Тепловое загрязнение природной среды

5.8. Тепловое загрязнение

Тепловое загрязнение – является формой физического загрязнения окружающей среды и характеризуется периодическим или длительным повышением температуры среды выше естественного уровня. Оно в основном осуществляется за счет сжигания органического топлива (ежегодно в мире сжигается ~ 5 млрд. т угля, ~ 3 млрд. т нефти и большое количество природного газа). При этом в атмосферу выбрасывается ~ 20 млрд. т диоксида углерода (СО₂), который является парниковым газом.

Парниковыми газами называются газы, создающие в атмосфере так называемый экран, задерживающий длинноволновые инфракрасные лучи, которые нагревают поверхность Земли и нижний слой атмосферы.

Вследствие задержки экраном тепловой энергии возникает парниковый эффект, проявляющийся в изменении климата в сторону потепления. Кроме углекислого газа к парниковым газам относятся: пары воды, метан (CH₄), этан (C₂H₆), оксид азота (NO), угарный газ (СО) и др. Тепловое загрязнение окружающей среды может привести как к локальным, так и глобальным негативным воздействиям. Всем известно, что в крупных городах температура в центральной части на 3 – 4 о С выше, чем на окраине. Это локальное тепловое загрязнение при определенных условиях за счет формирования смога может привести к вторичному химическому загрязнению воздушного бассейна. Создавая водохранилища и оросительные системы, человек провоцирует испарение влаги на континентах и уменьшение стока в моря, что сказывается не только на формировании микроклимата в зоне их расположения, но и вообще на циркуляции атмосферы, а значит на тепловой картине Земли.

5.9. Световое загрязнение

Световое загрязнение – это форма физического загрязнения, связанная с периодическим или продолжительным превышением уровня освещенности местности за счет использования источников искусственного света. Основным световым источником на Земле является Солнце, суммарная радиация которого в средних широтах составляет 4,6 кДж/см 2 в сутки. При этом различают потоки прямой и рассеянной солнечной радиации. Экологически значимыми являются следующие параметры света: продолжительность воздействия (долгота дня), интенсивность излучения, качественный состав лучистого потока (спектральный состав). Все живые организмы имеют биологические часы — специфический механизм регулирования функций организма во времени. Интенсивность света управляет всей биосферой, влияя на первичное продуцирование органического вещества организмами-продуцентами. Спектральная область поглощения солнечной радиации зелеными листьями и другими живыми организмами включает видимые, ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.

Видимый участок спектра обусловил появление у животных и растений специфических приспособлений. Например, у зеленых растений сформировался светопоглотительный комплекс, при помощи которого осуществляется процесс фотосинтеза, возникла яркая окраска у цветов; у животных появились цветовое зрение, окраска покровов и отдельных частей тела. Световой фактор определяет многие поведенческие реакции, суточные миграции и др.

Ультрафиолетовые лучи (УФИ) практически полностью поглощаются верхними слоями клеток покровных тканей и способствуют синтезу в организме витамина D. В то же время длительное и мощное воздействие больших доз УФИ может вызывать разрушение покровных клеток, индуцировать повышенное образование пигмента меланина и способствовать развитию онкологических заболеваний кожи.

Инфракрасные, или тепловые, лучи несут основное количество тепловой энергии. Нагревание организма происходит в основном за счет хорошего поглощения тепловой энергии водой, которая в большом количестве присутствует в живом организме. Важнейшую роль в жизни всех живых существ играет фотопериодизм – закономерная смена светлого и темного времени суток. Фотопериодизм проявляется в разделении живых существ на дневных и ночных; организмы длинного и короткого дня.

Загрязнение атмосферы промышленной пылью, аэрозолями, выбросами от автотранспорта привело и все больше приводит к значительному изменению светового потока, а именно его снижению за счет образования смога, дымки и др. В последнее время в результате выбросов в атмосферу большого количества хлорорганических соединений в атмосфере появились так называемые «озоновые дыры». Уменьшение толщины озонового слоя приводит к интенсификации жесткого ультрафиолетового излучения, что смертельно для всего живого на Земле.

