Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
Профессианального образования
<<Сибирский государственный технологический университет>>
Кафедра физики
Курсовая работа
Тепловое загрязнение окружающей среды
Выполнил:
Ст.гр.<81-1>
<Буданова Анна Петровна>
Проверил:
<>
<>
Красноярск<2012>
Реферат
Тепловое загрязнение окружающей среды
Тепловое загрязнение – нагревание воды,воздуха или почвы в результате попадания в окружающую среду тепловых отходов предприятий топливно-энергетического комплекса. Развитие теплоэнергетики оказывает воздействие на различные компоненты природной среды: на атмосферу, гидросферу ,литосферу .В настоящее время это воздействие приобретает глобальный характер, затрагивая все структурные компоненты нашей планеты.
Объем работы-15 страниц
Количество таблиц-1
Количество иллюстраций-1
В Библиографическом списке-8 источников
Содержание
Введение
1.Тепловое загрязнение окружающей среды
1.1 Выбросы теплоэнергетических объектов и их распространение.
1.2 Влияние вредных выбросов ТЭС и ТЭЦ на атмосферу при использовании различных видов топлива. 1.3- Транспорт как источник теплового загрязнения окружающей среды
1.4- АЭС как источник теплового загрязнения окружающей среды
2.- Охрана окружающей среды от тепловых выбросов
2.1-теплые воды
2.2-Размещение ТЭС. 2.3-защита воздушного бассейна
2.4- мероприятия по борьбе с загрязнением атмосферы электростанциями, транспортом и промышленными предприятиями
Заключение-
Библиографический список-
Введение
Цель данной работы – исследовать влияние теплового загрязнения на окружающую среду и способы снижения ущерба природной среде.Тепловое загрязнение происходит вследствие несовершенства технологических процессов, сравнительно невысокого коэффициента полезного действия энергетических агрегатов (по сравнению с естественными энергетическими циклами), при этом огромное количество тепла тратиться на подогрев воды, почвы, атмосферы. Зимой количество искусственного тепла на единицу площади города почти равно теплу, получаемому от солнечной радиации. Кроме локального теплового загрязнения существует еще и глобальное повышение температуры на поверхности земли вследствие теплового загрязнения и парникового эффекта.Особенно высоких значений тепловое загрязнение достигает на отдельных участках гидросферы вследствие охлаждения водой агрегатов, АЭС или других промышленных установок и сбросом горячей воды в водоемы. Повышение температуры в водоемах приводит к изменениям химических и биологических параметров среды – уменьшает содержание в воде кислорода, доступ солнечного света к водным растениям и повышает токсичность загрязнений и скорость развития вредных сине-зеленых водорослей.
ТЕПЛОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.
Тепловое загрязнение – нагревание воды,воздуха или почвы в результате попадания в окружающую среду тепловых отходов предприятий топливно-энергетического комплекса.
Теплоэнергетика является одной из основных составляющих энергетики и включает в себя процесс производства тепловой энергии, транспортировки, рассматривает основные условия производства энергии и побочные влияния отрасли на окружающую среду, организм человека и животных. Процесс производства тепловой энергии осуществляется на тепловых электрических станциях (ТЭС) и тепловых электрических централях (ТЭЦ). Эти два вида предприятий на данный момент являются основными поставщиками тепловой, а также электрической энергии, поскольку эти виды энергоресурсов очень тесно связаны. В соответствии с установившейся терминологией, теплоэнергетика включает в себя получение, переработку, преобразование, хранение и использование энергоресурсов и энергоносителей всех типов. Согласно определению, теплоэнергетика обладает развитыми внешними и внутренними связями и её развитие неотделимо от всех направлений жизнедеятельности человека, связанных с использованием энергии (в промышленности, сельском хозяйстве, строительстве, на транспорте и в быту). Развитие теплоэнергетики характеризуется ускорением темпов роста, изменением всех количественных показателей и структуры топливно-энергетического баланса, глобальным охватом всех видов ресурсов органического топлива, вовлечением в сферу использованием ядерного горючего. В общем случае различаются четыре основные стадии трансформации первичных тепловых ресурсов (от их природного состояния, находящегося в динамическом равновесии с окружающей средой, до конечного использования). 1. Извлечение, добыча или прямое использование первичных природных ресурсов тепловой энергии. 2. Переработка (облагораживание) первичных ресурсов до состояния, пригодного для преобразования или использования. 3. Преобразование связанной энергии переработанных ресурсов в тепловую энергию на тепловых станциях (ТЭС), централях (ТЭЦ), на котельных. 4.Использование энергии. Несмотря на единство всех этих стадий, каждая из них основана на различных физических, физико-химических и технологических процессах, различающихся по масштабам, времени функционирования и другим признакам. Развитие теплоэнергетики оказывает воздействие на различные компоненты природной среды: на атмосферу (потребление кислорода воздуха (О2), выбросы газов, паров, твёрдых частиц), на гидросферу (потребление воды, переброска стоков, создание новых водохранилищ, сбросы загрязненных и нагретых вод, жидких отходов), на литосферу (потребление ископаемых топлив, изменение водного баланса, изменение ландшафта, выбросы на поверхности и в недра твёрдых, жидких и газообразных токсичных веществ). В настоящее время это воздействие приобретает глобальный характер, затрагивая все структурные компоненты нашей планеты. Важнейшими факторами функционирования окружающей среды является живое вещество биосферы, которое играет существенную роль в естественном круговороте почти всех веществ. Однако в большинстве процессов мы не можем проследить прямых воздействий теплоэнергетики на живое вещество, но должны учитывать это влияние в результате воздействия на отдельные компоненты окружающей среды и животный мир, где воздействие теплоэнергетики складывается со всеми другими антропогенными воздействиями. Взаимодействие теплоэнергетики и окружающей среды происходит во всех стадиях иерархии топливно-энергетического комплекса: добыче, переработке, транспортировке, преобразование и использование тепловой энергии. Это взаимодействие обусловлено как способами добычи, переработки и транспортировки ресурсов, связанных с воздействием на структуру и ландшафты литосферы, потребление и загрязнение вод морей, озёр, рек, изменением баланса грунтовых вод, выделением теплоты, так и использованием тепловой энергии от источников.
