Тепловое загрязнение - Thermal pollution

В Электростанция Брайтон-Пойнт в Массачусетсе нагретую воду сбрасывали в Mount Hope Bay.[1] Завод был остановлен в июне 2017 года.[2]

Тепловое загрязнение, иногда называемое «термическое обогащение», представляет собой разложение качество воды любым процессом, который изменяет окружающую воду температура. Распространенной причиной теплового загрязнения является использование воды в качестве охлаждающая жидкость к электростанции и промышленные производители. Когда вода, используемая в качестве охлаждающей жидкости, возвращается в естественную среду при более высокой температуре, резкое изменение температуры уменьшается. кислород предложение и влияет экосистема сочинение. Рыба и другие организмы, адаптированные к определенному температурному диапазону, могут быть убиты резким изменением температуры воды (быстрым повышением или понижением), известным как «тепловой шок».

Городской сток —ливневая вода сбрасывается в поверхностные воды из дороги и автостоянки - также может быть источником повышенной температуры воды.

Экологические эффекты

Генераторная станция Потреро сбросил нагретую воду в Залив Сан-Франциско.[3] Завод был закрыт в 2011 году.[4]

Эффекты теплой воды

Повышенная температура обычно снижает уровень растворенный кислород и воды, поскольку газы менее растворимы в более горячих жидкостях. Это может нанести вред водным животным, таким как рыба, амфибии и другие водные организмы. Тепловое загрязнение также может увеличить метаболический скорость водных животных, т.к. фермент активности, в результате чего эти организмы потребляют больше пищи за более короткое время, чем если бы их среда не изменялась.[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. Как результат, пищевые цепи старых и новых сред могут быть скомпрометированы. Некоторые виды рыб избегают участков ручьев или прибрежных районов, прилегающих к тепловому сбросу. Биоразнообразие могут быть уменьшены в результате.[6]:415–17[7]:340

Высокая температура ограничивает распространение кислорода в более глубокие воды, что способствует анаэробный условия. Это может привести к увеличению бактерии уровни при наличии достаточного количества пищи. Многие водные виды не могут размножаться при повышенных температурах.[5]:179–80

Первичные производители (например, растения, цианобактерии ) подвержены воздействию теплой воды, потому что более высокая температура воды увеличивает скорость роста растений, что приводит к сокращению продолжительности жизни и сокращению видов перенаселенность. Повышенная температура также может изменить баланс микробный рост, включая скорость цветение водорослей которые снижают концентрацию растворенного кислорода.[8]

Изменение температуры даже на один-два градуса Цельсия может вызвать значительные изменения в метаболизме организма и другие неблагоприятные клеточная биология последствия. Основные неблагоприятные изменения могут включать уменьшение проницаемости клеточных стенок до необходимого уровня. осмос, коагуляция клетки белки, и изменение фермент метаболизм. Эти эффекты на клеточном уровне могут отрицательно повлиять на смертность и воспроизведение.

Сильное повышение температуры может привести к денатурированию жизненно важных ферментов за счет разрушения водород - и дисульфидные связи в четвертичной структуре ферментов. Снижение активности ферментов у водных организмов может вызвать такие проблемы, как неспособность расщепляться липиды, что приводит к недоедание. 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 тяжелые металлы в высшем трофические уровни в пищевая цепочка, увеличение воздействия на человека через пищу.[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 привычками к агрегации ламантин, где зимой часто используются разгрузочные площадки электростанций. Прогнозы предполагают, что популяция ламантинов сократится после устранения этих выбросов.[9]

Холодная вода

Выбросы неестественно холодной воды из резервуары может резко изменить фауну рыб и макробеспозвоночных в реках и снизить продуктивность рек. В Австралия, где во многих реках более теплый температурный режим, искоренены местные виды рыб и кардинально изменена фауна макробеспозвоночных. Это можно смягчить, спроектировав плотину для выпуска более теплых поверхностных вод вместо более холодной воды на дне водохранилища.[10]

