Тепловое загрязнение вод

Шумовые загрязнения

Физическое загрязнение, вызванное шумом, медики считают наиболее опасным для человека. Его источником становится практически все, что окружает нас в городе: транспорт, общественные места, бытовые приборы, навязчивая реклама и так далее.

Уже давно были выведены допустимые меры шума, безопасные для человека и других живых организмов:

• в жилых помещениях днем должно быть не более сорока децибелов, ночью – не более тридцати;
• в производственных помещениях и на других рабочих местах допустимый диапазон колеблется между пятьюдесятью шестью и восемьюдесятью децибелами.

Шум в 90 дБ считается для человека крайне раздражающим. Этот эффект имеет неприятное свойство накапливаться в организме, незаметно вызывая ослабления слуха, психические расстройства, заболевания сердечно-сосудистой и нервной системы. И это еще далеко не весь список проблем, которые приносит с собой шумовое загрязнение в городах.

Примечательно, что больший вред наносит организму шум с резкими изменениями громкости. Однако именно с ним чаще всего сталкиваются жители мегаполисов. Ведь в многоквартирных домах постоянно хлопают двери, происходят ссоры между соседями и лают собаки. А все это отлично слышно через тонкие стены с плохой звукоизоляцией.

Сегодня ученые всерьез говорят о шумовой болезни, которая приводит к полной разбалансировке организма, сопровождающейся многочисленными симптомами. К самым распространенным можно отнести:

• повышенную потливость;
• похолодание конечностей;
• тупую головную боль;
• снижение аппетита;
• усиливающуюся раздражительность и агрессивность;
• проблемы с концентрацией внимания;
• нарушения сна.

Побочным явлением шумовой болезни врачи считают боязнь тишины. Ею страдает большая часть жителей крупных городов. При полной звуковой изоляции человек испытывает тревогу, панику, растерянность, слабость и угнетение интеллектуальной деятельности.

Что такое загрязнение:

Загрязнение — это любое изменение, вызванное окружающей средой, которое может представлять собой природную или аграрную экосистему, городскую систему или даже микромасштаб. Загрязнение, которое вызывает изменения в окружающей среде, называется загрязнением окружающей среды.

Термин загрязнение происходит от латинского термина poluere, что означает «грязный».

Загрязнение может вызвать изменения в пропорциях или характеристиках одного из элементов, которые составляют саму среду. Это случай увеличения концентрации углекислого газа или углекислого газа, естественно присутствующих в атмосфере.

Загрязнение может быть результатом интродукции природных веществ, но чуждых определенным экосистемам. Это случай сброса органических веществ в русло реки или сброса сырой нефти в море .

Загрязнение может быть вызвано введением искусственных веществ и, следовательно, чуждым любой экосистеме. Например: отложение пестицидов и пластиковых контейнеров в почве и воде, выброс искусственных радиационных элементов в атмосферу, почву и воду.

Термическое эвтрофирование

Термическое эвтрофирование
– это процесс увеличения трофности водоема вследствие ускорения круговорота биогенных элементов при повышении температуры водной среды (т.е. тепловом загрязнении).

Особенностью данного феномена является то, что в отличие от традиционной формы эвтрофирования (химического эвтрофирования) увеличение продуктивности водных экосистем происходит без загрязнения водного объекта соединениями биогенных элементов (фосфора, азота и др.) из каких-либо внешних источников. По этой причине возможные эффекты термического эвтрофирования при оценке результатов исследований и разработке прогнозов, как правило, не учитываются. Вместе с тем, как свидетельствуют результаты экспериментальных исследований, интенсивность данных процессов может быть достаточно велика.

Основные виды загрязнения окружающей среды

1. Физическое загрязнение окружающей среды. Оно вызывает изменение характеристик окружающего пространства. К ним относится тепловое, шумовое или радиационное загрязнения.
2. Химическое. Предусматривает попадание посторонних примесей, способных изменить химический состав.
3. Биологическое. Загрязнителями считаются живые организмы.
4. Механическое загрязнение окружающей среды. Имеется в виду загрязнение мусором.

Все загрязнители в наиболее общем виде можно разделить на две группы:

• природные;
• антропогенные.

Причины загрязнения окружающей среды изредка могут быть частью естественных природных явлений. За редким исключением, естественные загрязнения не приводят к губительным последствиям и легко нейтрализуются силами самой природы. Останки мертвых растений и животных перегнивают, становясь частью почвы. Выход газов или полиметаллических руд тоже не оказывает существенного разрушительного воздействия.