Выбросы теплоэнергетических объектов и их распространение. В первую очередь при анализе взаимодействия теплоэнергетики и окружающей среды должны быть рассмотрены элементарные процессы, происходящие при сжигании топлива (в особенности органического), так как при его сжигании образуется большое количество вредных соединений (оксиды азота, серы, сажа, соединения свинца, водяной пар). Различные компоненты продуктов сгорания топлива, выбрасываемые в атмосферу, гидросферу, литосферу и во время пребывания, ведущие себя по-разному (изменяется t, свойства) называются примесными выбросами. При выходе в атмосферу, выбросы содержат продукты реакций в твёрдой, жидкой и газообразной фазах. После выпадения выбросы могут проявляться в виде: осаждения тяжёлых фракций, распада на компоненты по массе и размерам, химических реакций с компонентами воздуха, взаимодействием с воздушными течениями, с облаками, с атмосферными осадками, фотохимические реакции. В результате, состав выбросов может существенно измениться, могут появиться новые компоненты, поведение и свойства которых (в частности, токсичность, активность, способность к новым реакциям) могут значительно отличаться от данных. Газообразные выбросы образуют соединения углерода, серы и азота. Оксиды азота практически не взаимодействуют с другими веществами в атмосфере и время их существования почти не ограничено. Сернистый ангидрид (SO2) один из токсичных газообразных выбросов теплоэнергоустановок, с небольшой продолжительностью пребывания в атмосфере, в присутствии кислорода воздуха (О2) доокисляется до SO3 и, вступая в реакцию с водой (Н2О) образует слабый раствор серной кислоты (Н2SO4). В процессе горения в атмосфере кислорода воздуха азот, в свою очередь образует ряд соединений:N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4 и N2O5. В присутствии влаги NO2 легко вступает во взаимодействие с кислородом воздуха, образуя азотную кислоту (НNO3). Неуклонный рост поступлений токсичных веществ в окружающую среду, прежде всего, отражается на здоровье населения Земли, ухудшает качество продукции сельского хозяйства, снижает урожайность, оказывает влияние на климатические условия отдельных регионов мира, состояние озонового слоя Земли, приводит к гибели флоры и фауны. Можно выделить несколько основных групп наиболее важных взаимодействий теплоэнергоустановок с конденсированными компонентами окружающей среды. а). Водопотребление и водоиспользование, обуславливающее изменение естественного материального баланса водной среды (перенос солей, питательных веществ). б). Осаждение на поверхности твёрдых выбросов продуктов сгорания органических топлив из атмосферы, вызывающее изменение свойств воды, её цветности, альбедо. в). Выпадение на поверхности в виде твёрдых частиц и жидких растворов продуктов выброса в атмосферу, в том числе: кислот и кислотных остатков, металлов и их соединений, канцерогенных веществ. г). Выбросы непосредственно на поверхность суши и воды продуктов сжигания твёрдых топлив (зола, шлаки), а также продуктов продувок, очистки поверхностей нагрева (сажа, зола). д). Выбросы на поверхность воды и суши твёрдых топлив при транспортировке, переработке, перегрузке. е). Выбросы твёрдых и жидких радиоактивных отходов, характеризуемых условиями их распространения в гидросфере и литосфере. ж). Выбросы теплоты, следствиями которых могут быть: постоянное локальное повышение температуры в водоёме, временное повышение температуры, изменение условий ледосостава, зимнего гидрологического режима, изменение условий паводков, изменение распределения осадков, испарений, туманов. з). Создание водохранилищ в долинах рек или с использованием естественного рельефа поверхности, а также создание искусственных прудов-охладителей, что вызывает: изменение качественного и количественного состава речных стоков, изменение гидрологии водного бассейна, увеличения давления на дно, проникновение влаги в разломы коры и изменение сейсмичности, изменение условий рыболовства, развития планктона и водной растительности, изменение микроклимата, изменение условий отдыха, спортивных занятий, бальнеологических и других факторов водной среды. и). Изменение ландшафта при сооружении разнородных теплоэнергетических объектов, потребление ресурсов литосферы, в том числе: вырубка лесов, изъятие из сельскохозяйственного оборота пахотных земель, лугов, взаимодействие берегов с водохранилищами. к). Воздействие выбросов, выносов и изменение характера взаимодействия водных бассейнов с сушей на структуру и свойства континентальных шлейфов. Примесные загрязнения могут суммарно воздействовать на естественный круговорот и материальные балансы тех или иных веществ между атмосферой, гидросферой и литосферой. Из анализа общих схем взаимодействия теплоэнергетических установок с окружающей средой, следует, что основным фактором взаимодействия ТЭЦ и ТЭС с водной средой является потребление воды системами технического водоснабжения, в том числе безвозвратное потребление воды. Основная часть расхода воды в этих системах на охлаждение конденсаторов паровых турбин. Остальные потребители технической воды (системы золо- и шлакоудаления, химводоочистки, охлаждения и промывки оборудования) потребляют 7% общего расхода воды, являясь при этом, основным источником примесного загрязнения. Учёными доказано, что основными видами примесных выбросов энергетических объектов, поступающими на поверхность гидросферы и литосферы, являются твёрдые частицы, выносимые в атмосферу дымовыми газами и оседающие на поверхность (пыль, зола, шлаки), а также горючие компоненты продуктов обогащения, переработки и транспортировки топлив. Весьма вредными загрязнениями поверхности гидросфер и литосфер является жидкое топливо, его компоненты и продукты его потребления и разложения. Выбросы теплоты являются одним из основных факторов взаимодействия теплоэнергетических объектов с окружающей средой, в частности с атмосферой и гидросферой. Выделение происходит на всех стадиях преобразования химической энергии органического вещества или ядерного топлива для выработки тепловой энергии. Большая часть теплоты, получаемой охлаждающей водой в конденсаторах паровых турбин, передаётся в водоёмы, водотоки, а оттуда в атмосферу (t воды в месте сброса нагретой воды повышается), что ведёт к повышению средней температуры. Температуры поверхности водоёма, атмосферный воздух над теплоэнергетической установкой повышается, вследствие энергии, выделенной этой установкой в атмосферу. Современные представления о допустимых условиях загрязнения атмосферы, воды, земных ландшафтов основаны на сведении о вредном воздействии веществ на здоровье людей, животных, на растительность, на материальные ценности. Всемирной организацией по вопросам здравоохранения при ООН в 1963 году рекомендовано определение критерия чистоты воздуха (предельно допустимая концентрация вредных веществ ПДК) по четырём уровням: Уровень №1. -Невозможно обнаружить прямое или косвенное влияние на человека, животных или растительность. Уровень №2. -Возможно раздражение органов чувств, вредное воздействие на растительность, уменьшение прозрачности воздуха. Уровень №3. -Нарушение жизненно важных функций и возникновение хронических заболеваний у человека и животных. Уровень №4. -Возникновение острых заболеваний, ведущих к гибели людей и животных. В результате промышленной деятельности человека в области производства тепловой энергии в окружающей среде наблюдается целый ряд существенных изменений. Вот лишь некоторые из них, особо ощутимые: 1. Наличие частиц, являющихся ядрами конденсации в 10 раз больше. 2. Наличие в воздухе газовых примесей увеличено 5-25 раз. 3. Количество облаков увеличивается на 5-10%. 4. Количество туманов зимой на 100% больше, летом на 30%. 5. Число осадков в различные периоды года на 5-10% больше. 6. Относительная влажность уменьшена летом на 2%, зимой на 8%. 7. Солнечное излучение уменьшено 3-20%. 8. Температура повышается на 1-2 градуса Цельсия. 9. Скорость ветра 5-30% больше
4.Влияние вредных выбросов ТЭС и ТЭЦ на атмосферу при использовании различных видов топлива. Атмосфера - воздушная среда. Является наиболее уязвимой составляющей окружающей среды. Без нее невозможна жизнедеятельность человека, существование и развитие животного и растительного мира, так как в ней содержится основная часть кислорода - воздуха, имеющегося на планете. Атмосфере человеческой деятельностью причиняется огромный и невосполнимый ущерб. Вследствие тесной и неразрывной взаимосвязи всех природных составляющих окружающей среды, загрязнение атмосферы неизбежно отражается на других средах: гидросфере, литосфере, биосфере. Выбросы вредных веществ в атмосферу постоянно растут с ростом урбанизации, строительством новых заводов и фабрик. Наибольшее загрязнение атмосферного воздуха происходит вследствие выбросов в атмосферу вредных веществ при работе энергетических установок, работающих на углеводородном топливе (бензин, керосин, мазут, дизельное топливо, уголь). Одним из основных и самых крупномасштабных источников загрязнения атмосферы являются ТЭС и ТЭЦ.
