TERMISK FORURENSNING: EGENSKAPER, KONSEKVENSER, EKSEMPLER - MILJØ - 2026

Den termiske forurensningen oppstår når en eller annen faktor forårsaker uønsket eller skadelig endring i omgivelsestemperatur. Miljøet som er mest berørt av denne forurensningen er vann, men det kan også påvirke luft og jord.

Gjennomsnittstemperaturen i miljøet kan endres både av naturlige årsaker og av menneskelige handlinger (menneskeskapte). Naturlige årsaker inkluderer uprovoserte skogbranner og vulkanutbrudd.

Jordens overflatetemperatur. Kilde: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SurfaceTemperature.jpg

Blant de menneskeskapte årsakene er generering av elektrisk energi, produksjon av klimagasser og industrielle prosesser. På samme måte bidrar kjøle- og klimaanlegg.

Det mest relevante termiske forurensningsfenomenet er global oppvarming, noe som innebærer en økning i den gjennomsnittlige planettemperaturen. Dette skyldes den såkalte drivhuseffekten og nettobidraget av restvarme fra mennesker.

Aktiviteten som genererer mest termisk forurensning er produksjon av elektrisitet fra forbrenning av fossilt brensel. Forbrenning av kull eller petroleumsprodukter diffunderer varme og produserer CO2, den viktigste klimagassen.

Termisk forurensning forårsaker fysiske, kjemiske og biologiske endringer som har en negativ innvirkning på biologisk mangfold. Den mest relevante egenskapen ved høye temperaturer er dens katalytiske kraft og inkluderer de metabolske reaksjonene som oppstår i levende organismer.

Levende vesener krever forhold med viss amplitude av variasjon av temperatur for å overleve. Det er av denne grunnen at enhver endring av denne amplituden kan innebære reduksjon av populasjoner, migrasjon eller utryddelse av dem.

På den annen side påvirker termisk forurensning menneskers helse direkte og forårsaker varmeutmattelse, varmesjokk og forverrer hjerte- og karsykdommer. I tillegg fører global oppvarming til at tropiske sykdommer utvider sitt geografiske handlingsområde.

Forhindring av termisk forurensning krever å endre modusene for økonomisk utvikling og vanene i det moderne samfunn. Dette innebærer igjen implementering av teknologier som reduserer den termiske påvirkningen på miljøet.

Noen eksempler på termisk forurensning blir presentert her, for eksempel Santa María de Garoña kjernekraftverk (Burgos, Spania) som opererte mellom 1970 og 2012. Denne kraftstasjonen dumpet varmt vann fra kjølesystemet i elven Ebro, og økte den naturlige temperaturen med opptil 10 ºC.

Et annet karakteristisk tilfelle av termisk forurensning tilveiebringes ved bruk av klimaanlegg. Spredningen av disse systemene for å redusere temperaturen øker temperaturen i en by som Madrid med opptil 2 ºC.

Til slutt returneres det positive tilfellet av et margarinproduserende selskap i Peru som bruker vann for å avkjøle systemet og det resulterende varmtvannet til sjøen. Dermed klarte de å spare energi, vann og redusere bidraget fra varmt vann til miljøet.

kjennetegn

- Varme og termisk forurensning

Termisk forurensning er avledet av transformasjon av andre energier siden all energi når den blir distribuert genererer varme. Dette består av akselerasjonen av bevegelsen av partiklene i mediet.

Derfor er varme en overføring av energi mellom to systemer som har forskjellige temperaturer.

Temperatur

Temperatur er en mengde som måler den kinetiske energien til et system, det vil si gjennomsnittlig bevegelse av molekylene. Nevnte bevegelse kan være av oversettelse som i en gass eller vibrasjoner som i et fast stoff.

Det måles med et termometer, hvorav det er forskjellige typer, det vanligste er utvidelsen og det elektroniske.

Ekspansjonstermometeret er basert på utvidelseskoeffisienten for visse stoffer. Disse stoffene strekker seg når de varmes opp, og stigningen deres markerer en gradvis skala.

Det elektroniske termometeret er basert på transformering av termisk energi til elektrisk energi oversatt på en numerisk skala.

Den vanligste skalaen som er brukt er den som er foreslått av Anders Celsius (ºC, grader Celsius eller centigrade). I den tilsvarer 0 ºC frysepunktet for vann og 100 ºC til kokepunktet.

