutt dehydrering som kan forårsake lammelse av forskjellige vitale organer og til og med forårsake død.

Varmebølger kommer til å forårsake hundrevis og til og med tusenvis av mennesker som i Chicago (USA), der omtrent 700 mennesker døde i 1995. For deres del har hetebølger i Europa mellom 2003 og 2010 forårsaket tusenvis av menneskers død.

Kardiovaskulære sykdommer

På den annen side påvirker høye temperaturer helsebildet av mennesker med hjerte- og karsykdommer negativt. Denne situasjonen er spesielt alvorlig i tilfeller av hypertensjon.

Plutselige temperaturendringer

Plutselige temperaturvariasjoner kan svekke immunforsvaret og gjøre kroppen mer utsatt for luftveissykdommer.

Hygiene og arbeidsmiljø

Termisk forurensning er en arbeidshelsefaktor i noen bransjer, for eksempel metallurgisk og glass. Her blir arbeidere utsatt for strålingsvarme som kan forårsake alvorlige helseproblemer.

Selv om sikkerhetstiltak åpenbart er iverksatt, er termisk forurensning betydelig. Blant forholdene er utmattelse av varme, termisk sjokk, ekstrem strålte varmeforbrenninger og fruktbarhetsproblemer.

Tropiske sykdommer

Økningen i global temperatur forårsaker sykdommer så langt begrenset til visse tropiske områder for å utvide sin virkningsradius.

I april 2019 ble den 29. europeiske kongressen for klinisk mikrobiologi og smittsomme sykdommer holdt i Amsterdam. Denne hendelsen påpekte at sykdommer som Chikungunya, dengue eller leishmaniose kan utvide til Europa.

På samme måte kan flått -overført encefalitt påvirkes av samme fenomen.

Hvordan forhindre det

Det handler om å redusere netto varmebidrag til miljøet og forhindre at varmen produseres fra å bli fanget i atmosfæren.

- Bruk av mer effektiv energi og teknologier for elektrisitetsproduksjon

Energikilder

Termoelektriske planter forårsaker det største bidraget til termisk forurensning når det gjelder netto varmeoverføring til atmosfæren. For å redusere termisk forurensning er det viktig å erstatte fossile energier med ren energi.

Kan tjene deg: kulturell økologi: egenskaper, teorier, betydning

Prosessene med sol, vind (vind) og vannkraft (vann) produksjon (vann) gir veldig lave restbidrag. Det samme skjer med andre alternativer som Olamotriz Energy (bølger) og geotermisk (jordvarme),

Teknologier

Termoelektriske anlegg og næringer hvis prosesser krever kjølesystemer kan bruke lukkede kretssystemer. Mekaniske varmediffusjonssystemer kan også innarbeides som bidrar til å redusere vanntemperaturen.

- Kraftvarme

Kogenerering består av samtidig å produsere strøm og nyttig termisk energi som vanndamp eller varmt vann. For dette er det utviklet teknologier som tillater å komme seg og dra nytte av restvarmen som genereres i industrielle prosesser.

For eksempel utvikler Indus3es -prosjektet finansiert av EU -kommisjonen et system basert på en "Heat Transformer". Dette systemet er i stand til å absorbere den gjenværende varmen med lav temperatur (70 til 110 ºC) og returnere det til en høyere temperatur (120-150 ºC).

Andre dimensjoner av energiproduksjon

Mer komplekse systemer kan omfatte andre dimensjoner av energiproduksjon eller transformasjon.

Blant disse har vi trigenerasjonen som består i å inkorporere kjøleprosesser i tillegg til generering av strøm og varme. I tillegg, hvis det i tillegg blir generert mekanisk energi, diskuteres tetrageneration.

Noen systemer er CO2 -feller, i tillegg til å produsere elektrisitet, termisk og mekanisk energi, i hvilket tilfelle er det snakk om firkantenerasjon. Alle disse systemene bidrar i tillegg til å redusere CO2 -utslipp.

- Reduser utslippet av klimagasser

Fordi global oppvarming er fenomenet termisk forurensning av større innvirkning på planeten, er dens avbøtning nødvendig. For å oppnå dette er det viktigste å redusere klimagassutslipp, inkludert CO2.

