Tepelné znečištění - Thermal pollution - Wikipedia

The Elektrárna Brayton Point v Massachusetts vypouštěla ​​ohřátou vodu na Mount Hope Bay.[1] Elektrárna byla odstavena v červnu 2017.[2]

Tepelné znečištění, někdy nazývané „tepelné obohacení“, je degradace Kvalita vody jakýmkoli procesem, který mění okolní vodu teplota. Běžnou příčinou tepelného znečištění je použití vody jako chladicí kapalina podle elektrárny a průmysloví výrobci. Když se voda použitá jako chladivo vrací do přírodního prostředí při vyšší teplotě, náhlá změna teploty klesá kyslík nabídka a ovlivňuje ekosystém složení. Ryby a jiné organismy přizpůsobené určitému teplotnímu rozsahu mohou být usmrceny náhlou změnou teploty vody (buď rychlým zvýšením nebo snížením) známou jako „tepelný šok“.

Městský odtok —dešťová voda vypouštěné do povrchových vod z silnice a parkovací místa —Může být také zdrojem zvýšených teplot vody.

Ekologické účinky

Elektrárna Potrero vypouštěná ohřátá voda do San Francisco Bay.[3] Závod byl uzavřen v roce 2011.[4]

Účinky teplé vody

Zvýšená teplota typicky snižuje hladinu rozpuštěného kyslíku a vody, protože plyny jsou méně rozpustné v teplejších kapalinách. To může poškodit vodní živočichy, jako jsou ryby, obojživelníci a další vodní organismy. Tepelné znečištění může také zvýšit metabolické podíl vodních živočichů, as enzym aktivita, která vede k tomu, že tyto organismy konzumují více jídla za kratší dobu, než kdyby se nezměnilo jejich prostředí.[5]:179 Zvýšená rychlost metabolismu může mít za následek méně zdrojů; přizpůsobivější se pohybující se organismy mohou mít výhodu nad organismy, které nejsou zvyklé na vyšší teplotu. Jako výsledek, potravinové řetězce staré a nové prostředí může být ohroženo. Některé druhy ryb se vyhýbají úsekům toku nebo pobřežním oblastem sousedícím s tepelným výbojem. Biodiverzita může být výsledkem snížení.[6]:415–17[7]:340

Vysoká teplota omezuje rozptyl kyslíku do hlubších vod a přispívá k anaerobní podmínky. To může vést ke zvýšení bakterie úrovně, když je dostatek potravin. Mnoho vodních druhů se při vysokých teplotách nerozmnoží.[5]:179–80

Prvovýrobci (např. rostliny, sinice ) jsou ovlivněny teplou vodou, protože vyšší teplota vody zvyšuje rychlost růstu rostlin, což vede ke kratší životnosti a druhu přelidnění. Zvýšená teplota může také změnit rovnováhu mikrobiální růst, včetně míry květy řas které snižují koncentrace rozpuštěného kyslíku.[8]

Změny teploty dokonce o jeden až dva stupně Celsia může způsobit významné změny v metabolismu organismu a další nežádoucí účinky buněčná biologie účinky. Hlavní nepříznivé změny mohou zahrnovat vykreslení buněčných stěn méně propustných, než je nutné osmóza, koagulace buňky bílkoviny a změna enzym metabolismus. Tyto efekty na buněčné úrovni mohou nepříznivě ovlivnit úmrtnost a reprodukce.

Velké zvýšení teploty může vést k denaturaci enzymů podporujících život rozkladem vodík - a disulfidové vazby uvnitř kvartérní struktury enzymů. Snížená aktivita enzymů ve vodních organismech může způsobit problémy, jako je neschopnost rozložit se lipidy, což vede k podvýživa. Zvýšená teplota vody může také zvýšit rozpustnost a kinetiku kovů, což může zvýšit absorpci těžkých kovů vodními organismy. To může vést k toxickým výsledkům pro tyto druhy a také k jejich hromadění těžké kovy ve vyšších trofické úrovně v potravní řetězec, zvyšování expozice člověka prostřednictvím požití stravou.[8]

V omezených případech má teplá voda jen malý škodlivý účinek a může dokonce vést ke zlepšení funkce přijímajícího vodního ekosystému. Tento jev je patrný zejména v sezónních vodách. Extrémní případ je odvozen od agregačních návyků kapustňák, která během zimy často využívá výboje elektráren. Prognózy naznačují, že populace kapustňáků by po odstranění těchto vypouštění poklesly.[9]

Studená voda

Úniky nepřirozeně studené vody z nádrže může dramaticky změnit ryby a bezobratlé fauny řek a snížit produktivitu řek. v Austrálie kde mnoho řek má teplejší teplotní režimy, původní druhy ryb byly odstraněny a fauna bezobratlých byla drasticky změněna. To lze zmírnit navržením přehrady tak, aby uvolňovala teplejší povrchové vody místo chladnější vody na dně nádrže.[10]

Tepelný šok

Když se elektrárna poprvé otevře nebo vypne kvůli opravě nebo z jiných příčin, mohou být ryby a jiné organismy přizpůsobené určitému teplotnímu rozsahu zabity prudkou změnou teploty vody, buď zvýšením nebo snížením, známým jako „tepelný šok“.[7]:208[11]:478

