De värmeföroreningar Det inträffar när någon faktor orsakar en oönskad eller skadlig förändring av omgivningstemperaturen. Den miljö som påverkas mest av denna förorening är vatten, men det kan också påverka luft och mark.
Miljöns medeltemperatur kan förändras både av naturliga orsaker och av mänskliga handlingar (antropogena). Naturliga orsaker inkluderar oprovocerade skogsbränder och vulkanutbrott.
Bland de antropogena orsakerna finns alstring av elektrisk energi, produktion av växthusgaser och industriella processer. På samma sätt bidrar kyl- och luftkonditioneringssystem..
Det mest relevanta termiska föroreningsfenomenet är global uppvärmning, vilket innebär en ökning av den genomsnittliga planettemperaturen. Detta beror på den så kallade växthuseffekten och nettotillskottet av restvärme från människor..
Den aktivitet som genererar mest termisk förorening är produktionen av el från förbränning av fossila bränslen. Förbränning av kol eller petroleumprodukter sprider värme och producerar CO2, den största växthusgasen.
Termisk förorening orsakar fysiska, kemiska och biologiska förändringar som har en negativ inverkan på biologisk mångfald. Den mest relevanta egenskapen för höga temperaturer är dess katalytiska kraft och inkluderar de metaboliska reaktioner som förekommer i levande organismer..
Levande varelser kräver vissa villkor för amplitud för variation i temperatur för att överleva. Det är därför någon förändring av denna amplitud kan innebära minskning av befolkningen, deras migration eller deras utrotning..
Å andra sidan påverkar termisk förorening människors hälsa direkt och orsakar värmeutmattning, värmechock och förvärrande hjärt-kärlsjukdomar. Dessutom orsakar global uppvärmning att tropiska sjukdomar utökar sitt geografiska handlingsområde..
För att förhindra termisk förorening krävs det att moderna ekonomiska utvecklingsformer och vanor i det moderna samhället modifieras. Detta innebär i sin tur implementering av teknik som minskar den termiska påverkan på miljön..
Några exempel på termisk förorening presenteras här, till exempel kärnkraftverket Santa María de Garoña (Burgos, Spanien) som drivs mellan 1970 och 2012. Denna kraftstation dumpade varmvatten från sitt kylsystem i floden Ebro och ökade dess naturliga temperatur upp till 10 ºC..
Ett annat karakteristiskt fall av termisk förorening tillhandahålls genom användning av luftkonditioneringsanordningar. Spridningen av dessa system för att sänka temperaturen ökar temperaturen i en stad som Madrid med upp till 2 ºC.
Slutligen kommer det positiva fallet med ett margarinproducerande företag i Peru som använder vatten för att kyla systemet och det resulterande heta vattnet återförs till havet. Således lyckades de spara energi, vatten och minska varmvattens bidrag till miljön.
Artikelindex
Termisk förorening härrör från omvandlingen av andra energier eftersom all energi när den används genererar värme. Detta består av accelerationen av rörelsen för partiklarna i mediet.
Därför är värme en överföring av energi mellan två system som har olika temperaturer..
Temperatur är en kvantitet som mäter den kinetiska energin i ett system, det vill säga den genomsnittliga rörelsen för dess molekyler. Denna rörelse kan vara av översättning som i en gas eller vibrationer som i en fast substans.
Den mäts med en termometer, av vilken det finns flera typer, den vanligaste är utvidgningen och den elektroniska.
Expansionstermometern är baserad på utvidgningskoefficienten för vissa ämnen. Dessa ämnen sträcker sig, när de värms upp, och deras uppkomst markerar en graderad skala..
Den elektroniska termometern är baserad på omvandlingen av termisk energi till elektrisk energi översatt i numerisk skala.
Den vanligaste skalan som används är den som föreslås av Anders Celsius (ºC, Celsius eller Celsius). I den motsvarar 0 ºC vattenets fryspunkt och 100 ºC kokpunkten..
Termodynamik är den gren av fysik som studerar interaktioner mellan värme och andra energiformer. Termodynamik överväger fyra grundläggande principer:
- Två objekt med olika temperaturer kommer att utbyta värme tills de når jämvikt.
- Energi skapas inte eller förstörs, det förvandlas bara.
- En form av energi kan inte omvandlas helt till en annan utan förlust av värme. Och värmeflödet kommer att vara från det hetaste mediet till det minst 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 den framställas antingen genom att höja eller sänka medietemperaturen..
Ökningen eller minskningen av temperaturen anses vara en förorening när den går utanför de vitala parametrarna.
Temperatur är en av de grundläggande aspekterna för uppkomsten av liv som vi känner det. Amplituden för temperaturvariation som tillåter större delen av den aktiva livslängden varierar från -18 ºC till 50 ºC.