Utslippsreduksjon krever en endring i det økonomiske utviklingsmønsteret, og erstatter fossile energikilder med ren energi. Dette reduserer faktisk utslippet av klimagasser og gjenværende varmeproduksjon.

- Kjølende vannkjølingsperiode

Et alternativ som brukes av noen termoelektriske planter er konstruksjon av kjølehull. Funksjonen er å hvile og avkjøle vannet avledet fra kjølesystemet før de returnerer dem til sin naturlige kilde.

Eksempler på termisk forurensning

Braytons Thermoelectric Central (USA). Kilde: Wikimaster97Commons [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0)]

Santa María de Garoña kjernekraftverk

Atomkraftverk produserer strøm fra nedbrytning av radioaktivt materiale. Dette genererer veldig varme, et kjølesystem er nødvendig.

Santa María de Garoña (Spania) kjernekraftverk var et bwr -type strømkraftverk (kokende vannreaktor eller kokende vannreaktor) som ble innviet i 1970. Det kjølesystemet brukte 24 kubikkmeter vann per sekund av Ebro -elven.

I følge det opprinnelige prosjektet ville avløpsvann som returneres til elven ikke overstige 3 ºC med hensyn til elvetemperaturen. I 2011 bestemte en Greenpeace -rapport, bekreftet av et uavhengig miljøselskap, mye høyere temperaturøkning.

Vannet i utslippsområdet nådde 24 ºC (fra 6,6 til 7 ° C av elvenes naturlige vann). Deretter, ved fire kilometer, stoler det under dumpingsonen, overskred 21 ºC. The Central opphørte driften 16. desember 2012.

Klimaanlegg i Madrid (Spania)

I byer er det flere og flere klimaanlegg for å redusere omgivelsestemperaturen i den varme stasjonen. Disse enhetene fungerer ved å trekke ut varm luft fra interiøret og spre den utenfor.

De er vanligvis ikke høy effektivitet, så de sprer enda mer varme enn de trekker ut fra interiøret. Disse systemene er derfor en relevant kilde til termisk forurensning.

I Madrid løfter settet med klimaanlegg som er til stede i byen omgivelsestemperaturen opp til 1,5 eller 2 ºC.

Et positivt eksempel: Margarina -produserende plante i Peru

Margarine er en erstatning for smøret oppnådd ved hydrogenering av vegetabilske oljer. Hydrogenering krever hydrogen med høye temperaturer og trykk med hydrogen.

Denne prosessen krever et vannbasert kjølesystem for å fange den gjenværende varmen som genereres. Vann absorberer varmen og øker temperaturen, og går deretter tilbake til miljøet.

I et peruansk selskap som produserer Margarina, forårsaket en varmtvannsstrøm (35 ºC) termisk forurensning i havet. For å motvirke denne effekten, implementerte selskapet et kraftvarmeanlegg basert på en lukket kjølekrets.

Gjennom dette systemet var det mulig å gjenbruke varmt vann for å forvarme vannet i kjelen. På denne måten ble vannet spart og varmtvannsstrømmen til havet reduseres.

Referanser

1. Burkart K, Schneider A, Breitner S, Khan MH, Krämer A og Endlich W (2011). Effekten av atmosfæriske temaforhold og urban termisk forurensning på all årsak og kardiovaskulær dødelighet i Bangladesh. Miljøforurensning 159: 2035-2043.
2. Cutant CC og Brook AJ (1970). Biologiske aspekter ved termisk forurensning i. Entrinment and Discharge Channel Effects ∗. C R C Kritiske anmeldelser i miljøkontroll 1: 341-381.
3. Davidson B og Bradshaw RW (1967). Termisk forurensning av vannsystemer. Miljøvitenskap og teknologi 1: 618-630.
4. Dingman SL, Weeks WF og Yen YC (1968). Effektene av termisk forurensning på elveisforhold. Water Resources Research 4: 349-362.
5. Galindo RJG (1988). Forurensning i kystøkosystemer, en økologisk tilnærming. Autonomous University of Sinaloa, Mexico. 58 s.
6. Indus3es Project. (Sett 12. august 2019). Indus3es.EU
7. Nordell B (2003). Termisk forurensning forårsaker global oppvarming. Global og planetarisk endring 38: 305-12.