Таблица «Влияние теплоэлектростанций на окружающую среду и биосферу»
Технологический процесс | Влияние на элементы среды и биоту | Примеры цепных реакций | |||
воздух | почвы и грунты | воды | экосистемы и человека | ||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Добыча топлива: -жидкое (нефть) и в виде газа -твёрдое: (угли, сланцы, торф и т.п.) Транспор-тировка топлива Работа электро-станций на твёрдом топливе Работа электро-станций на жидком топливе | Углеводо-родное заг-рязнение при испаре-нии и утечках Пыль при взрывных и других ра-ботах, про-дукты горения терри-конов и т.п. Загрязне-ние при ис-парении жидкого топлива, потере газа, нефтью, пылью от твёрдого топлива Основные поставщи-ки углекис-лого газа, сернистого ангидрида, оксилов азота, про-дуктов для кислых осадков, аэрозолей, сажи, заг-рязнение радио-активными вещества-ми, тяже-лыми мета-ллами То же, но в значитель-но мень-ших мас-штабах | Повреждение или уничто-жение почв при разведке и добыче топлива, пе-редвижениях транспорта и т.п.; загрязнение нефтью, технически-ми химиката-ми, металлом и другими отходами Разрушение почв и грун-тов при добыче открытыми методами (карьеры), просадки рельефа, раз-рушение грунтов при шахтных ме-тодах добычи Загрязнение при утечках, авриях, особенно нефтью Разрушение и сильное заг-рязнение почв вблизи предприятий (техногенные пустыни), загрязнение тяжелыми металлами, радиоактив-ными вещест-вами, кислы-ми осадками; отчуждение земель под землеотвалы, другие отходы То же, но в значительно меньших масштабах | Загрязнение нефтью в резу-льтате утечек, особенно при авариях и до-бычах со дна водоёмов, заг-рязнение тех-нологическими химреагентами и другими от-ходами; разру-шение водоно-сных структур в грунтах, от-качка подзем-ных вод их сб-рос в водоёмы Сильное нару-шение водо-носных струк-тур, откачка и сброс в водоё-мы шахтных, часто высоко-минерализиро-ванных, желе-зистых и дру-гих вод Загрязнение нефтью в ре-зультате по-терь и при ава-риях Тепловое заг-рязнение в результате сбросов подог-ретых вод, хи-мическое заг-рязнение через кислые осадки и сухое осаж-дение из атмо-сферы, загряз-нение продук-тами вымыва-ния биогентов и ядовитых ве-ществ (алюми-ний) из почв и грунтов Тепловое заг-рязнение, как для твёрдого топлива, остальные в значительно меньших масштабах | Разрушение и пов-реждение экосис-тем в местах до-бычи и при обуст-ройстве месторож-дений (дороги, ли-нии электропере-дач, водопроводы и т.п.), загрязне-ние при утечках и авариях, потеря продуктивности, ухудшение качест-ва продукции. Воздействие на человека в основ-ном через биопро-дукцию (особенно гидробионтов) Разрушение эко-систем или их эле-ментов, особенно при открытых спо-собах добычи, снижение продук-тивности, воздей-ствие на биоту и человека через загрезненные воз-дух, воду и пищу. Высокая степень заболеваемости, травматизма и смертности при шахтных способах добычи В основном через загрязнение вод и гидробионтов Основной агент разрушения и ги-бели экосистем, особенно озер и хвойных лесов (обеднение видо-вого состава, сни-жение продуктив-ности, разрушение хлорофилла, вы-мывание биоге-нов, повреждение корней и т.п.). Эвтрофикация вод и их цветение. На человека через загрязнение возду-ха, воды, продук-тов питания, раз-рушение природы, строений, памят-ников и т.п. То же, но в значи-тельно меньших масштабах | Загрязнение почв; Загрязнение вод нефтью и хим-реагентами , гибель планктона и других групп организмов, снижение рыбо-продуктивности ; Потеря потреби-тельских или вкусовых свойств воды и продуктов промысла 1. Загрязнение воздуха продук-тами горения кислые осадки гибель лесов и экосистем озер нарушение кру-говоротов ве-ществ антро-погенные сукцессии 2. Тепловое заг-рязнение вод дефицит кисло-рода эвтрофи-кация и цветение вод усиление дефицита кисло-рода превра-щение водных экосистем в болотные |
Транспорт как источник теплового загрязнения окружающей среды
Большое количество автомобилей на континенте ведет к перегреву воздуха и местности, причем этот перегрев накапливается и создаст условия дня развития термической катастрофы.
Накопление тепла происходит таким образом. Тепло от антропогенного источника излучается во все стороны (см. рис.). Оно уходит на нагрев воздуха и почвы, а далее за счет теплопроводности рассеивается в почве, где и накапливается, создавая локальные перегревы поверхности Земли. Ночью оно излучается в космос, если небо чистое, или уходит вглубь, если небо закрыто облаками. Особенность автомобиля заключается в том, что он выделяет смесь углекислого газа и водяного пара, которые равномерно смешиваются с воздухом и дают газовую смесь (ее можно назвать оранжерейным газом). Особенность этого газа заключается в том, что он ведет себя как парниковый газ или как стекло в парниках, т. е. пропускает солнечные лучи и задерживает тепловое излучение от Земли.
Автомобильный выхлоп дает 10% СО2, который далее смешивается с окружающим воздухом и концентрация его рассеивается — до 2%, затем до 0,2% и еще меньше. Но и этой величины достаточно, чтобы создать оранжерейный эффект. Солнце нагревает местность, а за ночь тепло не полностью уходит в космос, происходит накопление тепла за счет его отражения оранжерейным газом. Это тепло накапливается в почве и в воздухе, и происходит локальное потепление тех мест, где много автомобилей, домов и других антропогенных «подогревателей». Однако именно автомобильный выхлоп СО, является тем самым постоянно действующим источником, который создаст избыток тепла в околоземной поверхности и поддерживает оранжерейный эффект на территории, не позволяя воздуху очиститься от парниковых газов. Но для глобальности этого недостаточно, так как площадь местности с избытком автомобильных газов (и других источников антропогенного тепла) мала по сравнению с обшей поверхностью земного шара.