За многие тысячи лет, еще до появления человечества, природа выработала механизмы, способствующие противодействию таким загрязнителям и эффективно с ними справляющиеся.

Конечно, существуют естественные загрязнения, создающие серьезные проблемы, но это скорее исключение, чем правило. Например, знаменитая Долина Смерти на Камчатке, расположенная возле вулкана Кихпиныч. От него сильно страдает местная экология. Там периодически происходят выбросы сероводорода, вызывающие загрязнение окружающей природной среды. В безветренную погоду это облако убивает все живое.

Долина Смерти на Камчатке

Но, все-таки, основная причина загрязнения – это человек. Наиболее интенсивно оно происходит в результате деятельности человека. Оно называется антропогенным и требует более пристального внимания, чем природное. Чаще всего понятие загрязнения окружающей среды связывают именно с антропогенным фактором.

Причины теплового загрязнения

Избытки тепла попадают в воду и атмосферу от разных источников, для которых характерен нагрев от естественных природных процессов или технологических операций. Две группы источников на основании этих особенностей:

• антропогенные;
• естественные.

Обычно эти источники действуют отдельно друг от друга, их взаимное влияние минимально. Величина воздействия антропогенных источников зависит от интенсивности человеческой жизнедеятельности, связанной с работой электростанций, промышленных предприятий, транспорта. На природные человек может оказать незначительное влияние, используя тепло, вырабатываемое естественным образом.

Антропогенные источники

Для выработки электричества или работы промышленных предприятий требуется энергия. Кроме того, некоторые технологические процессы могут происходить только при повышенных температурах: например, выплавка металлических изделий. Эти нужды удовлетворяются за счет работы электростанций. В зависимости от вида электростанции коэффициент полезного действия (КПД) у них различается. От значения КПД зависит объем излишне выработанной энергии, которая не будет использована. Эти излишки формируют тепловое загрязнение атмосферы или гидросферы.

КПД электростанций в среднем составляет не более 30-60%, остальные 40-70% – излишки, приводящие к нагреву воды или воздуха. Обычно электростанции или промышленные предприятия влияют на две части биосферы при тепловом загрязнении:

• на гидросферу – вода используется для охлаждения турбин и при контакте нагревается на 5-12 °C;
• на атмосферу – нагретая вода испаряется, при сжигании топлива воздух нагревается.

Например, тепловое загрязнение атмосферы от работы атомных электростанций заключается в испарениях воды, исходящих из градирен и охлаждающих водоемов. А сами водоемы в качестве объекта гидросферы подвержены тепловому загрязнению из-за нагрева воды.

Кроме атмосферы и гидросферы, тепловому загрязнению могут подвергаться почвы. Нагрев грунта происходит обычно в местах пролегания труб: тепловых, водопроводных, коллекторных, промышленных. Из-за этого повышается температура грунта, приводящая к таянию снега или чрезмерному высыханию земли.

Естественные источники

Для природных источников теплового загрязнение характерно, что они возникают в ходе естественных процессов без вмешательства человека. Наибольший вклад оказывают вулканы и гейзеры, кроме того, тепловое загрязнение происходит от лесных пожаров (примерно 5% по естественным причинам). Человек не может управлять такими источниками тепла, но может их использовать в своих нуждах, снижая степень загрязнения и восстанавливая баланс. Например, в Исландии и Филиппинах примерно 30% вырабатываемой энергии приходится на геотермальные источники.

Принцип предосторожности

Чтобы неблагоприятное воздействие от деятельности ТЭЦ минимизировать, разработку мер по защите экологии надо проводить вместе с планированием, разработкой и внедрением новых проектов предприятий. Особенно это касается территорий, соседствующих с охраняемыми заповедными зонами, на которых действуют особые нормативные документы. Нарушение их приводит к уголовной ответственности. От жилых застроек предприятия обязательно должны отделяться санитарно-защитными зонами. Такие зоны служат для барьера и снижения негативных факторов от промышленных объектов. Размеры таких зон устанавливаются государственными нормами и правилами с учетом ожидаемых негативных действий после экологической экспертизы соответствующих природных объектов.

Тепловое загрязнение — водоем

Тепловое загрязнение водоемов и атмосферы имеет место и при эксплуатации атомных электростанций. В настоящее время установлена закономерность общего повышения температуры водоемов, рек, атмосферы, особенно в местах нахождения электростанций, промышленных предприятий в крупных индустриальных районах. В свою очередь, это приводит к изменению теплового режима водоемов, что сказывается на жизни биоорганизмов, к возникновению нежелательных воздушных потоков из-за повышения температуры в атмосфере, изменению влажности воздуха и солнечной радиации и, в конечном случае, к изменению микроклимата.
 