Заметим, что с биологической точки зрения для человека, применяемое во многих странах сезонное изменение стрелки часов на 1 час вперед или назад, особенно для большой территории России вредная практика, хотя может и экономически оправданная.

Источник

Тепловое загрязнение атмосферы

Тепловое загрязнение атмосферы – изменение температуры окружающей среды, нарушающее естественные процессы экосистемы, превышающее естественный диапазон ее температурной изменчивости. Прогнозируемое на ближайшее столетие увеличение параметра представляет собой серьезную проблему для здоровья.

Повышенный температурный режим может увеличить загрязнение воздуха тремя способами:

1. Тепло увеличивает выбросы первичных загрязнителей.

Повышенная температура приводит к увеличению потребления энергии кондиционированием воздуха в зданиях и автомобилях. Дополнительное потребление энергии приводит к большему загрязнению воздуха. Изменение климата с продолжительными теплыми периодами вызывает образование растительных аллергенов, таких как пыльца. Другие побочные эффекты – загорания лесов и степей, создаваемое ими загрязнение переносится ветрами, достигает густонаселенных территорий.

2. Солнце и тепло преобразуют и ухудшают состав воздушной смеси.

Солнечный свет и высокая температура вызывают химические реакции между первичными загрязнителями воздуха, такими как оксиды азота (выбрасываемые двигателями) и кислород, вызывая химическую реакцию с образованием озона. Чем жарче день, ярче солнце, тем больше образуется O₃. Озон – активный оксидант, который обостряет заболевания легких, вызывает затруднения дыхания у здоровых людей. Повышенные температурные показатели превращают первичные загрязняющие частицы во вторичные, более мелкие и токсичные элементы. При вдыхании они могут проникать глубоко в дыхательные пути легких, в кровь.

Группа исследователей из Бернского университета (Швейцария) недавно показала, что вторичные частицы от сгорания бензина и дизельного топлива в двигателях непосредственно повреждают легочную ткань, ослабляют защитную систему в результате своих физических и химических свойств. В итоге патогены (вирусы, бактерии) легче проникают в организм.

3. Высокое атмосферное давление удерживает вредные вещества на уровне земли, увеличивая их концентрацию.

Температурная инверсия создает застойную среду. При слабом ветре и отсутствии осадков загрязняющие вещества не удаляются из воздуха, а накапливаются прямо над уровнем земли. При плохом качестве воздуха люди могут испытывать резкое ухудшение своего состояния с одышкой, стеснением в груди, кашлем от раздражения или бронхитом.

Источники теплового загрязнения

Тепловое загрязнение атмосферы происходит из естественных и антропогенных источников. В природе может возникать локальное температурное негативное воздействие в засушливых регионах, подверженных лесным пожарам и пыльным бурям. Деятельность человека – основной источник изменений в атмосфере. К негативным факторам относят:

• Сжигание топлива в автотранспортных средствах (легковых и грузовых автомобилях).
• Производство тепла и электроэнергии (нефтяные и угольные электростанции и котельные).
• Промышленные объекты (например, производственные предприятия, шахты и нефтеперерабатывающие заводы).
• Свалки бытовых и сельскохозяйственных отходов и сжигание мусора.
• Приготовление пищи, отопление и освещение помещений с использованием загрязняющих видов топлива.

Строительство, бетон, асфальт, промышленная деятельность привели к значительному возрастанию температур в мегаполисах (по сравнению с окружающей местностью). Этот эффект называют городской остров тепла. Показания термометра могут быть на 11°C выше, чем в районе населенного пункта.