Конечно, в создании оранжерейного газа участвуют все источники выработки СО,, но основную роль играют автомобили, которые развозят его по всей поверхности материка и которых достаточно много, так что «оранжерейные одеяла» теперь большие и почти не имеют атмосферных дыр для излучения накопленного Землей тепла. Превышение критического числа автомобилей через несколько лет приведет к термической катастрофе
АЭС как источник теплового загрязнения окружающей среды
Атомные станции, как правило, сбрасывают большую часть избыточного тепла в реку или озеро. Если ядерный реактор расположен рядом с крупным водоемом, например очень большим озером или на берегу моря, тогда с принятием некоторых мер предосторожности вредное воздействие на окружающую среду будет сведено до минимума. Однако сооружение ядерного реактора АЭС рядом с рекой или небольшим озером требует более тщательной проверки, особенно, если станция находится в высокоразвитой в промышленном. отношении области, где на одном и том же водном пути может быть построено несколько подобных энергетических установок. В то же время расход воды, идущей на конденсационное охлаждение крупных АЭС, особенно в прямоточных незамкнутых системах, становится недостаточным по мере того, как повышается потребность в производимой энергии. В Великобритании сейчас действует около 300 градирен (по состоянию на 90-е годы прошлого столетия), предназначенных для сдерживания тепловых выбросов в окружающую среду. А в США (по некоторым данным), к 2000 году для охлаждения параэлектрических установок используется около половины имеющегося в распоряжении фонда воды из природных источников. Одной только атомной электростанции мощностью 1000 МВт, использующей прямоточную незамкнутую систему охлаждения, требуется около 50 м3/с воды, что эквивалентно общему потреблению воды в городе размером с Чикаго. Вместо того чтобы считать это тепло нежелательным загрязнителем окружающей среды, сделаны попытки утилизировать данную бросовую энергию для возделывания морских культур и других целей. Применение отработанного тепла включает н себя обогрев теплиц, орошение теплой водой участков полей, Прогревание почвы и защиту урожая от заморозков. В области возделывания морских культур тепло, сбрасываемое энергетическими станциями, в Последнее время стали использовать с целью поддержания оптимальной температуры воды для создания оптимальных условий для размножения рыб и роста и повышения урожайности морских растительных продуктов питания. Япония была первой страной, сделавшей разработки в этом направлении.
yaneuch.ru
Тепловое загрязнение — выброс тепла в атмосферу и водные ресурсы, вызванный техногенной деятельностью человека, и наряду с выбросами парниковых газов, служащий одним из факторов глобального потепления.[1]
Любая тепловая машина характеризуется величиной КПД, показывающей отношение полезной работы к затраченной энергии. КПД на современных АЭС составляет примерно 30-35%, а на ТЭЦ 35-40%. Это означает, что большая часть тепловой энергии (60-70 %) выбрасывается в окружающую среду.[2][3] Транспорт, работающий на ДВС, и потребляющий основную часть продуктов нефти, также вносит большой вклад в тепловое загрязнение.
В конечном итоге вся энергия от ископаемых улеводородов (нефть, уголь, газ, торф) и урана в превращается в тепло, вызывая тепловое загрязнение атмосферы и водных ресурсов.
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 эфтрофикацию водоёмов и их видовой состав.
Происходит увеличении 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 сравненю с периферией.
Тепловые загрязнения среды обитания возникают в местах использования различных энергоносителей. Наиболее значительными источниками теплового загрязнения среды являются ТЭС и АЭС. Основная доля тепловых сбросов 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.[4]
По распространению и по масштабам воздействия тепловое загрязнение – один из наиболее крупных видов физического загрязнения окружающей среды: с довольно большой степенью достоверности можно считать объёмы потребления энергопотребителем топлива, горячей воды, пара одновременно и объёмами теплового загрязнения прилегающего района. Динамика теплового загрязнения в мире от энергетических производств представлена в таблице 14 [34].
Температура – пожалуй, важнейший из абиотических факторов, влияющих на процессы в мире микроорганизмов, на выживание животных и растений. Последнее сегодня особенно актуально для водной фауны и флоры, поскольку по сложившейся технологии сброса избыточного тепла значительная его часть отводится в водоёмы, что при относительно малом объёме поверхностных вод (средний расход планетарного поверхностного стока составляет ~ 1,24×10-3 км3/с) приводит к их значимому подогреву.
Для каждого вида существует свой интервал температур, благо-приятный для обитания (диапазон толерантности по фактору температуры, раздел 2). Для любого конкретного вида диапазон переносимых температур относительно узок, в некоторых случаях – крайне узок, до нескольких градусов по Цельсию [35]. У теплокровных животных развит набор механизмов для поддержания тела в требуемых температурных пределах, в том числе механизм поведенческого регулирования температуры: например, рыба, перемещаясь, находит место с оптимальной для неё температурой. Организмы же, не способные перемещаться (укоренённые растения, взрослые устрицы) находятся в полной зависимости от температуры окружающей воды, и таких организмов много, если не большинство. Но даже рыбы могут стать жертвой теплового загрязнения: привыкнув к подогретой воде, они оказываются беззащитными перед водой с естественной температурой, например, зимой, когда ТЭС по каким-либо причинам временно прекращает тепловые сбросы в реку (ремонт и т.п.).
Таблица 14 - Динамика теплового загрязнения в мире от энергетических производств
Показатель | 1972 г. | 1986 г. | 2000 г. |
Мощность потока теплового загрязнения, млн. МВт | 6,0 | 9,6 | 32,0 |
Отвод тепла в окружающую среду в год, млн. Гкал | 45200 | 72300 | 241000 |
Однако менее очевидные эффекты могут иметь более серьёзные последствия, например, влияние температуры на репродуктивную фун-кцию организмов. Так, форели необходимы низкие температуры воды летом для формирования нормальных, жизнеспособных икринок. Взрослые особи способны выжить в тёплой воде, но они не смогут размножаться. Другой пример: повышение температуры может вызвать раннее вылупление насекомых из яиц – раньше, чем в обычных, без нагрева воды, условиях. Затем они погибают, так как в это время года пища для них «ещё не готова» [35]. В перспективе такие и подобные эффекты могут стать более губительными для популяции, чем непосредственная гибель от перегрева воды. Температура может оказывать воздействие на структуру всего водного сообщества. Например, изменение температуры может изменить конкурентные позиции различных видов. В целом, повышение температуры ведёт к упрощению водных сообществ, то есть число различных видов уменьшается, хотя количество представителей отдельных видов может быть велико. В исследованиях показано, что при 31°С число видов уменьшалось вдвое, чем при 26°С, при повышении температуры до 34°С исчезли ещё 24 % видов. Повидимому, такие экосистемы гораздо менее устойчивы, чем исходная, более сложная экосистема.
Проблема теплового загрязнения имеет два измерения: глобальное (планетарное) и локальное. Можно допустить, что в глобальном масштабе это загрязнение (уровень 2000 г.) пока невелико и составляет лишь 0,019 % от поступающей на Землю солнечной радиации: ~ 1,68×105 млн. МВт [5]. То есть ситуация находится в рамках правила одного процента [5]. Правда, для глобальных систем, таких, как биосфера, их энергетика, повидимому, не может превзойти уровень примерно 0,2 % от поступающей солнечной радиации (уровень энергетики фотосинтеза) без катастрофических последствий [5]. Но ожидаемая в 2000 г. антропогенная энергетика (32 млн. МВт) пока ещё меньше энергетики фотосинтеза (~ 100 млн. МВт), хотя по порядку величины фактически достигла данного принципиального порога.