Тепловое загрязнение водоемов происходит за счет большого количества горячих и теплых стоков. Повышение температуры воды в водоемах увеличивает действие токсических веществ, вносит искажения в биологические процессы существования водных сообществ.
 

Тепловое загрязнение водоемов приводит к последовательной смене видового состава и нарушению формирования сообществ водорослей.
 

Тепловое загрязнение водоемов может быть уменьшено с перс-ходом на замкнутые циклы использования воды.
 

Причиной теплового загрязнения водоемов является сброс нагретых вод из систем охлаждения ( особенно водами тепловых электростанций), через которые проходит до 5 % от потребления промышленностью пресных вод. Однако этот показатель непрерывно возрастает. Тепловое загрязнение влияет на термический и биологический режим водоемов.
 

Серьезными последствиями чревато тепловое загрязнение водоемов, вызываемое сбросом нагретых сточных вод, — поскольку оно воздействует на термический и биологический режим поверхностных вод, влияя тем самым на жизнь водной флоры и фауны.
 

Кроме того, тепловое загрязнение водоемов, ориентировочно оцениваемое выбросами 4 19 — 1010 ГДж тепла, привело бы к повышению температуры водоемов до величин порядка 30 С. Сразу же подчеркнем, что в действительности за счет применения повой техники решения должны быть и будут более благоприятными.
 

Для борьбы с тепловым загрязнением водоемов ( биологически недопустимого повышения температуры воды) может быть предусмотрено двухступенчатое охлаждение: в градирнях и прудах-охладителях.
 

Кроме того, происходит значительное тепловое загрязнение водоемов при сбрасывании в них тепловой воды. На поверхности Земли осаждаются отходы в виде золы, серы и других твердых частиц.
 

АЭС представляют собой потенциальный источник теплового загрязнения водоемов. Примерно половина тепловой энергии, возникающей в атомном реакторе в результате ядерного распада, удаляется с охлаждающими водами. Количество последних в 1 5 — 1 7 раза больше, чем на тепловых электростанциях, и достигает на крупных АЭС нескольких миллионов кубических метров в сутки.
 

АЭС представляют собой потенциальный источник теплового загрязнения водоемов. Примерно половина тепловой энергии, возникающей в атомном реакторе в результате ядерного распада, удаляется с охлаждающими водами. Количество последних в 1 5 — 1 7 раза больше, чем на тепловых электростанциях, и достигает на крупных АЭС нескольких миллионов кубических метров в сутки.
 

Сточные воды, сбрасываемые электростанциями, содержат: воды охлаждения конденсаторов турбин, вызывающие тепловое загрязнение водоемов; реген рационные и промывочные воды от водоподготовительных установок и конденсатоочисток; воды, загрязненные нефтепродуктами; воды от наружных обмывок поверхностей нагрева котлов и пиковых подогревателей, работающих на сернистом мазуте; отработанные растворы после химической очистки и консервации оборудования; воды систем гидрозолоудаления на ГЭС, работающих на твердом топливе. Для электростанций характерны залповые сбросы.
 

Кроме загрязнения водоемов различными вредными веществами, поступающими в них со сточными водами, существует тепловое загрязнение водоемов, вызываемое сбросом в них теплой воды. Основным источником такого загрязнения являются тепловые электростанции и, в частности, атомные. Они забирают воду из водоемов для охлаждения конденсаторов и потом сбрасывают ее обратно с более высокой температурой. Это само по себе не производит прямого воздействия на качество воды, но может оказать косвенное влияние: повышение температуры воды в водоеме интенсифицирует биологические процессы — приводит к цветению воды, уменьшению растворимости газов в ней, в том числе кислорода, изменению физических и химических свойств.
 

Электромагнитное загрязнение

Все мы находимся в окружении различных электрических приборов и сооружений, генерирующих электромагнитные поля. Думаем, многим известно, что холодильники, микроволновые печи, телевизоры и другие бытовые приборы создают в нашем доме дополнительные электромагнитные поля, оказывающие влияние на здоровье всех членов семьи.

Однако вовсе не они являются главными примерами физического загрязнения данной категории, ведь в первую очередь речь стоит вести о высоковольтных линиях, телевизионных и радиолокационных станциях, электротранспорте и так далее. Все промышленные объекты, без которых мы не мыслим своей жизни, создают электромагнитные поля, опасные для любого биологического вида.

