Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Точка Электростанция Брайтона в Массачусетсе выгружают нагретую воду в Mount Hope Bay . [1] Завод был остановлен в июне 2017 года. [2]

Тепловое загрязнение , иногда называют «термическое обогащением,» является деградацией качества воды с помощью любого процесса , который изменяет окружающую воды температуры . Общей причиной теплового загрязнения является использование воды в качестве охлаждающей жидкости со стороны электростанций и промышленных производителей. Когда вода, используемая в качестве хладагента, возвращается в естественную среду с более высокой температурой, резкое изменение температуры снижает поступление кислорода и влияет на состав экосистемы . Рыба и другие организмы, адаптированные к определенному температурному диапазону, могут быть убиты резким изменением температуры воды (быстрым повышением или понижением), известным как «тепловой шок».

Городские стоки - ливневые стоки, сбрасываемые в поверхностные воды с дорог и парковок - также могут быть источником повышения температуры воды.

Экологические эффекты [ править ]

Электростанция Потреро сбрасывала нагретую воду в залив Сан-Франциско . [3] Завод был закрыт в 2011 году. [4]

Эффекты теплой воды [ править ]

Повышенная температура обычно снижает уровень растворенного кислорода и воды, поскольку газы менее растворимы в более горячих жидкостях. Это может нанести вред водным животным, таким как рыбы, амфибии и другие водные организмы. Тепловое загрязнение может также увеличивать скорость метаболизма водных животных, так как активность ферментов приводит к тому, что эти организмы потребляют больше пищи за более короткое время, чем если бы их окружающая среда не была изменена. [5] : 179 Повышенная скорость метаболизма может привести к уменьшению ресурсов; более адаптированные организмы, переезжающие сюда, могут иметь преимущество перед организмами, которые не привыкли к более высокой температуре. В результате пищевые цепистарых и новых сред могут быть скомпрометированы. Некоторые виды рыб избегают участков ручьев или прибрежных районов, прилегающих к тепловому сбросу. В результате может быть уменьшено биоразнообразие . [6] : 415–17 [7] : 340

Высокая температура ограничивает рассеивание кислорода в более глубокие воды, создавая анаэробные условия. Это может привести к увеличению уровня бактерий при наличии достаточного количества пищи. Многие водные виды не могут размножаться при повышенных температурах. [5] : 179–80

Первичные продуценты (например, растения, цианобактерии ) подвержены влиянию теплой воды, поскольку более высокая температура воды увеличивает скорость роста растений, что приводит к сокращению продолжительности жизни и перенаселению видов . Повышенная температура также может изменить баланс роста микробов , включая скорость цветения водорослей, что снижает концентрацию растворенного кислорода. [8]

Температурные изменения даже на один-два градуса Цельсия могут вызвать значительные изменения в метаболизме организма и другие неблагоприятные эффекты клеточной биологии . Основные неблагоприятные изменения могут включать снижение проницаемости клеточных стенок для необходимого осмоса , коагуляцию клеточных белков и изменение метаболизма ферментов . Эти эффекты на клеточном уровне могут отрицательно сказаться на смертности и воспроизводстве .

Сильное повышение температуры может привести к денатурации поддерживающих жизнь ферментов за счет разрушения водородных и дисульфидных связей в четвертичной структуре ферментов. Снижение активности ферментов у водных организмов может вызвать такие проблемы, как неспособность расщеплять липиды , что приводит к недоеданию . Повышенная температура воды также может повысить растворимость и кинетику металлов, что может увеличить поглощение тяжелых металлов водными организмами. Это может привести к токсическим последствиям для этих видов, а также к накоплению тяжелых металлов на более высоких трофических уровнях в пищевой цепочке , увеличивая воздействие на человека через пищевые продукты .[8]

В ограниченных случаях теплая вода имеет незначительный вредный эффект и может даже привести к улучшению функционирования принимающей водной экосистемы. Это явление особенно заметно в сезонных водах. Крайний случай связан с агрегационными привычками ламантина , который зимой часто использует места сброса электростанции. Прогнозы предполагают, что популяция ламантинов сократится после устранения этих выбросов. [9]

Холодная вода [ править ]

Выбросы неестественно холодной воды из водохранилищ могут резко изменить фауну рыб и макробеспозвоночных в реках и снизить продуктивность рек. В Австралии , где на многих реках более теплый температурный режим, местные виды рыб были уничтожены, а фауна макробеспозвоночных сильно изменилась. Это можно смягчить, спроектировав плотину для выпуска более теплых поверхностных вод вместо более холодной воды на дне водохранилища. [10]

Термический шок [ править ]

Когда электростанция впервые открывается или останавливается для ремонта или по другим причинам, рыба и другие организмы, адаптированные к определенному температурному диапазону, могут быть убиты резким изменением температуры воды, повышением или понижением, известным как «тепловой удар». [7] : 208 [11] : 478

Источники и контроль теплового загрязнения [ править ]

Градирня на электростанции Густава Неппера , Дортмунд, Германия

Промышленные сточные воды [ править ]

В Соединенных Штатах от 75 до 82 процентов теплового загрязнения генерируется электростанциями. [7] : 335 Остальная часть поступает из промышленных источников, таких как нефтеперерабатывающие , целлюлозно-бумажные , химические , сталелитейные и плавильные заводы . [12] : 4–2 [13] Нагрев воды из этих источников можно контролировать с помощью:

  • пруды-охладители , искусственные водоемы, предназначенные для охлаждения за счет испарения , конвекции и излучения
  • градирни , которые передают отработанное тепло в атмосферу за счет испарения и / или теплопередачи
  • когенерация , процесс, при котором отработанное тепло повторно используется для бытового и / или промышленного отопления. [14]