Гораздо более впечатляющи локальные очаги теплового загрязнения в промышленных районах. Так, плотность потока антропогенного тепла от Земли на территории ФРГ, в среднем, составляет 1,6 Вт/м2 (в 1973г. 33 % этого тепла приходилось на коммунальную сферу, 25 % - на электрические станции, 29 % - на промышленность, 13 % - на транспорт), в Вестфалии – 4,5 Вт/м2, в Руре – 17 Вт/м2, в Берлине - 22 Вт/м2, в центре Манхеттена – 630 Вт/м2, в зоне бумажной фабрики – 2000 Вт/м2, на угольной ТЭС 1000 МВт – 24000 Вт/м2 [36]. Заметим, что максимальная плотность потока солнечной радиации вблизи поверхности Земли сос-тавляет ~ 935 Вт/м2 [37]. Значит, тепловое загрязнение по ФРГ составляет, в среднем, 0,17 % от падающей на Землю радиации, а на отдельных территориях (в Руре, например) достигает 2 %. На основании этих данных легко представить, какого уровня достигнет тепловое загрязнение Земли, если все страны будут продвигаться к уровню энергопотребления, достигнутому в ФРГ. Тем более, что существуют мнения, что пороговой величиной для антропогенной энергетики является величина 0,1 % от падающей на Землю солнечной радиации [38], а не 0,2 % по [5].
В большинстве промышленных стран установлены пределы теплового загрязнения. Они относятся, как правило, к режимам водоёмов, так как по сложившейся технологии отвода «тепловых отходов» водоёмы (реки, озёра, моря) принимают основную часть сбросного тепла и наиболее страдают от теплового загрязнения. В Европе принято, что вода водоёма не должна подогреваться больше, чем на 3°С по сравнению с естественной температурой водоёма. В США нагрев воды в реках не должен превышать 3°С, а озёрах – 1,6°С, в прибрежных водах морей и океанов – 0,8°С летом и 2°С в остальное время [39]. В России, согласно «Правилам охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами», действующим с 1975 г., температура воды в водоёмах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения не должна повышаться более чем на 3°С по сравнению со среднемесячной температурой самого жаркого месяца в последние 10 лет. Для водоёмов, в которых обитают холодноводные рыбы (лососевые и сиговые), температура не должна повышаться более чем на 5°С с общим повышением не более чем до 20°С летом и 5°С зимой.
В настоящее время около 30 % энергопотребления приходится на электроэнергетику, 35 % - на отопление и горячее водоснабжение, 30 % - на технологическое потребление тепла. Согласно статистике, из всех тепловых сбросов 18 % приходятся на отходы использования тепла, 22 % – отопления и горячего водоснабжения и 42 % - теплоконденсации на ТЭС. Первый и третий виды сбросов, как правило, отводят непосредственно в атмосферу, вторые и четвёртые – через системы водяного охлаждения. Напомним, что внедрение установки Геллера (раздел 2) позволяет отвести значительную часть потока теплового загрязнения от водоёмов и направить её в атмосферу. Хотя общий поток теплового загрязнения биосферы при этом остаётся неизменным, но тепловая нагрузка на водоёмы ощутимо уменьшается и облегчается участь водных сообществ (экосистем). И участь весьма нелёгкая. Так, в Нарвском водохранилище при сбросе подогретых на 8…10°С вод тепловое загрязнение охватывает зону радиусом 10км [40, 41]. В реках тепловое загрязнение, связанное с повышением температуры на 8…10°С, сохраняется неизменным примерно на расстоянии 2 км вниз по течению, затем температура начинает снижаться [42].
Если говорить о масштабах теплового загрязнения атмосферы, то показательны такие оценки: от промышленного центра с населением 2 млн. человек, с электростанциями суммарной мощностью 4600 МВт и нефтехимическими заводами шлейф тепловых загрязнений распрос-траняется на 80…120 км при ширине зоны загрязнения 50 км и высоте около 1 км [43].
Борьба с тепловым загрязнением с инженерной точки зрения идентична работе по энергосбережению. Чем на более высоком уровне находится энергосберегающая политика и работа, тем более интенсивно ведётся борьба с тепловым загрязнением. Положим, если бы удалось благодаря внедрению источников освещения с высокой светоотдачей и систем автоматического отключения источников уменьшить электро-потребление на нужды освещения в 2 раза, то соответственно примерно в 2 раза уменьшилось бы и тепловое загрязнение, связанное с данным сектором энергопотребления. И так обстоит дело в любом секторе энергопотребления: в системе отопления жилых и производственных помещений, в сфере транспорта, в промышленных отраслях.
В проблеме теплового загрязнения присутствует и, повидимому, будет присутствовать такой аспект: всегда стремиться найти полезное применение тепловым отходам, а не просто сбрасывать тепло. Ниже приведены некоторые достаточно привлекательные способы утилизации тепловых отходов электростанций [35]:
1) орошение сельскохозяйственных земель (правда, это ведёт к возрастанию безвозвратных потерь воды, раздел;
2) использование в тепличном хозяйстве;
3) подогрев свежей воды, поступающей на электростанцию, для предупреждения осаждения солей на стенках трубопроводов;
4) поддержание северных морских гаваней в свободном ото льда состоянии;
5) перегонка мазута и других тяжёлых нефтепродуктов;
6) аквакультура – разведение рыб для вылова, выращивание тепло-любивых видов в северных районах;
7) получение дополнительной электроэнергии, например, с помощью термоэлементов;
8) защита животных в природе путём устройства подогреваемых зимой прудов для водоплавающей птицы;
9) ликвидация туманов и очистка посадочных и рулевых дорожек при обеспечении безопасности в аэропортах.
yaneuch.ru
Тепловое загрязнение - раздел Философия, ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА
Тепловое загрязнение является формой физического (в основном антропогенного) загрязнения, возникающего в результате повышения температуры среды в связи с выбросами промышленными и военными объектами нагретого воздуха, отходящих газов и вод, а также возникновения крупных пожаров. Тепловое загрязнение может возникать и как вторичный результат изменения химического состава атмосферы (парниковый эффект).
Для большинства войсковых объектов тепловое загрязнение окружающей среды не является характерным по причине незначительности тепловых выбросов. Но оно становится опасным фактором при применении ядерного оружия, зажигательных средств и возникновении пожаров.
Сельскохозяйственные угодья, леса и другие природные экосистемы чрезвычайно уязвимы к действию излучения, испускаемому огненным шаром ядерного взрыва в видимой и инфракрасной области спектра. Тепловое излучение воспламеняет сухие горючие материалы и подсушивает влажные (в частности растительность), увеличивая их горючесть. Вторичные очаги пожаров возникают за счет разноса горящих материалов ударной волной. Поваленные ударной волной, разрушенные строения, сбитые ветви и листва становятся дополнительным источником топлива для низовых пожаров. Ударная волна от воздушного взрыва мощностью 1 Мт оголяет лиственный лес на площади около 500 км2, сбивает ветки с сухостойных и хвойных деревьев на площади ~ 350 км2.
Лесные пожары, инициированные ядерным взрывом, быстрее развиваются, поглощают больше топлива и горят более интенсивно, чем природные. Распространение огня за пределы зоны первичных возгораний может привести к значительному увеличению площади, охваченной пожарами.
Все типы зажигательных средств позволяют создавать на площади цели очаги пожаров, которые представляют особую опасность в силу их способности к самораспространению на местности. Зажигательные средства, снаряженные напалмом, могут охватить очагами возгорания площадь около 6 км2 на 1 кг напалма. Практическое применение их в тропических листопадных лесах показывает, что для полного уничтожения растительности в пределах площади, одновременно охваченной очагами возгорания, достаточно трех авиабомб, снаряженных напалмом. Поражающий эффект значительно увеличивается при применении зажигательных средств после предварительной обработки лесного массива гербицидами и дефолиантами.
