Termiska föroreningsegenskaper, konsekvenser, exempel

De Termisk förorening inträffar när någon faktor orsakar en oönskad eller skadlig förändring i omgivningstemperaturen. Det medium som påverkas mest av denna förorening är vatten, men det kan också påverka luft och jord.

Miljöns medeltemperatur kan förändras både av naturliga orsaker och av mänskliga handlingar (antropogen). Bland de naturliga orsakerna är icke -tillbakavisade skogsbränder och vulkanutbrott.

Jordens yttemperatur. Källa: https: // commons.Wikimedia.org/wiki/fil: surfacetemperatur.Jpg

Bland de antropogena orsakerna är produktion av el, produktion av växthusgaser och industriella processer. På samma sätt bidrar luftkylning och konditioneringssystem.

Det mest relevanta termiska föroreningsfenomenet är den globala uppvärmningen, vilket innebär ökningen av planetens medeltemperatur. Detta beror på den så kallade växthuseffekten och nettobidragen av återstående värme av människan.

Aktiviteten som genererar den mest termiska föroreningen är produktionen av el från förbränning av fossila bränslen. Genom att bränna kol- eller oljederivat sprids värmen och CO2 produceras, huvudsaklig växthusgas.

Termisk förorening orsakar fysiska, kemiska och biologiska förändringar som ger en negativ inverkan på biologisk mångfald. Den mest relevanta egenskapen med höga temperaturer är dess katalytiska kraft och inkluderar de metaboliska reaktionerna som förekommer i levande organismer.

Levande varelser kräver förhållanden med amplitud av bestämd temperaturvariation för att överleva. Det är därför varje förändring av sådan amplitud kan innebära minskningen av populationer, deras migration eller deras utrotning.

Å andra sidan påverkar termisk förorening direkt människors hälsa som orsakar värmeutmattning, termisk chock och förvärrar hjärt -kärlsjukdomar. Dessutom orsakar den globala uppvärmningen tropiska sjukdomar att utöka sitt geografiska handlingsområde.

Förhindra termisk förorening kräver modifiering av ekonomisk utveckling och vanor i det moderna samhället. Detta innebär i sin tur implementeringsteknologier som minskar den termiska påverkan på miljön.

Det finns några exempel på termisk förorening här som Santa María de Garoña kärnkraftverk (Burgos, Spanien) som fungerade mellan 1970 och 2012. Denna centrala hällde det heta vattnet i sitt kylsystem till Ebro -floden och ökade upp till 10 ºC dess naturliga temperatur.

Ett annat karakteristiskt fall av termisk förorening tillhandahålls genom användning av luftkonditioneringsapparater. Proliferationen av dessa system för att minska temperaturen ökar temperaturen i en stad som Madrid med upp till 2 ° C.

Slutligen återlämnades det positiva fallet med ett margarinproducerande företag i Peru som använder vatten för att kyla det resulterande systemet och varmt vatten till havet. Således lyckades de spara energi, vatten och minska bidrag till varmt vatten till miljön.

[TOC]

Egenskaper

- Värme och termisk förorening

Termisk förorening härstammar från omvandlingen av andra energier eftersom all energi när man distribuerar genererar värme. Detta består i accelerationen av rörelsens rörelse.

Därför är värme en energiöverföring mellan två system som är vid olika temperaturer.

Temperatur

Temperatur är en storlek som mäter en systems kinetiska energi, det vill säga den genomsnittliga rörelsen för dess molekyler. Denna rörelse kan vara översättning som i en gas eller vibrationer som i ett fast ämne.

Det mäts av termometern, av vilken det finns olika typer som är den vanligaste dilatationen och elektronisk.

Dilationstermometern är baserad på dilationskoefficienten för vissa ämnen. Dessa ämnen när de sträcker sig och deras uppstigning markerar en graderad skala.

Den elektroniska termometern är baserad på omvandlingen av termisk energi till elektrisk översatt till en numerisk skala.

Den vanligaste skalan som används är den som föreslagits av Anders Celsius (ºC, grader Celsius eller Celsius). I den motsvarar 0 ºC vattens fryspunkt och 100 ºC till kokpunkten.

- Termodynamik och termisk förorening

Termodynamik är fysikgrenen som studerar värmeinteraktioner med andra former av energi. Termodynamiken överväger fyra grundläggande principer:

- Två föremål med olika temperaturer kommer att byta värme tills de når balans.

- Energi skapas eller förstörs inte, den förvandlas bara.

- En form av energi kan inte förvandlas helt till en annan utan värmeförlust. Och värmeflödet kommer att vara av den hetaste åtminstone heta, aldrig tvärtom.