Zdroje a regulace tepelného znečištění

Chladící věž na Elektrárna Gustava Kneppera, Dortmund, Německo

Průmyslové odpadní vody

V Spojené státy, asi 75 až 82 procent tepelného znečištění vytvářejí elektrárny.[7]:335 Zbytek pochází z průmyslových zdrojů, jako je ropné rafinerie, celulózky a papírny, chemické závody, ocelárny a huty.[12]:4–2 [13] Ohřátou vodu z těchto zdrojů lze regulovat pomocí:

Některá zařízení používají jednorázové chlazení (OTC) systémy, které nesnižují teplotu tak účinně jako výše uvedené systémy. Například Elektrárna Potrero v San Francisco (uzavřeno v roce 2011), použilo OTC a vypouštěnou vodu do San Francisco Bay přibližně 10 ° C (20 ° F) nad teplotou okolí.[15] Více než 1200 zařízení ve Spojených státech používá OTC systémy od roku 2014.[12]:4–4

A bioretention buňka pro zpracování městského odtoku v Kalifornii

Městský odtok

Během teplého počasí může mít městský odtok významné tepelné dopady na malé toky, protože dešťová voda prochází přes horká parkoviště, silnice a chodníky. Zařízení pro správu dešťové vody, která absorbují odtok nebo jej nasměrují do podzemní voda, jako bioretention systémy a infiltrační pánve, snižte tyto tepelné účinky. Tyto související systémy pro správu odtoku jsou součástí rozšiřování městský design běžně nazývaný přístup zelená infrastruktura.[16]

Retenční nádrže (rybníky na dešťovou vodu) mají tendenci být méně účinné při snižování odtokové teploty, protože voda může být před vypuštěním do přijímacího proudu ohřívána sluncem.[17]

Viz také

Reference

  1. ^ „Stanice Brayton Point: Konečné povolení NPDES“. Povolení NPDES v Nové Anglii. Americká agentura na ochranu životního prostředí (EPA), Boston, MA. 2014. Citováno 2015-04-13.
  2. ^ Finucane, Martin (01.06.2017). „Mass. Loučí se s výrobou uhlí. Boston Globe.
  3. ^ Selna, Robert (2009). „Elektrárna neplánuje zastavit zabíjení ryb.“ San Francisco Chronicle, 2. ledna 2009.
  4. ^ Pacific Gas & Electric Co. „Potrero Power Plant: Site Overview.“ Přístupné 17. 7. 2012.
  5. ^ A b Goel, P.K. (2006). Znečištění vody - příčiny, účinky a kontrola. New Delhi: New Age International. ISBN  978-81-224-1839-2.
  6. ^ Kennish, Michael J. (1992). Ekologie ústí řek: Antropogenní účinky. Řada mořských věd. Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN  978-0-8493-8041-9.
  7. ^ A b C Zákony, Edward A. (2000). Znečištění vod: úvodní text. New York: John Wiley and Sons. ISBN  978-0-471-34875-7.
  8. ^ A b Vallero, D.A. (2019). "Tepelné znečištění". In Letcher, T.M .; Vallero, D.A. (eds.). Odpad: Příručka pro správu. Amsterdam: Elsevier Academic Press. 381–88. ISBN  9780128150603.
  9. ^ „Fakta o zotavení kapustňáků z Floridy“. Kancelář ekologických služeb na severní Floridě. Jacksonville, FL: Americká služba pro ryby a divokou zvěř. 2016-06-21.
  10. ^ Mollyo, Fran (15. září 2015). „Šťastnější prostředí pro ryby“. Phys.org. Citováno 15. září 2015.
  11. ^ Chiras, Daniel D. (2012). Věda o životním prostředí. Burlington, MA: Jones & Bartlett. ISBN  9781449614867.
  12. ^ A b EPA, Washington, D.C. (květen 2014). „Dokument o technickém vývoji pro závěrečný oddíl 316 (b) Pravidlo stávajících zařízení.“ Dokument č. EPA 821-R-14-002.
  13. ^ EPA (červen 2006). „Dokument o technickém vývoji pro závěrečné pravidlo 316 (b), fáze III.“ Dokument č. EPA 821-R-06-003. Kapitola 2.
  14. ^ EPA (1997). „Profil odvětví výroby elektrické energie z fosilních paliv“ (PDF). Office of Compliance, Sector Notebook Project. p. 24. Archivovány od originál dne 03.02.2011. Dokument č. EPA / 310-R-97-007.
  15. ^ Kalifornská agentura pro ochranu životního prostředí. Regionální rada pro kontrolu kvality vody v San Francisku. „Požadavky na vypouštění odpadu pro Mirant Potrero, LLC, elektrárna Potrero.“ Archivováno 16. 06. 2011 na Wayback Machine Objednací číslo R2-2006-0032; Číslo povolení NPDES CA0005657. 10. května 2006.
  16. ^ „Co je to Zelená infrastruktura?“. EPA. 2020-11-02.
  17. ^ Souhrn předběžných údajů o nejlepších postupech řízení městské dešťové vody (PDF) (Zpráva). EPA. Srpna 1999. str. 5-58. EPA 821-R-99-012.