Levande organismer kan existera i latent tillstånd vid temperaturer -200 ° C och 110 ° C, men de är sällsynta fall.
Vissa så kallade termofila bakterier kan existera vid temperaturer upp till 100 ° C så länge det finns flytande vatten. Detta tillstånd inträffar vid höga tryck på havsbotten i områden med hydrotermiska ventiler..
Detta indikerar att definitionen av termisk förorening i ett medium är relativ och beror på mediets naturliga egenskaper. På samma sätt är det relaterat till kraven hos de organismer som bor i ett visst område..
Hos människor varierar normal kroppstemperatur från 36,5 ° C till 37,2 ° C, och homeostatisk kapacitet (för att kompensera för yttre variationer) är begränsad. Temperaturer under 0 ºC under långa perioder och utan artificiellt skydd orsakar dödsfall.
På samma sätt är temperaturer som är konstant över 50 ºC mycket svåra att kompensera på lång sikt..
I vatten har termisk förorening en mer omedelbar effekt eftersom värmen försvinner långsammare här. I luften och på marken har värmeföroreningar mindre kraftiga effekter eftersom värmen försvinner snabbare..
Å andra sidan är miljöns förmåga att släppa ut stora mängder värme i små områden mycket begränsad..
Värme har en katalytisk effekt på kemiska reaktioner, det vill säga det accelererar dessa reaktioner. Denna effekt är den viktigaste faktorn genom vilken termisk förorening kan få negativa konsekvenser för miljön..
Således kan några grader av temperaturskillnad utlösa reaktioner som annars inte skulle inträffa..
Jorden har genomgått cykler med höga och låga medeltemperaturer genom sin geologiska historia. I dessa fall var källorna till ökningen av planetens temperatur av naturlig natur som solen och geotermisk energi..
För närvarande är den globala uppvärmningsprocessen associerad med aktiviteter som utförs av människor. I det här fallet är huvudproblemet minskningen av värmens avledningshastighet mot stratosfären..
Detta beror främst på utsläpp av växthusgaser genom mänsklig aktivitet. Dessa inkluderar industri, fordonstrafik och förbränning av fossila bränslen..
Den globala uppvärmningen utgör idag den största och farligaste termiska föroreningsprocessen som finns. Dessutom tillför värmeutsläppen från den globala användningen av fossila bränslen extra värme till systemet..
En termoelektrisk anläggning är ett industrikomplex utformat för att producera el från bränsle. Nämnda bränsle kan vara fossilt (kol, olja eller derivat) eller ett radioaktivt material (till exempel uran).
Detta system kräver kylning av turbiner eller reaktorer och för detta används vatten. I kylningssekvensen hämtas en stor volym vatten från en bekväm, kall källa (en flod eller havet).
Därefter tvingar pumparna det genom rör som är omgivna av den heta avgasångan. Värmen passerar från ånga till kylvattnet och det uppvärmda vattnet återförs till källan, vilket ger överskott av värme till den naturliga miljön..
Skogsbränder är ett vanligt fenomen idag och orsakas i många fall direkt eller indirekt av människor. Förbränningen av stora skogsmassor överför enorma mängder värme främst till luften och marken.
Luftkonditioneringsanordningar förändrar inte bara temperaturen på inomhusområdet utan orsakar obalanser i utomhusområdet. Luftkonditioneringsapparater sprider sig till exempel 30% mer än värmen de extraherar inifrån.
Enligt International Energy Agency finns det cirka 1 600 miljoner luftkonditioneringsapparater i världen. På samma sätt genererar kylskåp, kylskåp, källare och all utrustning som är utformad för att sänka temperaturen i ett slutet område värmeföroreningar..
I själva verket involverar alla industriella transformationsprocesser överföring av värme till miljön. Vissa industrier gör det i särskilt höga hastigheter, till exempel de som är avsedda för gasvätska, metallurgi och glasproduktion.
Återförgasnings- och flytande industrier för olika industriella och medicinska gaser kräver kylningsprocesser. Dessa processer är endotermiska, det vill säga de absorberar värme genom att kyla den omgivande miljön..
För detta används vatten som återförs till miljön vid en lägre temperatur än den ursprungliga..
Smältugnar avger värme i miljön eftersom de når temperaturer över 1500 ºC. Å andra sidan använder materialkylningsprocesserna vatten som åter kommer in i miljön vid en högre temperatur..
Vid smältning och formning av materialet uppnås temperaturer på upp till 1600 ° C. I denna mening är den termiska föroreningar som genereras av denna industri betydande, särskilt i arbetsmiljön..
Glödlampor eller strålkastare och lysrör släpper ut energi i form av värme till miljön. På grund av den höga koncentrationen av ljuskällor i stadsområden blir detta en källa till betydande termisk förorening.