- Det är inte möjligt att nå en temperatur som är lika med absolut noll.

Dessa principer som tillämpas på termisk förorening bestämmer att varje fysisk process genererar värmeöverföring och producerar termisk förorening. Dessutom kan det inträffa antingen på grund av ökning eller minskning av temperaturen på mediet.

Det anses att ökningen eller minskningen av temperaturen förorenar när den kommer ut från viktiga parametrar.

- Vital temperatur

Temperatur är en av de grundläggande aspekterna för förekomsten av livet som vi känner till det. Amplituden av temperaturvariation som möjliggör de flesta av de aktiva livslängden från -18 ºC till 50 ºC.

Det kan finnas levande organismer i ett latent tillstånd vid temperaturer på -200 ºC och 110 ºC, men de är sällsynta fall.

Termofila bakterier

Vissa bakterier som kallas termofiler kan existera vid temperaturer upp till 100 ºC förutsatt att det finns flytande vatten. Detta tillstånd inträffar vid högt tryck i havsbotten i områden med hydrotermiska skorstenar.

Det kan tjäna dig: vattenbrist: orsaker, konsekvenser, lösningar och exempel

Detta indikerar att definitionen av termisk förorening i ett medium är relativt och beror på miljöns naturliga egenskaper. Det är också relaterat till kraven från organismer som bor i ett visst område.

Människa

Hos människor går normal kroppstemperatur från 36,5 ºC till 37,2 ºC och homeostatisk kapacitet (kompensera externa variationer) är begränsad. Temperaturer under 0 ºC under långvariga tider och utan något konstgjordt skydd orsakar dödsfall.

På samma sätt är temperaturer större än 50 ° C ständigt mycket svåra att kompensera på lång sikt.

- Termisk förorening och mediet

I vatten orsakar termisk förorening en mer omedelbar effekt eftersom värmen försvinner långsammare. I luften och på golvet har den termiska föroreningen mindre överväldigande effekter eftersom värmen sprids med större hastighet.

Å andra sidan är miljöns förmåga att sprida stora mängder värme mycket begränsad.

Värmekatalys

Värme har en katalytisk effekt på kemiska reaktioner, det vill säga påskyndar sådana reaktioner. Denna effekt är den viktigaste faktorn genom vilken termisk förorening kan få negativa konsekvenser för miljön.

Således kan några skillnader i skillnaden skjuta reaktioner som annars skulle inträffa.

Orsaker

- Global uppvärmning

Jorden har genomgått höga och låga medelvärden -cykler under hela dess geologiska historia. I dessa fall var källorna till planetens temperaturökning av naturlig natur som solen och geotermisk energi.

För närvarande är den globala uppvärmningsprocessen associerad med de aktiviteter som utförs av människan. I detta fall är huvudproblemet minskningen av hastigheten för spridning av nämnda värme mot stratosfären.

Detta inträffar främst på grund av utsläpp av växthusgaser genom mänsklig aktivitet. Bland dem inkluderar bransch, fordonstrafik och fossilt bränsleförbränning.

Global uppvärmning idag representerar den största och farliga processen för termisk förorening som finns. Dessutom innehåller värmeemission på grund av den globala användningen av fossila bränslen ytterligare värme till systemet.

- Termoelektriska växter

En termoelektrisk anläggning är ett industrikomplex för att producera el från ett bränsle. Nämnda bränsle kan vara fossil (kol, olja eller derivat) eller ett radioaktivt material (till exempel uran).

Endesa som Pontes Thermoelectric Central (Spanien). Källa: Bild som tillhandahålls av ☣ Banjo [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/4.0)]

Detta system kräver kylning av turbiner eller reaktorer och för detta vatten används. I kylsekvensen extraheras en stor volym vatten från en bekväm och kall källa (en flod eller havet).

Därefter tvingar pumparna den genom rör som är omgiven av varmvattenånga. Värme passerar från ånga till kylvatten och uppvärmt vatten återförs till källan som bär överskottsvärme till den naturliga miljön.

- skogsbränder

Skogsbränder är ett vanligt fenomen idag, vilket i många fall orsakas direkt eller indirekt av människan. Förbränningen av stora trädbevuxna massor överför enorma mängder värme främst i luften och marken.

- Luftkonditioneringsapparat och kylsystem

Luftkonditioneringsanordningar förändrar inte bara temperaturen i det inre området, utan orsakar obalanser i det yttre området. Till exempel sprider luftkonditioneringsapparater 30% mer än värmen de extraherar från det inre.