Возникновение пожаров на таких войсковых объектах как склады и базы хранения горючего также связано с массированным выделением тепловой энергии в окружающую среду, приводящим к опасным тепловым воздействиям на экосистемы. Воздействие пожаров на экосистемы определяется общим биоцидным действием теплового потока и, в меньшей степени, физическими изменениями, происходящими в почве при ее нагреве.
Другими источниками теплового загрязнения являются сбросовые воды на тепловых и атомных электростанциях, полях аэрации, выбросы нагретых газов теплоэнергетическими установками, боевой и транспортной техникой, утечки из тепловых коммуникаций. Тепловое загрязнение изменяет микроклимат районов воздействия, тепловой режим водных объектов, что приводит к сдвигу природного равновесия в данном биогеоценозе. В результате этого снижается продуктивность экосистемы в целом и в ней исчезает определенное количество видов.
Формирование теплового поля объектов с внутренним источником теплоты существенно зависит от преобладающего вида теплопередачи от источника к излучающей земной поверхности. По этому признаку объекты условно разделяют на три группы.
В объектах первой группы передача теплоты от источника к земной поверхности происходит кондуктивным путем (теплопроводностью). К этой группе объектов относятся: скрытые очаги самовозгорания в природных и антропогенных скоплениях горючего материала; постоянные утечки из подземных водонесущих коммуникаций.
На полигонах по захоронению твердых промышленных, строительных и бытовых отходов, представляющих собой площадки в несколько десятков гектаров, покрытых толстым слоем (более 10 м) утрамбованных отходов, возможно возникновение очагов возгорания как от искр работающих механизмов, так и окисления некоторых видов отходов. Отмечались случаи возгорания от самопроизвольной фокусировки солнечного излучения отходами оптического производства.
От разных причин возникают возгорания на торфяниках в их естественном залегании, а также на торфоразрабатывающих предприятиях. Медленное горение, не достигающее температуры воспламенения (3000С), на торфяниках может продолжаться несколько недель, создавая экологически опасное загрязнение экосистемы.
Характер формирования тепловых аномалий от утечек из подземных водонесущих коммуникаций может быть прямым и косвенным (при утечках из теплопроводов и при утечках водопроводов и канализации).
Во второй группе объектов передача теплоты источника и излучающей земной поверхности происходит путем конвективного теплообмена. Сюда относятся тепловые сбросы в поверхностные воды и отдельные виды выбросов загрязнений в атмосферу.
Тепловыми выбросами в атмосферу являются выбросы из дымовых труб ТЭЦ, котельных, промышленных предприятий, жилых зданий. Поэтому крупные города и промышленные центры можно считать “тепловыми островами” на фоне естественных экосистем.
К объектам третьей группы относятся аварийные утечки из подземных водонесущих коммуникаций. Регистрируемая аномалия формируется за счет кондуктивного теплового потока в грунте и конвективной теплопередачи движущейся теплофикационной воды. В случае выхода теплофикационной воды на земную поверхность решающая роль в формировании контраста принадлежит разности температур горячей воды и фона.
Если тепловое загрязнение окружающей среды носит локальный характер и большой угрозы для природных экосистем не представляет, то накопление загрязнителей в атмосфере носит гибельный характер, приводит к изменению теплового режима в окружающей среде. Глобальное изменение температуры на 2 - 30С в любом направлении приведет к непредсказуемым результатам. В частности растительный мир не будет выполнять свои естественные функции.
В последнее время происходит резкое изменение климата в ряде районов, что сопровождается, с одной стороны, ненормальной плотностью осадков и связанными с ними наводнениями, с другой стороны, - с многолетними засухами, не менее вредными для экосистемы Земли. В Северной Африке засуха сопровождается продвижением пустыни Сахары в южном направлении со скоростью 30 миль в год.
Наличие углекислого газа в атмосфере создает тепличный (парниковый) эффект. Излучение Земли (l = 2 - 40 мкм) не может свободно проходить через земную атмосферу. Пары воды и углекислый газ поглощают инфракрасное излучение Земли, вызывая парниковый эффект. Учеными предсказано, что при продолжении изменения химического состава атмосферы (прежде всего росте концентрации углекислоты) уже в первой половине XXI в. можно ожидать небывалого потепления климата. Обратный процесс - твердые частицы в атмосфере Земли мешают проникновению солнечной радиации, что ведет к охлаждению планеты.
Вся человеческая жизнь настроена на вполне определенные климатические условия. Цивилизация в современном смысле слова, может существовать лишь в очень узком диапазоне температур. Похолодание на 3 - 4 градуса приведет к тому, что снова наступит ледниковый период и большая часть планеты превратится в ледяную пустыню. Пригодные для жизни области будут занимать лишь узкую экваториальную зону.
Увеличение средней температуры на 4 - 5 градусов приведет к необратимому таянию ледников, повышению уровня океана на десятки метров и затоплению наиболее плодородных областей планеты. Конечно, этот процесс будет длительным, и таяние ледников Антарктиды займет многие сотни лет. При этом большая часть оставшейся поверхности планеты превратится в засушливую полупустыню.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ... ПОДГОТОВКА... УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Тепловое загрязнение
Шатунов В.К. Экологическая подготовка. Учебное пособие для солдат и сержантов. ‑ МО РФ, 2002. ‑ с.