На некоторых предприятиях используются системы прямоточного охлаждения (OTC), которые не снижают температуру так же эффективно, как указанные выше системы. Например, генерирующая станция Potrero в Сан-Франциско (закрыта в 2011 году) использовала безрецептурные препараты и сбрасывала воду в залив Сан-Франциско примерно на 10 ° C (20 ° F) выше температуры окружающей среды в заливе. [15] По состоянию на 2014 год более 1200 предприятий в США использовали внебиржевые системы. [12] : 4–4

Bioretention клетки для лечения городских стоков в Калифорнии

Городской сток [ править ]

В теплую погоду городской сток может оказывать значительное тепловое воздействие на небольшие ручьи, поскольку ливневые воды проходят через горячие парковки, дороги и тротуары. Объекты управления ливневыми водами , которые поглощают сток или направляют его в грунтовые воды , такие как системы биологического удержания и водосборные бассейны , уменьшают эти тепловые эффекты. Эти связанные системы управления стоками являются компонентами расширяющегося подхода к городскому проектированию, обычно называемого зеленой инфраструктурой . [16]

Водосборные бассейны (ливневые пруды), как правило, менее эффективны для снижения температуры стока, поскольку вода может нагреваться солнцем перед сбросом в принимающий поток. [17]

См. Также [ править ]

  • Водяное охлаждение
  • Загрязнение воды

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Станция Брайтон-Пойнт: Окончательное разрешение NPDES» . Разрешения NPDES в Новой Англии . Агентство по охране окружающей среды США (EPA), Бостон, Массачусетс. 2014 . Проверено 13 апреля 2015 .
  2. ^ Finucane, Мартин (2017-06-01). «Масса. Прощается с угольной энергетикой» . Бостон Глоуб .
  3. ^ Селна, Роберт (2009). «Электростанция не планирует прекращать добычу рыбы». San Francisco Chronicle , 2 января 2009 г.
  4. ^ Pacific Gas & Electric Co. "Электростанция Потреро: Обзор площадки". Проверено 17 июля 2012 г.
  5. ^ а б Гоэль, ПК (2006). Загрязнение воды - причины, последствия и контроль . Нью-Дели: New Age International. ISBN 978-81-224-1839-2.
  6. ^ Кенниш, Майкл Дж. (1992). Экология эстуариев: антропогенные эффекты . Серия морских наук. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN 978-0-8493-8041-9.
  7. ^ a b c Законы, Эдвард А. (2000). Загрязнение водной среды: вводный текст . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-34875-7.
  8. ^ а б Валлеро, DA (2019). "Тепловое загрязнение". В Letcher, TM; Валлеро, Д.А. (ред.). Отходы: Справочник по управлению . Амстердам: Elsevier Academic Press. С. 381–88. ISBN 9780128150603.
  9. ^ «Факты восстановления Флоридского ламантина» . Управление экологических служб Северной Флориды . Джексонвилл, Флорида: Служба охраны рыбных ресурсов и дикой природы США. 2016-06-21.
  10. ^ Mollyo, Фран (15 сентября 2015). «Более благоприятная среда для рыб» . Phys.org . Проверено 15 сентября 2015 года .
  11. ^ Chiras, Daniel D. (2012). Экология . Берлингтон, Массачусетс: Джонс и Бартлетт. ISBN 9781449614867.
  12. ^ a b EPA, Вашингтон, округ Колумбия (май 2014 г.). «Документ технической разработки для Заключительного раздела 316 (b) Правил о существующих объектах». Документ № EPA 821-R-14-002.
  13. ^ EPA (июнь 2006 г.). «Документ о техническом развитии для Заключительного раздела 316 (b) Правила Фазы III». Документ № EPA 821-R-06-003. Глава 2.
  14. ↑ EPA (1997). "Профиль отрасли производства электроэнергии на ископаемом топливе" (PDF) . Управление соответствия, проект отраслевой записной книжки. п. 24. архивации от оригинала на 2011-02-03. Документ № EPA / 310-R-97-007.
  15. ^ Калифорнийское агентство по охране окружающей среды. Региональный совет по контролю качества воды залива Сан-Франциско. «Требования к сбросу отходов для ООО« Мирант Потреро », Электростанция Потреро». Архивировано 16 июня 2011 г., номер заказана Wayback Machine № R2-2006-0032; Разрешение NPDES № CA0005657. 10 мая 2006 г.
  16. ^ "Что такое зеленая инфраструктура?" . EPA. 2020-11-02.
  17. ^ Предварительное резюме данных по передовой практике управления ливневыми водами в городах (PDF) (Отчет). EPA. Август 1999. с. 5-58. EPA 821-R-99-012.
  • Лэнгфорд, Терри Э.Л. (1990). Экологические эффекты тепловых выбросов . Серия мониторинга загрязнения. Лондон: Прикладная наука Эльзевьера. ISBN 1-85166-451-3.
  • Хоган, Майкл; Патмор, Леда С .; Сейдман, Гарри (август 1973). Статистическое прогнозирование температур динамического теплового равновесия с использованием стандартных баз метеорологических данных . Вашингтон, округ Колумбия: EPA. EPA-660 / 2-73-003.
  • Thackston, EL; Паркер, Флорида (март 1971 г.). Влияние географического положения на требования к пруду-охладителю . Серия исследований по контролю за загрязнением воды. Вашингтон, округ Колумбия: EPA. EPA-830-R-71-001.
  • Edinger, JE; Гейер, JC (1965). «Теплообмен в окружающей среде». Нью-Йорк: Электрический институт Эдисона. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )