Det termisk forurening Det sker, når en eller anden faktor forårsager en uønsket eller skadelig ændring i omgivelsestemperaturen. Det miljø, der er mest påvirket af denne forurening, er vand, men det kan også påvirke luft og jord.
Miljøets gennemsnitstemperatur kan ændres både af naturlige årsager og af menneskelige handlinger (menneskeskabte). Naturlige årsager inkluderer uprovokerede skovbrande og vulkanudbrud.
Blandt de menneskeskabte årsager er dannelsen af elektrisk energi, produktionen af drivhusgasser og industrielle processer. Ligeledes bidrager køle- og klimaanlæg..
Det mest relevante fænomen med termisk forurening er global opvarmning, hvilket indebærer en stigning i den gennemsnitlige planetariske temperatur. Dette skyldes den såkaldte drivhuseffekt og menneskets nettobidrag af restvarme..
Den aktivitet, der genererer mest termisk forurening, er produktionen af elektricitet fra afbrænding af fossile brændstoffer. Brændende kul eller olieprodukter diffunderer varme og producerer CO2, den største drivhusgas.
Termisk forurening forårsager fysiske, kemiske og biologiske ændringer, der har en negativ indvirkning på biodiversiteten. Den mest relevante egenskab ved høje temperaturer er dens katalytiske styrke og inkluderer de metaboliske reaktioner, der forekommer i levende organismer..
Levende væsener kræver visse betingelser for amplitude af variation i temperatur for at overleve. Derfor kan enhver ændring af denne amplitude antyde en nedgang i populationer, deres migration eller deres udryddelse..
På den anden side påvirker termisk forurening direkte menneskers sundhed, der forårsager varmeudmattelse, varmechok og skærpende hjerte-kar-sygdomme. Derudover får global opvarmning tropiske sygdomme til at udvide deres geografiske rækkevidde..
Forebyggelse af termisk forurening kræver ændring af den økonomiske udviklingsform og det moderne samfunds vaner. Dette indebærer igen implementering af teknologier, der reducerer den termiske påvirkning af miljøet..
Her præsenteres nogle eksempler på termisk forurening, såsom kernekraftværket Santa María de Garoña (Burgos, Spanien), der fungerede mellem 1970 og 2012. Dette kraftværk dumpede varmt vand fra sit kølesystem i Ebro-floden og øgede dets naturlige temperatur op til 10 ºC..
Et andet karakteristisk tilfælde af termisk forurening tilvejebringes ved brug af klimaanlæg. Spredningen af disse systemer for at reducere temperaturen øger temperaturen i en by som Madrid med op til 2 ºC.
Endelig er det positive tilfælde med et margarineproducerende firma i Peru, der bruger vand til at afkøle systemet, og det resulterende varme vand returneres til havet. Således lykkedes det dem at spare energi, vand og reducere bidraget fra varmt vand til miljøet.
Artikelindeks
Termisk forurening stammer fra transformation af andre energier, da al energi, når den anvendes, genererer varme. Dette består i accelerationen af bevægelsen af mediumets partikler.
Derfor er varme en overførsel af energi mellem to systemer, der har forskellige temperaturer..
Temperatur er en størrelse, der måler den kinetiske energi i et system, det vil sige den gennemsnitlige bevægelse af dets molekyler. Denne bevægelse kan være af translation som i en gas eller vibrationer som i et fast stof.
Det måles med et termometer, hvoraf der er flere typer, hvor den mest almindelige er udvidelsen og det elektroniske.
Ekspansionstermometeret er baseret på ekspansionskoefficienten for visse stoffer. Disse stoffer strækker sig, når de opvarmes, og deres stigning markerer en gradueret skala..
Det elektroniske termometer er baseret på transformation af termisk energi til elektrisk energi oversat på en numerisk skala.
Den mest anvendte skala er den, der er foreslået af Anders Celsius (ºC, grader Celsius eller celsius). I det svarer 0 ºC til vandets frysepunkt og 100 ºC til kogepunktet..