Что изучает экология Экология - это наука об отношениях растительных и животных организмов или их сообществ между собо
Природа и природные объекты В естественных и общенаучных дисциплинах природа выступает как совокупный объект познания. &n
Понятие экологического фактора Среду обитания организмов характеризуют условия и ресурсы. Понятие условий среды в эколог
Экологическая система Как известно, живая материя на Земле имеет организацию, состоящую из следующих уровней: молекулярный
Трофическая структура экосистемы Представители разных трофических уровней связаны между собой односторонней направленностью пере
Понятие о биосфере В.И.Вернадский, который является основоположником современного учения о биосфере, под биосферой п
Ресурсы природной среды Ресурс - источник потребления. В широком смысле природный ресурс - источник потребления человек
ПОДУМАЕМ ВМЕСТЕ Известный американский публицист и эколог Барри Коммонер в своей работе “Замыкание круга” сформ
Физические, химические и биологические загрязнения Загрязнения природной среды и вредные воздействия чрезвычайно многообразны и могут быть разделен
Понятие о качестве природной среды и нормативах качества Под качеством природной среды понимается характеристика такого состояния ее экологических систе
Виды природоохранных нормативов Все нормативы качества природной среды принято разделять на три группы. Первую группу составляют санитар
Предельно допустимые уровни воздействия физических загрязнений Радиационное загрязнение создает облучение человека и природных объектов ионизирующими излучен
Шум и вибрации Эксплуатация вооружения и военной техники, оборудования, энергетических установок и транспортных
Природа и физические свойства ЭМИ Электромагнитное загрязнение - форма физического загрязнение окружающей среды, возникающее в р
Электромагнитных волн по частотам №№ диапазона Диапазон радиочастот Границы диапазона Диапазон ради
Для населенных мест Частота, Длина волны, Предельно допустимые уровни МГц м
Световое загрязнение Световое загрязнение окружающей среды - форма физического загрязнения, нарушающее естественну
Механическое загрязнение Под механическим загрязнением понимается засорение окружающей среды отходами, оказы
Загрязнение химическое Загрязнение химическое понимается как изменение естественных химических свойств прир
Биологическое загрязнение Биологическое загрязнение в общем виде понимается как привнесение (проникновение, рас
Понятие военного объекта и военной экологической системы Военный объект -это войска,находящиеся в районах дислокации, сосредоточения, на марше, на
Источники загрязнения на военных объектах Источником загрязнения природной среды называется объект, от которого загрязнения поступают в пр
На военном объекте при повседневной деятельности войск Остановимся более подробно на рассмотрении воздействия военных объектов на окружающую среду на п
Загрязнения природной среды Главными задачами в охране окружающей среды являются предотвращение загрязнения ее вредными продукта
Деятельности войск В качестве главного принципа, направленного на решение задач охраны окружающей среды, Закон устанавливает
Экологическое обучение и воспитание военнослужащих Система всеобщего и комплексного экологического образования включает в себя дошкольное и общее образован
Особо охраняемые территории и объекты Законом РФ “Об охране окружающей среды” установлено обеспечение особой охраны государством прир
Ответственность военнослужащих за экологические правонарушения Экологические правонарушения- это противоправные деяния, нарушающие природоохранительное за
ПОДУМАЕМ ВМЕСТЕ Почему особой охране подлежат государственные заповедники, природные заказники, национальные при
И процессами В предыдущих разделах пособия были рассмотрены понятие, типы и источники загрязнения на в
Радиоактивные вещества и излучения В природе существует некоторое количество химических элементов, ядра которых самопроизвольно распадаются
Сильнодействующие ядовитые и вредные химические вещества Химические загрязнения окружающей среды являются наиболее разнообразным, многочисленным, распространенн
Биологические загрязнители окружающей среды Под биологическим загрязнением понимается привнесение в среду и размножение в ней нежелательных
Ионизирующих излучений Источник ионизирующего излучения ‑ вещество или устройство, испускающее или способное испускать ионизи
С ядовитыми, агрессивными и химическими веществами Радиоактивные излучения в природе существовали еще до появления жизни на планете. Естественные ио
Охрана природных комплексов от биологических загрязнений Войска и другие военные объекты в результате своей деятельности могут загрязнять окружающую среду не толь
ПОДУМАЕМ ВМЕСТЕ Не остаются ли экологические требования “вещью в себе”, пустыми декларациями, так как в повседнев
И при перевозке опасных грузов Основа подготовки воина ‑ его полевая выучка. Поле ‑ академия солдата. Изученное и от
Инженерное оборудование и маскировка района действий При оборудовании и маскировке позиций, развертывании командных пунктов, полевых лагерей и других объектов
Применение взрывоопасных, пожароопасных и ядовитых веществ Полевые занятия и учения, как правило, проводятся с применением различных взрывоопасных, пожароопасных вещ
Эксплуатация военной техники По официальным данным доля только автотранспорта в загрязнении воздуха в крупных городах достигает 70 и бол
Обслуживание и ремонт вооружения и военной техники Техническое обслуживание представляет собой комплекс операций по поддержанию в исправн
Транспортировка опасных грузов Транспорт - важнейшее условие функционирования общественного производства и жизни людей, что определяет н
Восстановление растительно-почвенного покрова В силу специфики своей деятельности войска и силы постоянно негативно воздействуют на окружающую среду, на
ПОДУМАЕМ ВМЕСТЕ Как можно предотвратить загрязнение окружающей среды при боевой подготовке? Здесь многое зависит
Основные причины и источники чрезвычайных экологических ситуаций Объекты, содержащие химически опасные компоненты, при аварии становятся источниками залповых выб
Землетрясения Причиной землетрясений являются физико-химические процессы, происходящие внутри Земли и приводящие к нако
Извержения вулканов Вулканами называются огнедышащие горы (по имени бога огня и кузнечного ремесла Вулкана), периодически и
Тропические циклоны Тропические циклоны ‑ это вихри, в центре которых наблюдается пониженное давление; образуются они ле
Сильные ветры Ветры со скоростью 30 м/с и более относятся к сильным. Иногда их еще называют ураганными ветрами или прос
Гололед Отложение льда на почве, дорогах, растениях, линиях электропередач при выпадении дождя (мороси) и отрицател
Экологическая безопасность военной службы Обеспечение безопасности (в общем случае) ‑ это предупреждение, устранение или защита от опас
ПОДУМАЕМ ВМЕСТЕ Понятие “чрезвычайная ситуация” и “чрезвычайная экологическая ситуация” подразумевает непоср
allrefers.ru
Введение.
Загрязнением в узком смысле считается привнесение в какую-либо среду новых, не характерных для неё физических, химических и биологических агентов или превышение естественного среднемноголетнего уровня этих агентов в среде.
Непосредственными объектами загрязнения (акцепторами загрязняющих веществ) служат основные компоненты экотопа (местообитание биотического сообщества): атмосфера, вода, почва. Косвенными объектами загрязнения являются составляющие биоценоза – растения, животные, микроорганизмы.
Источники загрязнения весьма разнообразны: среди них не только промышленные предприятия и теплоэнергетический комплекс, но и бытовые отходы, отходы животноводства, транспорта, а также химические вещества, намеренно вводимые человеком в экосистемы для защиты полезных продуцентов от вредителей, болезней и сорняков.
Среди ингредиентов загрязнения – тысячи химических соединений, особенно металлы и оксиды, токсические вещества, аэрозоли. Разные источники выбросов могут быть одинаковыми по составу и характеру загрязняющих веществ. Так, углеводороды поступают в атмосферу и при сжигании топлива, и от нефтеперерабатывающей, и от газодобывающей промышленности.
Загрязнителем может быть любой физический агент, химическое вещество и биологический вид (главным образом микроорганизмы), подающие в окружающую среду или возникающие в ней в количествах, выходящих за рамки своей обычной концентрации – предельных естественных колебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время.
Различают антропогенные загрязнители, разрушаемые биологическими процессами и неразрушаемые ими (стойкие). Первые входят в естественные круговороты веществ и поэтому быстро исчезают или подвергаются разрушению биологическими агентами. Вторые не входят в естественные круговороты веществ, а потому разрушаются организмами в пищевых цепях.
Загрязнения окружающей среды подразделяют на природные, вызванные какими-то естественными, обычно катастрофическими причинами (извержение вулкана, селевой поток и т.п.), и антропогенные, возникающие в результате деятельности людей.
Среди антропогенных выделяют загрязнение биологическое – случайное или благодаря деятельности человека; механическое – засорение среды агентами, оказывающими лишь механическое воздействие без физико-химических последствий; химическое – изменение естественных химических свойств среды, в результате которого повышается среднемноголетнее колебание количества каких-либо веществ для рассматриваемого периода времени, или проникновение в среду веществ, нормально отсутствующих в ней или в концентрациях, превышающих норму.
Загрязнение физическое подразделяется на: 1) тепловое (термальное), возникающее в результате повышения температуры среды главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, отходящих газов и воды; 2) световое – нарушение естественной освещённости местности в результате воздействия искусственных источников света, приводящее к аномалиям в жизни растений и животных; 3) шумовое, образующееся в результате увеличения интенсивности и повторяемости шума сверх природного уровня; 4) электромагнитное, появляющееся в результате изменения электромагнитных средств среды (от линии электропередачи, радио и телевидения, работы некоторых некоторых промышленных установок и т.п.), приводящее к глобальным и местным геофизическим аномалиям и изменениям в тонких биологических структурах; 5) радиоактивные, связанные с превышением естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ.