В зависимости от интенсивности излучения это влияние может быть физически неощутимым либо вызывать ощущение тепла неопределенной локации и даже чувство жжения. Данное воздействие приводит к сбою в работе центральной нервной системы любого биологического вида, а также эндокринной системы. В свою очередь эти проблемы снижают потенцию и сводят практически к нулю возможность зачать и произвести на свет здоровое потомство.

Мировое научное сообщество склонно списывать на электромагнитное загрязнение обострение целого ряда заболеваний, которые ранее диагностировались гораздо реже:

• рак;
• психические расстройства;
• синдром внезапной смерти у грудных детей;
• болезни Паркинсона и Альцгеймера.

Так ли это, ученым еще предстоит выяснить, однако то, что в последние годы здоровье городских жителей заметно ухудшилось, могут подтвердить абсолютно разные источники.

Контроль очистки воды

Понимая, что экологические проблемы и загрязнение воды в частности доставляют угрозу человечеству, на государственном и международном уровне создаются требования к поведению людей и деятельности предприятий. Разработаны регламенты контроля за работой систем очистки:

Первичная или механическая. Главная задача — не пропустить в водоем крупные предметы. На стоках устанавливаются задерживающие решетки, фильтры. Требуется своевременная их очистка, иначе засорившиеся решетки могут спровоцировать аварию.

Специализированная. Улавливается загрязнитель определенного типа. Существуют, например, ловушки для нефтяных пятен, жиров, хлопьев, их осаждают с использование коагулянтов.

Химическая. Такая система подразумевает, что сточные воды будут использоваться в замкнутом (повторном) цикле. На выходе используют вещества, которые возвращают ее в первоначальный вид. Это техническая вода.

Третичная очистка. Вода обрабатывается порошками, специальными составами, многоэтапно фильтруется, убивая вредные организмы и уничтожая другие вещества. Используется для бытовых нужд граждан, а также в пищевой промышленности, в сельском хозяйстве.

Можно ли решить проблему на законодательном уровне?

Сегодня вопрос загрязнения водных ресурсов пытаются решать на законодательном уровне. Например, в ЕС приняты директивы, определяющие максимально допустимые величины тех или иных веществ в воде. Но, как показывает опыт, добиться выполнения таких решений очень сложно, даже если речь идет о цивилизованной Европе.

В российском законодательстве загрязнение вод также считается преступлением, которое карается административным или уголовным наказанием. Однако у нас в стране эта проблема стоит еще более остро, чем на Западе: доказательством этому может служить загрязнение воды Байкала – уникального озера, самого большого пресного водоема на планете. В нашей стране приняты неплохие законы, регулирующие сбросы опасных веществ в окружающую среду, но они зачастую они не выполняются, поскольку отсутствует эффективная система экологического мониторинга.

Возможные последствия

Атмосферное загрязнение влияет на человека и другие живые организмы, проникая в организм разными путями. Негативное воздействие загрязненного воздуха проявляется в следующих видах последствий заражения:

• ухудшение здоровья;
• заражение растений;
• возникновение кислотных дождей;
• разрушение озонового слоя;
• формирование парникового эффекта;
• образование фитохимического смога.

Последствия проявляются в виде ухудшения или изменения естественных биологических процессов в организме.

Влияние на здоровье человека

В организм человека вредные частицы из атмосферы попадают через дыхательные пути или через пищу, если они выпали в виде осадка и заразили растения или другие элементы пищевой цепи. Атмосферное загрязнение ухудшает работу сердечно-сосудистой системы, дестабилизируя деятельность легких. Характерные заболевания: болезнь сердца, рак легких, инсульт, астма. Перетекающие в острую форму заболевания приводят к 7-10 миллионам смертей ежегодно, причем в Китае и Индии число смертей составляет 1-1,2 миллиона на страну. Также в числе «лидеров» Пакистан, Бангладеш и Россия, у которых от 100 до 400 тысяч смертей.

Влияние на растения, озоновый слой и парниковый эффект

Твердые осадки атмосферного загрязнения могут через поры проникать в растения, заражая их. Кроме того, атмосферное загрязнение негативно влияет на формирование озонового слоя и протекание процессов фотосинтеза. Из-за разрушения озоновой оболочки возможен запуск обратного развития живых организмов: на смену аэробным вернутся анаэробные. Это возможно, если состав атмосферы кардинально изменится, и она станет благоприятной восстановительной средой для развития анаэробных форм жизни. Сейчас преобладает окислительная среда с аэробными организмами. По такому же принципу при взаимодействии молекул кислорода и солнечного излучения формируется парниковый эффект.