Termodynamik er den gren af fysik, der studerer interaktionerne mellem varme og andre former for energi. Termodynamik overvejer fire grundlæggende principper:
- To objekter med forskellige temperaturer udveksler varme, indtil de når ligevægt.
- Energi er hverken skabt eller ødelagt, den transformerer kun.
- En form for energi kan ikke transformeres fuldt ud til en anden uden varmetab. Og varmestrømmen vil være fra det varmeste medium til det mindst varme, aldrig omvendt.
- Det er ikke muligt at nå en temperatur, der er lig med absolut nul.
Disse principper, der anvendes til termisk forurening, bestemmer, at enhver fysisk proces genererer varmeoverførsel og producerer termisk forurening. Derudover kan den produceres enten ved at øge eller sænke medietemperaturen..
Forøgelse eller fald i temperatur anses for at være et forurenende stof, når det går uden for de vitale parametre.
Temperatur er et af de grundlæggende aspekter for livets forekomst, som vi kender det. Amplituden af temperaturvariation, der tillader det meste af den aktive levetid, varierer fra -18 ºC til 50 ºC.
Levende organismer kan eksistere i latent tilstand ved temperaturer -200 ° C og 110 ° C, men de er sjældne tilfælde.
Visse såkaldte termofile bakterier kan eksistere ved temperaturer op til 100 ° C, så længe der er flydende vand. Denne tilstand forekommer ved høje tryk på havbunden i områder med hydrotermiske åbninger..
Dette indikerer, at definitionen af termisk forurening i et medium er relativ og afhænger af mediets naturlige egenskaber. Ligeledes er det relateret til kravene fra de organismer, der bebor et givet område..
Hos mennesker varierer normal kropstemperatur fra 36,5 ° C til 37,2 ° C, og homeostatisk kapacitet (for at kompensere for eksterne variationer) er begrænset. Temperaturer under 0 ºC i lange perioder og uden kunstig beskyttelse forårsager død.
På samme måde er temperaturer, der konsekvent overstiger 50 ºC, meget vanskelige at kompensere på lang sigt..
I vand har termisk forurening en mere øjeblikkelig effekt, da varmen spredes langsommere her. I luften og på jorden har termisk forurening mindre kraftige virkninger, fordi varmen spredes hurtigere..
På den anden side er miljøets evne til at sprede store mængder varme i små områder meget begrænset..
Varme har en katalytisk virkning på kemiske reaktioner, dvs. det fremskynder disse reaktioner. Denne effekt er den vigtigste faktor, hvormed termisk forurening kan få negative konsekvenser for miljøet..
Således kan et par grader af temperaturforskel udløse reaktioner, der ellers ikke ville forekomme..
Jorden har gennemgået cyklusser med høje og lave gennemsnitstemperaturer gennem sin geologiske historie. I disse tilfælde var kilderne til stigningen i planetens temperatur af naturlig natur som solen og geotermisk energi..
I øjeblikket er den globale opvarmningsproces forbundet med de aktiviteter, der udføres af mennesker. I dette tilfælde er hovedproblemet faldet i varmeens spredningshastighed mod stratosfæren..
Dette sker hovedsageligt på grund af emission af drivhusgasser fra menneskelig aktivitet. Disse omfatter industri, køretøjstrafik og afbrænding af fossile brændstoffer..
Global opvarmning repræsenterer i dag den største og farligste termiske forureningsproces, der findes. Derudover tilføjer varmeemissionen fra den globale anvendelse af fossile brændstoffer systemet ekstra varme..
Et termoelektrisk anlæg er et industrielt kompleks designet til at producere elektricitet fra brændstof. Nævnte brændstof kan være fossilt (kul, olie eller derivater) eller et radioaktivt materiale (f.eks. Uran).
Dette system kræver afkøling af turbiner eller reaktorer, og til dette bruges vand. I kølesekvensen trækkes en stor mængde vand fra en bekvem, kold kilde (en flod eller havet).
Derefter tvinger pumperne det gennem rør, der er omgivet af den varme udstødningsdamp. Varmen passerer fra dampen til kølevand, og det opvarmede vand returneres til kilden, hvilket bringer overskydende varme til det naturlige miljø..