Загрязнение микробиологическое (микробное) – появление необычно большого количества микроорганизмов, связанное с массовым их размножением на антропогенных субстратах или средах, изменённых в ходе хозяйственной деятельности человека.
С экологических позиций загрязнение означает непросто внесение в атмосферу, почву или воду тех или иных чуждых им компонентов. В любом случае объектом загрязнения является элементарная структурная единица биосферы – биогеоценоз. Кроме того, избыток одних веществ в природной среде или просто присутствие в ней других веществ означает изменение режимов экологических факторов, поскольку вредные вещества по сути дела и есть экологические факторы. Следовательно, режим этих факторов (или их состав) отклоняется от требований экологической ниши того или иного организма (или звена в пищевой цепи). При этом нарушаются процессы иного обмена веществ, снижается интенсивность ассимиляции продуцентов, а значит, и продуктивность биогеоценоза в целом. Таким образом, с экологической позиции загрязнению можно дать следующее определение: загрязнение окружающей среды есть любое внесение в ту или иную экологическую систему (биогеоценоз) не свойственных ей живых или неживых компонентов или структурных изменений, прерывающих круговорот веществ, их ассимиляцию, поток энергии, вследствие чего данная экосистема разрушается или снижается её продуктивность.
Загрязнение среды – сложный многообразный процесс.
Последствия загрязнения далеко не всегда ощущаются сразу. Скачкообразным проявлением загрязнения нередко предшествуют скрытые. Именно поэтому в настоящее время ученые интенсивно ищут способы своевременной косвенной индикации загрязнения в самые начальные его моменты.
Но загрязнение – это не только выброс в природную среду вредных веществ. При отводе воды в естественные водоемы от систем охлаждения в них изменяется естественный режим температуры , что представляет собой тепловое загрязнение. Важно то, что меняется режим температуры.
Тепловое загрязнение.
Тепловое (термальное) загрязнение окружающей среды является результатом рассеивания в окружающей природной среде теплоты, выделяющейся в многообразных тепловых процессах, прежде всего связанных со сжиганием топлива.
По существующим оценкам ежегодно в мире сжигается 5 млрд. т угля, 3,2 млрд. т нефти, т.е. высвобождается более 2 1020 Дж тепловой энергии , которая меняет температурный режим воздушной и водной среды, а также динамику происходящих там процессов. Замена тепловых электростанций на атомные , уменьшая до некоторой степени химическое загрязнение среды, одновременное увеличивает тепловое загрязнение.
Зимой количество искусственного тепла на единицу площади города почти равно теплу, получаемому от солнечной радиации. Кроме локального теплового загрязнения существует еще и глобальное повышение температуры на поверхности земли вследствие теплового загрязнения и парникового эффекта.
Сброс тепловых отходов в окружающую среду приводит к техногенному изменению температурного режима компонентов геосфер:
Источниками теплового загрязнения являются:
Тепловое загрязнение атмосферы.
Существует два основных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный. Естественный – это вулканы, лесные пожары, пыльные бури, выветривание, процессы разложения растений и животных. Источником антропогенного загрязнения атмосферы различными веществами являются теплоэнергетика, нефтегазопереработка, промышленность, транспорт и др. По мнению специалистов, в результате деятельности человека в атмосферу Земли ежегодно поступает 25,5 миллиардов тонн оксидов углерода, 190 миллионов тонн оксидов серы, 65 миллионов тонн оксидов азота, 1,4 миллиона тонн хлорфторуглеродов. Половина всех выбросов в атмосферу приходится на предприятия таких отраслей промышленности, как энергетика 24,8% и металлургия 26,2%.
В последние годы наибольшее количество вредных веществ в атмосферу выбрасывается с выхлопными газами автомобилей, причём их доля постоянно возрастает. В нашей стране она составляет более 30%, а в США – более 60% от общего выброса загрязняющих веществ в атмосферу.
Различные негативные изменения атмосферы Земли связаны главным образом с изменением концентрации второстепенных компонентов атмосферного воздуха. Так, установлено, что основными причинами парникового эффекта являются диоксид углерода, метан, оксид азота, озон и фреоны. Возникшая проблема истощения озонового слоя, в том числе появления озоновой дыры а Антарктиде и Арктике, связана с чрезмерным применением фреонов в производстве и быту.
Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония.
Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива.
Особую тревогу вызывает состояние воздуха в крупных городах.
Так, в Москве выбросы вредных веществ от автотранспорта превысили 800 тысяч тонн в год, что составляет 70 процентов от общего количества загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу города за год.
Концентрации большого числа источников тепловой энергии в определенных местах ( например в больших городах – мегаполисах) создает предпосылки формирования так называемых тепловых куполов – прогретых объемов геологического пространства и атмосферы.
В промышленных центрах и крупных городах атмосфера подвергается тепловому загрязнению в связи с тем, что в атмосферу поступают вещества с более высокой температурой, чем окружающий воздух. Температура выбросов обычно выше средней многолетней температуры приземного слоя воздуха. Из труб промышленных предприятий, выхлопных труб двигателей внутреннего сгорания, при отоплении домов, лесных пожарах выделяются вещества, нагретые до 60 градусов Цельсия и более. Среднегодовая температура атмосферного воздуха над крупными городами и промышленными центрами на 6-7 градусов выше температуры воздуха прилегающих территорий. Специалисты отмечают, что в последние 25 лет средняя температура тропосферы поднялась на 0,7 градусов Цельсия.
За 1880-1940 гг. было добыто 50 млрд. т так называемого условного топлива (29,3 106 Дж/кг). Это означает, что в атмосферу было выброшено 1,465 1021 Дж тепла, которого достаточно , чтобы растопить 4,8 тысяч км3 льда. Общая глобальная площадь снежно-ледяного покрова сократилась к середине предыдущего столетия примерно на 10%. А это серьезно уменьшило отражательную способность планеты, вследствие чего средняя температура земной поверхности повысилась . Ежегодно в мире сжигается до 5 млрд. т угля и 3,2 млрд. т нефти. Это сопровождается ежегодным выбросом в атмосферу около 18 млрд. т углекислого газа и выделением 2 1020 Дж тепла.
Переход от минерального горючего к ядерному до некоторой степени уменьшает химическое загрязнение среды, но при этом возрастает тепловое загрязнение. Так, при производстве 3,6 106 Дж электроэнергии на тепловой станции тепловые отходы в атмосферу составляют соответственно 1,67 106 и 5,65 105 Дж, а на современно атомной электростанции – 5,44 105 и 7,95 106 Дж.Таким образом ,атомная электростанция средних размеров ,производящая 3000 МВт электроэнергии, производит тепловой поток свыше 5,82 109 Вт. Следовательно, для рассеивания тепла требуется водная поверхность порядка 0,6 га на 1 МВт, или 1800 га на электростанцию мощностью 3000 МВт в местностях с умеренным климатом.
Тепловое загрязнение почвы.
Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.
Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности.
Источникам теплового загрязнения почв в пределах городских территорий служат :
student.zoomru.ru