Критика[править | править код]

Основная статья: Климатический скептицизм

Саймон Купер (Simon Kuper) в 2011 г. в связи с конференцией ООН по изменению климата в Дурбане писал, что явно отсутствующая при этом готовность к действиям мирового сообщества едва ли связана с немногочисленными голосами климатических скептиков. Было бы большой ошибкой полагать, что политические решения, в том числе и связанные с отношением к изменению климата, действительно связаны с научными представлениями об этом феномене.

Купер ссылается на тезис Даниэля Заревица (Daniel Sarewitz), согласно которому политические интересы и желания преобразований по ряду экологических вопросов в 1970-е гг. были намного более сильными, чем имевшиеся в то время научные данные по соответствующим вопросам по сравнению с тем, что мы знаем о них сегодня. Это же касалось и климатической политики: здесь налицо были не столько научные исследования, сколько политические интересы. Именно поэтому политические конфликты интересов в то время должны были быть вынесены на общественное обсуждение.

По мнению социолога Мэтью Нисбета (Matthew Nisbet), отношение к климатической политике и к изменению климата в США превратилось, подобно отношению к налоговой политике, праву на ношение оружия и законодательству об абортах, в политический и социальный маркер. Майк Халм (Mike Hulme) также связывает отношение к климатическим изменениям и климатический скептицизм не столько с наукой, сколько с различным мировоззрением и убеждениями, в связи с чем возможность убедить противную сторону в таких спорах ограничена.

Купер подчёркивает, что едва ли сторонники теории управляемого человеком изменения климата численно превышают скептиков. Существенным фактором глобального бездействия по климатическим вопросам является недостаток у большинства готовности к действиям.

Последствия[править | править код]

Основная статья: Глобальное потепление

Тепловое загрязнение является причиной создания тепловых островов, местной (искусственной) инверсии температур над источником, что приводит к развитию микроциркуляций атмосферы, изменению микроклимата и усложнению механизма переноса загрязнений.

Возникают проблемы в реках и прибрежных океанических водах. Обычно такое загрязнение связано с использованием природных вод в качестве охлаждающих агентов в промышленных процессах, например на электростанциях. Вода, возвращаемая в водоемы предприятиями, теплее исходной и, следовательно, содержит меньше растворенного кислорода. Одновременно нагревание среды увеличивает интенсивность метаболизма её обитателей, а, значит, их потребность в кислороде. Если температура сбрасываемой воды незначительно отличается от температуры воды в водоеме, то никаких изменений биотического компонента экосистемы может не произойти. Если же температура повышается существенно, то в биоте могут произойти серьёзные изменения. Например, для проходных рыб типа лосося бедные кислородом участки рек становятся непреодолимыми препятствиями, и связь этих видов с нерестилищами прерывается.

Меняются физические свойства воды, что неблагоприятно влияет на обитателей водоемов. Основным фактором ухудшения её качества является снижение растворимости кислорода, которая уменьшается на одну треть при температуре 30С, вызывая эвтрофикацию водоёмов и их видовой состав.

Происходит увеличение температуры подземных вод против фоновых значений. Тепловому загрязнению сопутствуют, как правило, уменьшение содержания кислорода в воде, изменение её химического и газового состава, цветение воды и увеличение содержания в воде микроорганизмов. Тепловое загрязнение подземных вод обусловливается как поступлением в водоносные горизонты нагретых сточных вод с поверхности, так и внедрением вод нижележащих горизонтов вследствие затрубных перетоков.

Выбросы тепла в окружающую среду в центрах крупных городов приводят к повышению температуры воздуха на 2-3 С по сравнению с периферией.

Тепловые загрязнения среды обитания возникают в местах использования различных энергоносителей. Наиболее значительными источниками теплового загрязнения среды являются ТЭС и АЭС, а в последнее десятилетие еще и дата-центры сетевых гигантов , и других, а также гигантские майнинговые фермы[источник не указан 918 дней]. Основная доля тепловых сбросов ТЭС и АЭС приходится на системы конденсации отработавшего пара турбин. Потребление воды в системе конденсации пара на ТЭС составляет до 150 л / (кВт ч), что объясняется ограничением нагрева охлаждающей воды на величину не более 10 С. При этом нагрев воды в естественных водоемах, куда сбрасывается теплота, не должен превышать 5 зимой и 3 С летом.