Enligt International Energy Agency finns det cirka 1.600 miljoner luftkonditioneringsapparater i världen. På samma sätt genererar kylskåp, kylskåp, kavor och all utrustning som är avsedd att sänka temperaturen i ett stängt område termiska föroreningar.

- Industriella processer

Faktum är att alla industriella transformationsprocesser involverar värmeöverföring till miljön. Vissa branscher gör det i särskilt höga priser som de som är dedikerade till gas, metallurgi och glasproduktion flytande.

Flytande gas

Regasifierings- och kondensindustrin för olika industriella och medicinska gaser kräver kylprocesser. Dessa processer är endotermiska, det vill säga de absorberar värmekylning av den omgivande miljön.

För detta används vatten som återförs till miljön vid en lägre temperatur än den första.

Metallurgisk

Höga gjuteriugnar avger värme till miljön, eftersom de når temperaturer över 1.500 ºC. Å andra sidan använder kylningsprocesserna för materialen vatten som återgår med större temperatur till miljön.

Glasproduktion

I de smälta och gjutningsprocesserna för materialet nås temperaturen på upp till 1.600 ºC. I detta avseende är den termiska föroreningen som genereras av denna bransch betydande, särskilt i arbetsmiljön.

- Belysningssystem

Glödlampor eller strålkastare och lysrör sprider energi i form av värme till miljön. På grund av den höga koncentrationen av belysningskällor i stadsområden blir det ett betydande fokus på termisk förorening.

- Förbränningsmotorer

Förbränningsmotorer, till exempel bilar kan generera cirka 2.500 ºC. Denna värme sprids till miljön genom kylsystemet, särskilt genom kylaren.

Med hänsyn till att hundratusentals fordon cirkulerar dagligen är det möjligt att dra slutsatsen.

- Stadscentra

I praktiken är en stad ett fokus för termisk förorening på grund av förekomsten av många av de faktorer som redan anges. En stad är emellertid ett system vars termiska effekt blir en värmeö inom ramen för dess omgivningar.

Kan tjäna dig: Vilka är de naturliga elementen?Värmeöar i Spanien. Källa: Galjundi7 [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/3.0)]

Albedoeffekt

Albedo hänvisar till ett objekts förmåga att återspegla solstrålning. Utöver det kaloribidrag som varje nuvarande element kan göra (bilar, hem, industrier), utövar stadsstrukturen betydande synergi.

Till exempel har material i stadscentra (främst betong och asfalt) en låg albedo. Detta gör dem heta, vad som är bundet till värme som släpps ut av aktiviteten i staden förbättrar termisk förorening.

Nettoavgifter för stadsvärme

Olika forskning har visat att värmeproduktion genom mänsklig aktivitet för en varm dag i en stad kan vara mycket hög.

Till exempel finns det i Tokyo ett nettovärmebidrag på 140 W/m2, motsvarande en ökning av temperaturen på cirka 3 ° C. I Stockholm uppskattas nettobidraget till 70 W/m2, motsvarande en ökning med 1,5 ºC vid temperaturen.

Konsekvenser

- Förändringar i fysiska vattenegenskaper

Ökningen av vattentemperaturprodukten för termisk förorening orsakar fysiska förändringar i detta. Minska till exempel upplöst syre och öka salter genom att påverka vattenlevande ekosystem.

Tillsätt varmvatten i kroppar av vatten som är föremål för säsongsförändringar (vinterfrysning). Detta påverkar i sin tur levande varelser som har anpassat sig till den säsongsbetoningen.

- Påverkan på biologisk mångfald

Vattenlevande

I termoelektriska växter kylsystem producerar exponering för höga temperaturer fysiologisk chock för vissa organismer. I detta fall påverkas fytoplankton, zooplankton, ägg och larver av plankton, fisk och ryggradslösa djur.

Många vattenlevande organismer, särskilt fiskar är mycket känsliga för vattentemperaturen. I samma art varierar det ideala temperaturområdet beroende på acklimatiseringstemperaturen för varje specifik population.

På grund av detta orsakar temperaturvariationer försvinnande eller migration av hela populationer. Således kan urladdningsvattnet för en termoelektrisk anläggning öka temperaturen med 7,5-11 ºC (färskt vatten) och 12-16 ºC (saltvatten).

Denna termiska chock kan leda till snabb död eller inducera biverkningar som påverkar befolkningsöverlevnaden. Bland andra effekter minskar vattenuppvärmningen upplöst syre i vatten, vilket orsakar hypoxiproblem.

Eutroforering

Detta fenomen påverkar allvarligt vattenlevande ekosystem och orsakar att livet försvinner i dem. Det börjar med spridningen av alger, bakterier och vattenväxter produkt av konstgjorda näringsämnen till vatten.