Förbränningsmotorer, som i bilar, kan generera cirka 2500 ° C. Denna värme släpps ut till miljön genom kylsystemet, särskilt genom kylaren..
Med hänsyn till att hundratusentals fordon cirkulerar dagligen i en stad är det möjligt att dra slutsatsen om den mängd värme som överförs.
I praktiken är en stad en källa till termisk förorening på grund av att det finns många av de faktorer som redan nämnts. En stad är dock ett system vars termiska effekt bildar en värmeö inom ramen för dess miljö..
Albedo hänvisar till förmågan hos ett objekt att reflektera solstrålning. Utöver det kaloribidrag som varje element som finns (bilar, hem, industrier) kan ge, har stadsstrukturen en betydande synergi.
Till exempel har material i stadscentra (främst betong och asfalt) en låg albedo. Detta får dem att bli mycket heta, vilket tillsammans med värmen som avges av aktivitet i staden ökar termisk förorening.
Olika undersökningar har visat att produktionen av värme genom mänskliga aktiviteter under en varm dag i en stad kan vara mycket hög.
Till exempel finns det i Tokyo en nettovärmeintag på 140 W / m2, vilket motsvarar en temperaturökning på cirka 3 ºC. I Stockholm uppskattas nettotillskottet till 70 W / m2, vilket motsvarar en temperaturökning på 1,5 ºC.
Ökningen av vattentemperaturen till följd av termisk förorening orsakar fysiska förändringar i den. Till exempel minskar upplöst syre och salthalten ökar, vilket påverkar vattenlevande ekosystem..
I vattenförekomster som utsätts för säsongsförändringar (vinterfrysning) ändrar tillsats av varmvatten den naturliga frysningshastigheten. Detta påverkar i sin tur levande varelser som har anpassat sig till den säsongsmässigheten..
I kylsystem i termoelektriska växter ger exponering för höga temperaturer en fysiologisk chock för vissa organismer. I detta fall påverkas fytoplankton, zooplankton, planktonägg och larver, 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 befolkningen. Således kan utsläppsvattnet från en termoelektrisk anläggning öka temperaturen med 7,5-11 ºC (sötvatten) och 12-16 ºC (saltvatten).
Denna värmechock kan leda till snabb död eller orsaka biverkningar som påverkar befolkningens överlevnad. Bland andra effekter minskar uppvärmningen av vattnet det upplösta syret i vattnet och orsakar hypoxiproblem..
Detta fenomen påverkar allvarligt ekosystem i vatten och orsakar till och med att livet försvinner i dem. Det börjar med spridningen av alger, bakterier och vattenväxter som ett resultat av artificiella bidrag från näringsämnen till vattnet..
När populationerna av dessa organismer ökar konsumerar de upplöst syre i vattnet och orsakar fisk och andra arter. Ökningen av vattentemperaturen bidrar till eutrofiering genom att minska upplöst syre och koncentrera salter, vilket gynnar tillväxten av alger och bakterier..
När det gäller luft påverkar temperaturvariationer fysiologiska processer och artens beteende. Många insekter minskar sin fertilitet vid temperaturer över vissa nivåer.
På samma sätt är växter känsliga för temperatur för sin blomning. Den globala uppvärmningen får vissa arter att utvidga sitt geografiska område, medan andra ser det begränsat.
Ovanligt höga temperaturer påverkar människors hälsa och så kallad termisk chock eller värmeslag kan uppstå. Detta består av akut uttorkning som kan orsaka förlamning av olika vitala organ och till och med orsaka dödsfall..
Värmeböljor kan orsaka hundratals och till och med tusentals människor som i Chicago (USA), där 1995 dog cirka 700 personer. Under tiden har värmeböljorna i Europa mellan 2003 och 2010 orsakat tusentals människors död.
Å andra sidan påverkar höga temperaturer hälsan hos personer med hjärt-kärlsjukdomar negativt. Denna situation är särskilt allvarlig i fall av högt blodtryck..
Plötsliga temperaturvariationer kan försvaga immunförsvaret och göra kroppen mer mottaglig för andningssjukdomar.
Värmeföroreningar är en arbetshälsofaktor i vissa industrier, till exempel metallurgi och glas. Här utsätts arbetare för strålningsvärme som kan orsaka allvarliga hälsoproblem..
Även om säkerhetsåtgärder uppenbarligen vidtas är termisk förorening betydande. Förhållandena inkluderar värmeutmattning, värmechock, extrema utstrålade värmeförbränningar och fertilitetsproblem.
Ökningen av den globala temperaturen orsakar att sjukdomar som hittills har begränsats till vissa tropiska områden utökar sin handlingsradie.
I april 2019 hölls den 29: e europeiska kongressen för klinisk mikrobiologi och infektionssjukdomar i Amsterdam. I detta fall påpekades att sjukdomar som chikungunya, dengue eller leishmaniasis kan spridas till Europa.