Каковы последствия городских тепловых островов

Повышенная жара увеличивает дискомфорт, требует приумножения количества энергии, используемой для охлаждения, повышает загрязнение окружающей среды. Различные природоохранные и правительственные органы работают над вопросом снижения показателя на городских островах тепла. Этого можно добиться разными способами

• Заменой темных поверхностей на отражающие или светлые. Доказано, что черные крыши зданий, поглощают гораздо больше теплового излучения. Темные плоскости могут быть на 21°C горячее, чем светлые, и это избыточное тепло передается самому зданию, вызывая повышенную потребность в охлаждении. Установка легких конструкций помогает сократить потребление электроэнергии на 40%.
• Посадкой деревьев. Зеленые насаждения способствует затенению, увеличивают эвапотранспирацию, что снижает температуру окружающей среды. Деревья могут уменьшить затраты на энергию на 10-20%.

Смог как последствие теплового загрязнения атмосферы

Повышенное тепло улучшает фотохимические реакции, и увеличивают количество частиц в воздухе, способствует образованию смога и облаков. Москва получает примерно на 270 часов в год? солнечного света меньше, чем окружающая территория. Смог – это коричневато-серая дымка, покрывающая многие из крупнейших городов мира и состоящая из пыли, выхлопных газов автомобилей и промышленного производства.

Явление происходит потому, что более теплый слой атмосферы располагается над городом и препятствует нормальному смешиванию более холодного и плотного воздуха. Среда остается неподвижной и со временем концентрация загрязнителей возрастает, образуя значительное количество смога.

Во время тяжелых инверсий, продолжающихся в течение длительного периода, пелена может покрыть целые мегаполисы и вызвать проблемы с дыханием у жителей этих районов. В декабре 1952 г., например, в Лондоне произошло такое событие. По причине холодной декабрьской погоды лондонцы стали сжигать больше угля, что увеличило накопление летучих вредных веществ в городе. Результатом стал Великий смог 1952 года, в результате которого погибли тысячи человек.

Глобальное потепление как результат температурного загрязнения атмосферы

Одно из наиболее значительных последствий загрязнения воздуха – изменение климата. В результате роста мирового потребления ископаемого топлива уровни углекислого газа в атмосфере с 1900 года неуклонно повышались и темпы роста ускоряются. Было подсчитано, что при сохранении тенденции, к концу 21 века средняя глобальная температура воздуха может повыситься еще на 4°C.

Потепление вызывает таяние полярных ледников, повышение уровня моря, затопление прибрежных районов мира. Происходят изменения в структуре осадков имеющие неблагоприятные последствия для сельского хозяйства и лесных экосистем. Более высокие температуры и влажность увеличивают заболеваемость людей и животных в некоторых частях мира. Выполнение международных соглашений по сокращению выбросов парниковых газов необходимо для защиты качества воздуха и смягчения последствий глобального потепления.

Способы решения экологических проблем

Загрязнение воздуха может привести к раку, инсульту, сердечным приступам и острым респираторным заболеваниям у взрослых и детей. Уменьшить негативное влияние промышленных выбросов в атмосферу поможет установка современного очистного оборудования. Компания ООО «ЭКОЭНЕРГОТЕХ» предлагает ознакомиться со своими разработками. В каталоге предприятия клиенты найдут энергоэффективные, экономичные решения, позволяющие с наименьшими затратами управлять количественными и качественными характеристиками промышленных газов.

Ассортимент представлен каталитическими нейтрализаторами для генераторных станций, спецтехники и погрузчиков, системами селективной очистки SCR для дизельных и газовых двигателей. Установка оборудования позволяет снижать концентрацию вредных веществ в выхлопных газах до допустимых, оговоренных законодательством, значений. Оснастка создается с учетом исходных производственных требований. Использование производительных систем позволит улучшить экологический фон в вашем регионе и избежать штрафных санкций со стороны контролирующих организаций.

Другие статьи

Причины изменения климата

Современное человечество все больше волнует вопрос глобального изменения климата на Земле. Изменение климата по-прежнему является актуальной темой для обсуждения в научной среде и повседневной жизни, важным фактором в экономике и политике, о чем свидетель

Источник