Genom att öka populationerna av dessa organismer konsumerar de det upplösta syre i vattnet som orsakar döden av fisk och andra arter. Ökningen i vattentemperaturen bidrar till eutrofering genom att minska upplöst syre och koncentrera salter, vilket gynnar tillväxten av alger och bakterier.

Landsliv

När det gäller luft påverkar temperaturvariationer fysiologiska processer och artens beteende. Många insekter minskar sin fertilitet mot temperaturer över vissa nivåer.

På samma sätt är växter temperaturkänsliga för blommande. Den globala uppvärmningen får vissa arter att utöka sin geografiska förlängning, medan andra ser det begränsat.

- Mänsklig hälsa

Värmeslag

Ovanligt höga temperaturer påverkar människors hälsa, den så kallade termiska chocken eller värmeslaget kan uppstå. Detta består av akut uttorkning som kan orsaka förlamning av olika vitala organ och till och med orsaka dödsfall.

Värmevågor får orsaka hundratals och till och med tusentals människor som i Chicago (USA), där cirka 700 personer dog 1995. För sin del har värmevågor i Europa mellan 2003 och 2010 orsakat tusentals människors död.

Hjärt-kärlsjukdomar

Å andra sidan påverkar höga temperaturer negativt hälsobilden hos personer med hjärt -kärlsjukdomar. Denna situation är särskilt allvarlig i fall av hypertoni.

Plötsliga temperaturförändringar

Plötsliga temperaturvariationer kan försvaga immunsystemet och göra kroppen mer mottaglig för andningssjukdomar.

Hygien- och arbetsmiljö

Termisk förorening är en arbetshälsofaktor i vissa branscher, till exempel metallurgiska och glas. Här utsätts arbetare för strålningsvärme som kan orsaka allvarliga hälsoproblem.

Även om säkerhetsåtgärder uppenbarligen vidtas är termisk förorening betydande. Bland förhållandena är värmeutmattning, termisk chock, extrem utstrålade värmeförbränningar och fertilitetsproblem.

Tropiska sjukdomar

Ökningen i den globala temperaturen orsakar sjukdomar hittills begränsade till vissa tropiska områden för att utöka sin handlingsradie.

I april 2019 hölls den 29: e europeiska kongressen för klinisk mikrobiologi och infektionssjukdomar i Amsterdam. Denna händelse påpekade att sjukdomar som Chikungunya, dengue eller leishmaniosis kan expandera till Europa.

På samma sätt kan tick -överförd encefalit påverkas av samma fenomen.

Hur man förhindrar det

Det handlar om att minska nettovärmebidrag till miljön och förhindra att värmen som produceras från att fångas i atmosfären.

- Användning av effektivare energi och teknik för elproduktion

Energikällor

Termoelektriska anläggningar orsakar det största bidraget av termisk förorening när det gäller nettovärmeöverföring till atmosfären. För att minska termisk förorening är det viktigt att ersätta fossila energier med ren energi.

Kan tjäna dig: kulturell ekologi: egenskaper, teorier, betydelse

Processerna för sol, vind (vind) och vattenkraft (vatten) (vatten) ger mycket låga resterande bidrag. Detsamma händer med andra alternativ som Olamotriz Energy (vågor) och geotermisk (Earth Heat),

Teknik

Termoelektriska anläggningar och industrier vars processer kräver kylsystem kan använda stängda kretssystem. Mekaniska värmediffusionssystem kan också införlivas som bidrar till att minska vattentemperaturen.

- Kraftlöshet

Kogenerering består av att samtidigt producera elektricitet och användbar termisk energi såsom vattenånga eller varmt vatten. För detta har tekniker utvecklats som gör det möjligt att återhämta sig och dra nytta av den återstående värmen som genereras i industriella processer.

Till exempel utvecklar Indus3ES -projektet som finansieras av Europeiska kommissionen ett system baserat på en "värmtransformator". Detta system kan absorbera den återstående värmen med låg temperatur (70 till 110 ºC) och returnera det till en högre temperatur (120-150 ºC).

Andra energiproduktionsdimensioner

Mer komplexa system kan inkludera andra dimensioner av energiproduktion eller transformation.

Bland dessa har vi den trigeneration som består i att integrera kylprocesser utöver el- och värmeproduktionen. Dessutom, om dessutom mekanisk energi genereras, diskuteras tetragenering.

Vissa system är CO2 -fällor, förutom att producera elektricitet, termisk och mekanisk energi, i vilket fall är det samtal om kvadrigenering. Alla dessa system bidrar dessutom för att minska koldioxidutsläppen.