Тепловой удар

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

Градирни в Электростанция Густава Неппера, Дортмунд, Германия

Промышленные сточные воды

в Соединенные Штаты от 75 до 82 процентов теплового загрязнения генерируется электростанциями.[7]:335 Остальное - из промышленных источников, таких как нефтеперерабатывающие заводы, целлюлозно-бумажные комбинаты, химические заводы, сталелитейные заводы и плавильные заводы.[12]:4–2 [13] Подогрев воды из этих источников можно контролировать с помощью:

Некоторые объекты используют прямоточное охлаждение (OTC) системы, которые не снижают температуру так же эффективно, как вышеуказанные системы. Например, Генераторная станция Потреро в Сан-Франциско (закрыта в 2011 г.), использовали OTC и сбросили воду в Залив Сан-Франциско примерно на 10 ° C (20 ° F) выше температуры окружающей среды в отсеке.[15] По состоянию на 2014 год более 1200 предприятий в США использовали внебиржевые системы.[12]:4–4

А биоудержание ячейка для очистки городских стоков в Калифорнии

Городской сток

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 дождевыми водами, которые поглощают сток или направляют его в грунтовые воды, Такие как биоудержание системы и инфильтрационные бассейны, уменьшите эти тепловые эффекты. Эти связанные системы управления стоком являются компонентами расширяющейся городской дизайн подход, обычно называемый зеленая инфраструктура.[16]

Удерживающие бассейны (пруды с ливневыми сточными водами), как правило, менее эффективны в снижении температуры стока, поскольку вода может нагреваться солнцем перед сбросом в принимающий поток.[17]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Станция Брайтон-Пойнт: окончательное разрешение NPDES». Разрешения NPDES в Новой Англии. Агентство по охране окружающей среды США (EPA), Бостон, Массачусетс. 2014 г.. Получено 2015-04-13.
  2. ^ Финукейн, Мартин (2017-06-01). «Массачусетс прощается с угольной энергетикой». Бостон Глобус.
  3. ^ Селна, Роберт (2009). «Электростанция не планирует прекращать добычу рыбы». Хроники Сан-Франциско, 2 января 2009 г.
  4. ^ Pacific Gas & Electric Co. «Электростанция Потреро: Обзор площадки». Проверено 17 июля 2012 г.
  5. ^ а б Гоэль, П. (2006). Загрязнение воды - причины, последствия и меры борьбы. 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. ^ а б 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, Д.А. (2019). "Тепловое загрязнение". В Letcher, T.M .; Валлеро, Д.А. (ред.). Отходы: руководство по управлению. Амстердам: Elsevier Academic Press. С. 381–88. ISBN  9780128150603.
  9. ^ "Факты о восстановлении Флоридского ламантина". Управление экологических служб Северной Флориды. Джексонвилл, Флорида: Служба охраны рыбных ресурсов и дикой природы США. 2016-06-21.
  10. ^ Моллио, Фрэн (15 сентября 2015 г.). «Более благоприятная среда для рыб». Phys.org. Получено 15 сентября 2015.
  11. ^ Чирас, Дэниел Д. (2012). Наука об окружающей среде. Берлингтон, Массачусетс: Джонс и Бартлетт. ISBN  9781449614867.
  12. ^ а б 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.). «Техническая документация по разработке окончательного 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. Архивировано из оригинал на 03.02.2011. 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». В архиве 2011-06-16 на Wayback Machine Заказ № R2-2006-0032; Разрешение NPDES № CA0005657. 10 мая 2006 г.
  16. ^ «Что такое зеленая инфраструктура?». EPA. 2020-11-02.
  17. ^ Предварительные сводные данные о передовых методах управления ливневыми водами в городах (PDF) (Отчет). EPA. Август 1999. с. 5-58. EPA 821-R-99-012.