På samma sätt kan fästburen encefalit påverkas av samma fenomen..
Det handlar om att minska nettotillförseln av värme till miljön och förhindra att den producerade värmen fastnar i atmosfären.
Termoelektriska anläggningar orsakar det största bidraget av termisk förorening när det gäller nettovärmeöverföring till atmosfären. I denna mening är det viktigt att ersätta fossila bränslen med ren energi för att minska termisk förorening.
Produktionsprocesser för solenergi, vind (vind) och vattenkraft (vatten) ger mycket låga restvärmeintag. Detsamma inträffar med andra alternativ som vågsenergi (vågor) och geotermisk (värme från jorden),
Termoelektriska anläggningar och industrier vars processer kräver kylsystem kan använda slutna system. Mekaniska värmediffusionssystem kan också införlivas för att minska vattentemperaturen..
Kraftvärme består av att samtidigt producera elektrisk energi och användbar termisk energi som ånga eller varmvatten. För detta har teknologier utvecklats som gör det möjligt att återvinna och utnyttja restvärmen som genereras i industriella processer..
Till exempel utvecklar INDUS3ES-projektet som finansieras av Europeiska kommissionen ett system baserat på en "värmetransformator". Detta system kan absorbera restvärme vid låg temperatur (70 till 110 ° C) och återföra det till en högre temperatur (120-150 ° C).
Mer komplexa system kan inkludera andra dimensioner av energiproduktion eller transformation.
Bland dessa har vi trigeneration, som består av att inkorporera kylprocesser utöver el- och värmeproduktion. Dessutom, om mekanisk energi genereras ytterligare, talar vi om tetrageneration.
Vissa system är CO2-fällor, förutom att producera el, termisk och mekanisk energi, i vilket fall vi talar om fyrgenerering. Alla dessa system bidrar också till att minska koldioxidutsläppen..
Eftersom global uppvärmning är fenomenet värmeföroreningar som har störst påverkan på planeten är dess mildring nödvändig. För att uppnå detta är det viktigaste att minska utsläppen av växthusgaser, inklusive koldioxid.
Att minska utsläppen kräver en förändring av mönstret för ekonomisk utveckling och ersätter ren energi med fossila energikällor. I själva verket minskar detta utsläppen av växthusgaser och produktionen av spillvärme..
Ett alternativ som används av vissa termoelektriska anläggningar är byggandet av kyldammar. Dess funktion är att vila och kyla vattnet som härrör från kylsystemet innan det återförs till sin naturliga källa..
Kärnkraftverk producerar elektrisk energi från nedbrytningen av radioaktivt material. Detta genererar mycket värme, vilket kräver ett kylsystem.
Santa María de Garoña kärnkraftverk (Spanien) var en kraftproduktionsanläggning av typen BWR (kokande vattenreaktor) som invigdes 1970. Dess kylsystem använde 24 kubikmeter vatten per sekund från floden Ebro.
Enligt det ursprungliga projektet skulle avloppsvattnet som återvände till floden inte överstiga 3 ºC med avseende på flodens temperatur. År 2011 fann en Greenpeace-rapport, bekräftad av ett oberoende miljöföretag, mycket högre temperaturökningar.
Vattnet i utsläppsområdet nådde 24 ºC (6,6 till 7 ºC naturligt flodvatten). Därefter översteg den fyra kilometer nedströms från spillområdet 21 ° C. Anläggningen upphörde med verksamhet den 16 december 2012.
I städer finns det fler och fler luftkonditioneringssystem för att sänka omgivningstemperaturen under den varma säsongen. Dessa enheter fungerar genom att suga ut varm luft inifrån och sprida den utanför.
De är i allmänhet inte mycket effektiva, så de sprider ännu mer värme ute än de extraherar från insidan. Dessa system är därför en relevant källa till termisk förorening.
I Madrid höjer den uppsättning luftkonditioneringsanordningar som finns i staden omgivningstemperaturen med upp till 1,5 eller 2 ºC.
Margarin är ett substitut för smör som erhålls genom hydrering av vegetabiliska oljor. Hydrogenering kräver mättande vegetabilisk olja med väte vid höga temperaturer och tryck.
Denna process kräver ett vattenbaserat kylsystem för att fånga upp den genererade spillvärmen. Vatten absorberar värme och höjer temperaturen och återförs sedan till miljön.
I ett peruanskt margarinproducerande företag orsakade ett flöde av varmvatten (35 ° C) värmeföroreningar i havet. För att motverka denna effekt implementerade företaget ett kraftvärmesystem baserat på en sluten kylkrets.
Genom detta system var det möjligt att återanvända varmvattnet för att förvärma vattnet som kommer in i pannan. På detta sätt sparades vatten och energi och varmvattenflödet till havet minskades..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.