- Minska utsläppet av växthusgaser

Eftersom den globala uppvärmningen är fenomenet termisk förorening av större påverkan på planeten, är dess begränsning nödvändig. För att uppnå detta är det viktigaste att minska utsläppen av växthusgaser, inklusive CO2.

Utsläppsminskning kräver en förändring i det ekonomiska utvecklingsmönstret och ersätter fossila energikällor med ren energi. I själva verket minskar detta utsläpp av växthusgaser och restvärmeproduktion.

- Kylvattenkylningsperiod

Ett alternativ som används av vissa termoelektriska anläggningar är konstruktionen av kylgap. Dess funktion är att vila och kyla vattnet som härrör från kylsystemet innan de återlämnar dem till sin naturliga källa.

Exempel på termisk förorening

Braytons Thermoelectric Central (USA). Källa: Wikimaster97Commons [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/3.0)]

Santa María de Garoña kärnkraftverk

Kärnkraftverk producerar elektricitet från sönderdelning av radioaktivt material. Detta genererar mycket värme, ett kylsystem är nödvändigt.

Santa María de Garoña (Spanien) kärnkraftverk var ett elkraftverk av BWR -typ (kokande vattenreaktor eller kokande vattenreaktor) som invigdes 1970 1970. Kylsystemet använde 24 kubikmeter vatten per sekund av Ebro -floden.

Enligt det ursprungliga projektet skulle avloppsvatten återvända till floden inte överstiga 3 ° C med avseende på flodtemperaturen. 2011 bestämde en Greenpeace -rapport, bekräftad av ett oberoende miljöföretag, mycket högre temperaturökningar.

Vattnet i urladdningsområdet nådde 24 ºC (från 6,6 till 7 ° C av flodens naturliga vatten). Sedan överskred den på fyra kilometer under dumpningszonen 21 ºC. Central upphörde sin verksamhet den 16 december 2012.

Luftkonditioneringsenheter i Madrid (Spanien)

I städer finns det fler och fler luftkonditioneringssystem för att minska omgivningstemperaturen i den varma stationen. Dessa enheter fungerar genom att extrahera varm luft från interiören och sprida den utanför.

De är vanligtvis inte hög effektivitet, så de sprider sig ännu mer värme än de extraherar från interiören. Dessa system är därför en relevant källa till termisk förorening.

I Madrid höjer uppsättningen av luftkonditioneringsapparater som finns i staden omgivningstemperaturen upp till 1,5 eller 2 ºC.

Ett positivt exempel: Margarina som producerar anläggning i Peru

Margarin är en ersättning för smöret som erhålls genom hydrering av vegetabiliska oljor. Hydrogenering kräver väte med höga temperaturer och tryck med väte.

Denna process kräver ett vattenbaserat kylsystem för att fånga den återstående värmen som genereras. Vatten absorberar värmen och höjer temperaturen och återgår sedan till miljön.

I ett peruanskt företag som producerar Margarina orsakade ett varmt vattenflöde (35 ºC) termisk förorening i havet. För att motverka denna effekt implementerade företaget ett kraftigt system baserat på en stängd kylkrets.

Genom detta system var det möjligt att återanvända varmt vatten för att förvärma vattnet i pannan. På detta sätt räddades energin och det varmt vattenflödet till havet reduceras.

Referenser

1. Burkart K, Schneider A, Breitner S, Khan MH, Krämer A och Endlich W (2011). Effekten av atmosfäriska themala förhållanden och termisk föroreningar i urban på alla orsaker och hjärtdödlighet i Bangladesh. Miljöföroreningar 159: 2035-2043.
2. Cutant CC och Brook AJ (1970). Biologiska aspekter av termisk förorening i. Inträdes- och urladdningskanaleffekter ∗. C R C Kritiska recensioner i miljökontroll 1: 341-381.
3. Davidson B och Bradshaw RW (1967). Termisk förorening av vattensystem. Miljövetenskap och teknik 1: 618-630.
4. Dingman SL, Weeks WF och Yen YC (1968). Effekterna av termisk förorening på flodisförhållandena. Vattenresurser Forskning 4: 349-362.
5. Galindo RJG (1988). Kontaminering i kustnära ekosystem, en ekologisk inställning. Autonomous University of Sinaloa, Mexiko. 58 s.
6. Indus3ES -projekt. (Sett den 12 augusti 2019). Indus3ES.Eu
7. Nordell B (2003). Termisk förorening orsakar global uppvärmning. Global och planetförändring 38: 305-12.