Skovbrande er et almindeligt fænomen i dag og skyldes i mange tilfælde direkte eller indirekte af mennesker. Forbrændingen af store skovmasser overfører enorme mængder varme hovedsageligt til luften og jorden.
Airconditionanordninger ændrer ikke kun temperaturen i det indendørs område, men forårsager ubalancer i det udendørs område. For eksempel spreder klimaanlæg 30% mere ud end den varme, de ekstraherer indefra.
Ifølge Det Internationale Energiagentur er der omkring 1.600 millioner klimaanlæg i verden. Ligeledes genererer køleskabe, køleskabe, kældre og alt udstyr designet til at sænke temperaturen i et lukket område termisk forurening..
Faktisk involverer alle industrielle transformationsprocesser overførsel af varme til miljøet. Nogle industrier gør det med særligt høje priser, såsom dem, der er dedikeret til gasflydning, metallurgi og glasproduktion.
Regasificerings- og fortætningsindustrien af forskellige industrielle og medicinske gasser kræver køleprocesser. Disse processer er endotermiske, dvs. absorberer varme ved at afkøle det omgivende miljø..
Til dette bruges vand, der returneres til miljøet ved en lavere temperatur end den oprindelige..
Smelteovne udsender varme i miljøet, da de når temperaturer over 1.500 ºC. På den anden side bruger materialekøleprocesserne vand, der genindtræder i miljøet ved en højere temperatur..
I materialets smelte- og støbeprocesser opnås temperaturer på op til 1.600 ºC. I denne forstand er den termiske forurening genereret af denne industri betydelig, især i arbejdsmiljøet..
Glødelamper eller spotlights og lysstofrør spreder energi i form af varme til miljøet. På grund af den høje koncentration af lyskilder i byområder bliver dette en kilde til betydelig termisk forurening.
Forbrændingsmotorer, som dem i biler, kan generere omkring 2.500 ºC. Denne varme ledes til miljøet gennem kølesystemet, specifikt gennem radiatoren..
Under hensyntagen til, at hundredtusinder af køretøjer cirkulerer dagligt i en by, er det muligt at udlede den overførte varme.
I praksis er en by en kilde til termisk forurening på grund af eksistensen i den af mange af de faktorer, der allerede er nævnt. En by er dog et system, hvis termiske effekt danner en varmeø inden for rammerne af sit miljø..
Albedo refererer til et objekts evne til at reflektere solstråling. Ud over det kaloribidrag, som hvert nuværende element (biler, hjem, industrier) kan yde, udøver bystrukturen en betydelig synergi.
For eksempel har materialer i bycentre (hovedsageligt beton og asfalt) en lav albedo. Dette får dem til at blive meget varme, hvilket sammen med varmen, der udsendes af aktivitet i byen, øger den termiske forurening.
Forskellige undersøgelser har vist, at dannelsen af varme ved menneskelige aktiviteter under en varm dag i en by kan være meget høj.
For eksempel er der i Tokyo en nettovarmeindgang på 140 W / m2 svarende til en temperaturstigning på ca. 3 ºC. I Stockholm estimeres nettobidraget til 70 W / m2 svarende til en temperaturstigning på 1,5 ºC.
Stigningen i vandtemperatur som følge af termisk forurening forårsager fysiske ændringer i den. For eksempel falder opløst ilt, og saltekoncentrationen øges, hvilket påvirker akvatiske økosystemer..
I vandområder, der er udsat for sæsonmæssige ændringer (vinterfrysning), ændrer tilsætning af varmt vand den naturlige frysningshastighed. Dette påvirker igen levende væsener, der har tilpasset sig sæsonbestemtheden..
I kølesystemer fra termoelektriske planter frembringer udsættelse for høje temperaturer et fysiologisk chok for visse organismer. I dette tilfælde påvirkes fytoplankton, zooplankton, planktonæg og larver, fisk og hvirvelløse dyr..
Mange vandorganismer, især fisk, er meget følsomme over for vandtemperatur. I den samme art varierer det ideelle temperaturområde afhængigt af akklimatiseringstemperaturen for hver specifik population..
På grund af dette forårsager temperaturvariationer forsvinden eller migration af hele befolkningen. Således kan udledningsvand fra et termoelektrisk anlæg øge temperaturen med 7,5-11 ºC (ferskvand) og 12-16 ºC (saltvand).
Dette varmestød kan føre til hurtig død eller fremkalde bivirkninger, der påvirker befolkningernes overlevelse. Blandt andre effekter nedsætter opvarmning af vandet det opløste ilt i vandet og forårsager hypoxi-problemer..
Dette fænomen påvirker akvatiske økosystemer alvorligt og forårsager endda forsvinden af livet i dem. Det begynder med spredning af alger, bakterier og vandplanter som et resultat af kunstige bidrag fra næringsstoffer til vandet..
Efterhånden som befolkningen i disse organismer øges, forbruger de det opløste ilt i vandet og forårsager fiskenes og andre arts død. Forøgelsen af vandtemperaturen bidrager til eutrofiering ved at reducere opløst ilt og koncentrere salte, hvilket favoriserer væksten af alger og bakterier..
I tilfælde af luft påvirker temperaturvariationer fysiologiske processer og artenes opførsel. Mange insekter nedsætter deres fertilitet ved temperaturer over visse niveauer.
Ligeledes er planter følsomme over for temperatur for deres blomstring. Global opvarmning får nogle arter til at udvide deres geografiske rækkevidde, mens andre ser det begrænset.
Usædvanligt høje temperaturer påvirker menneskers sundhed, og såkaldt termisk chok eller hedeslag kan forekomme. Dette består af akut dehydrering, der kan forårsage lammelse af forskellige vitale organer og endda forårsage død..
Varmebølger kan forårsage hundreder og endda tusinder af mennesker som i Chicago (USA), hvor i 1995 døde ca. 700 mennesker. I mellemtiden har hedebølgerne i Europa mellem 2003 og 2010 forårsaget tusinder af menneskers død.
På den anden side påvirker høje temperaturer helbredet hos mennesker med hjerte-kar-sygdomme. Denne situation er især alvorlig i tilfælde af hypertension..
Pludselige temperaturvariationer kan svække immunsystemet og gøre kroppen mere modtagelig for luftvejssygdomme.
Termisk forurening er en sundhedsfaktor i nogle industrier, for eksempel metallurgi og glas. Her udsættes arbejdstagere for strålende varme, der kan forårsage alvorlige helbredsproblemer..
Selvom der naturligvis træffes sikkerhedsforanstaltninger, er termisk forurening betydelig. Betingelser inkluderer varmeudmattelse, varmechok, ekstreme udstrålede varmeforbrændinger og fertilitetsproblemer.
Stigningen i global temperatur medfører, at sygdomme, der hidtil er begrænset til visse tropiske områder, udvider deres handlingsradius.
I april 2019 blev den 29. europæiske kongres for klinisk mikrobiologi og smitsomme sygdomme afholdt i Amsterdam. I dette tilfælde blev det påpeget, at sygdomme som chikungunya, dengue eller leishmaniasis kan sprede sig til Europa.
Tilsvarende kan krydsbåren encefalitis påvirkes af det samme fænomen..
Det handler om at reducere nettobidraget af varme til miljøet og forhindre, at varmen, der produceres, fanges i atmosfæren.
Termoelektriske anlæg forårsager det største bidrag fra termisk forurening med hensyn til nettovarmeoverførsel til atmosfæren. I denne forstand er det vigtigt at udskifte fossile brændstoffer med ren energi for at reducere termisk forurening.
Produktionsprocesser for solenergi, vind (vind) og vandkraft (vand) giver meget lave restvarmeindgange. Det samme sker med andre alternativer såsom bølgeenergi (bølger) og geotermisk (varme fra jorden),
Termoelektriske anlæg og industrier, hvis processer kræver kølesystemer, kan anvende lukkede kredsløbssystemer. Mekaniske varmediffusionssystemer kan også indbygges for at reducere vandtemperaturen..
Kraftvarmeproduktion består af samtidig at producere elektrisk energi og nyttig termisk energi såsom damp eller varmt vand. Til dette er der udviklet teknologier, der gør det muligt at genvinde og udnytte den resterende varme, der genereres i industrielle processer..
F.eks. Udvikler INDUS3ES-projektet, der finansieres af Europa-Kommissionen, et system baseret på en "varmetransformator". Dette system er i stand til at absorbere restvarme ved lav temperatur (70 til 110 ° C) og bringe det tilbage til en højere temperatur (120-150 ° C).
Mere komplekse systemer kan omfatte andre dimensioner af energiproduktion eller transformation.
Blandt disse har vi trigeneration, som består i at inkorporere køleprocesser ud over produktionen af elektricitet og varme. Derudover, hvis mekanisk energi derudover genereres, taler vi om tetrageneration.
Nogle systemer er CO2-fælder ud over at producere elektricitet, termisk og mekanisk energi, i hvilket tilfælde vi taler om fire-generation. Alle disse systemer bidrager også til at reducere CO2-udledningen..
Fordi global opvarmning er fænomenet termisk forurening med den største indvirkning på planeten, er dens afbødning nødvendig. For at opnå dette er det vigtigste at reducere drivhusgasemissioner, herunder CO2.
Reduktion af emissioner kræver en ændring i mønsteret for økonomisk udvikling og erstatter ren energi med fossile energikilder. Faktisk reducerer dette emissionen af drivhusgasser og produktionen af spildvarme..
Et alternativ brugt af nogle termoelektriske anlæg er opførelsen af køledamme. Dens funktion er at hvile og afkøle vandet, der stammer fra kølesystemet, før de returneres til deres naturlige kilde..
Atomkraftværker producerer elektrisk energi ved nedbrydning af radioaktivt materiale. Dette genererer meget varme, hvilket kræver et kølesystem.
Atomkraftværket Santa María de Garoña (Spanien) var et kraftproduktionsanlæg af typen BWR (kogende vandreaktor), der blev indviet i 1970. Dets kølesystem brugte 24 kubikmeter vand i sekundet fra Ebro-floden.
Ifølge det oprindelige projekt ville spildevand, der returneres til floden, ikke overstige 3 ºC med hensyn til flodtemperaturen. I 2011 fandt en Greenpeace-rapport, bekræftet af et uafhængigt miljøfirma, meget højere temperaturstigninger.
Vandet i spildområdet nåede 24 ºC (fra 6,6 til 7 ºC naturligt flodvand). Derefter oversteg den fire kilometer nedstrøms fra spildområdet 21 ºC. Anlægget ophørte med at virke den 16. december 2012.
I byer er der flere og flere klimaanlæg, der reducerer omgivelsestemperaturen i den varme sæson. Disse enheder fungerer ved at trække varm luft indefra og diffundere den udenfor.
De er generelt ikke meget effektive, så de diffunderer endnu mere varme udenfor, end de ekstraherer indefra. Disse systemer er derfor en relevant kilde til termisk forurening.
I Madrid hæver sættet med klimaanlæg, der findes i byen, omgivelsestemperaturen med op til 1,5 eller 2 ºC.
Margarine er en erstatning for smør opnået ved hydrogenering af vegetabilske olier. Hydrogenering kræver mætning af vegetabilsk olie med brint ved høje temperaturer og tryk.
Denne proces kræver et vandbaseret kølesystem for at opsamle den genererede spildvarme. Vand absorberer varme og hæver temperaturen og returneres derefter til miljøet.
I en peruansk margarineproducerende virksomhed forårsagede en strøm af varmt vand (35 ºC) termisk forurening i havet. For at modvirke denne effekt implementerede virksomheden et kraftvarmesystem baseret på et lukket kølekredsløb.
Via dette system var det muligt at genbruge det varme vand til at forvarme det vand, der kommer ind i kedlen. På denne måde blev vand og energi sparet, og strømmen af varmt vand til havet blev reduceret..
Endnu ingen kommentarer