- Termodynamikk og termisk forurensning

Termodynamikk er grenen av fysikk som studerer samspillet mellom varme og andre former for energi. Termodynamikk vurderer fire grunnleggende prinsipper:

- To gjenstander med forskjellige temperaturer vil bytte varme til de når likevekt.

- Energi er verken skapt eller ødelagt, den transformeres bare.

- En form for energi kan ikke transformeres fullstendig til en annen uten tap av varme. Og varmestrømmen vil være fra det varmeste mediet til det minst varme, aldri omvendt.

- Det er ikke mulig å nå en temperatur lik absolutt null.

Disse prinsippene som brukes for termisk forurensning bestemmer at hver fysisk prosess genererer varmeoverføring og produserer termisk forurensning. Videre kan det produseres enten ved å øke eller senke temperaturen på mediet.

Det anses at økningen eller reduksjonen i temperatur er forurensende når det går utover de viktige parametrene.

- Vital temperatur

Temperatur er et av de grunnleggende aspektene for forekomsten av liv slik vi kjenner det. Området temperaturvariasjon som tillater det meste av den aktive levetiden varierer fra -18 ºC til 50 ºC.

Levende organismer kan eksistere i en latent tilstand ved temperaturer på -200 ºC og 110 ºC, men det er sjeldne tilfeller.

Termofile bakterier

Visse såkalte termofile bakterier kan eksistere ved temperaturer opp til 100 ºC så lenge det er flytende vann. Denne tilstanden oppstår ved høyt trykk på havbunnen i områder med hydrotermiske ventilasjonsåpninger.

Dette forteller oss at definisjonen av termisk forurensning i et medium er relativ og avhenger av mediets naturlige egenskaper. På samme måte er det relatert til kravene til organismer som bor i et gitt område.

Menneske

Hos mennesker varierer normal kroppstemperatur fra 36,5 ºC til 37,2 ºC, og homeostatisk kapasitet (for å kompensere for ytre variasjoner) er begrenset. Temperaturer under 0 ºC i lange perioder og uten kunstig beskyttelse forårsaker død.

Likeledes er temperaturer over 50 ºC på en konstant basis svært vanskelig å kompensere på lang sikt.

- Termisk forurensning og miljø

I vann har termisk forurensning en mer øyeblikkelig virkning, da her forsvinner varmen saktere. I luften og på bakken har termisk forurensning mindre kraftige effekter fordi varmen forsvinner raskere.

På den annen side, i små områder er miljøets kapasitet til å spre store mengder varme veldig begrenset.

Katalytisk effekt av varme

Varme har en katalytisk effekt på kjemiske reaksjoner, det vil si at det akselererer disse reaksjonene. Denne effekten er den viktigste faktoren som termisk forurensning kan ha negative konsekvenser for miljøet.

Dermed kan noen få grader temperaturforskjell utløse reaksjoner som ellers ikke ville oppstå.

Fører til

- Global oppvarming

Jorden har gått gjennom sykluser med høye og lave gjennomsnittstemperaturer gjennom sin geologiske historie. I disse tilfellene var kildene til økningen i planetens temperatur av en naturlig natur som sol og geotermisk energi.

For øyeblikket er den globale oppvarmingsprosessen assosiert med aktivitetene som utføres av mennesker. I dette tilfellet er hovedproblemet reduksjonen i spredningshastigheten for nevnte varme mot stratosfæren.

Dette skjer hovedsakelig på grunn av utslipp av klimagasser ved menneskelig aktivitet. Disse inkluderer industri, kjøretøystrafikk og forbrenning av fossilt brensel.

Global oppvarming representerer i dag den største og farligste prosessen med termisk forurensning som eksisterer. Videre tilfører varmeutslippet fra global bruk av fossile brensler ekstra varme til systemet.

- Termoelektriske anlegg

Et termoelektrisk anlegg er et industrikompleks designet for å produsere strøm fra drivstoff. Nevnte drivstoff kan være fossilt (kull, olje eller derivater) eller et radioaktivt materiale (for eksempel uran).

Endesa As Pontes termoelektriske kraftverk (Spania). Kilde: Bilde levert av ☣Banjo

Dette systemet krever avkjøling av turbinene eller reaktorene, og for dette vannet brukes. I kjølesekvensen trekkes et stort volum vann fra en praktisk, kald kilde (en elv eller havet).

Deretter tvinger pumpene den gjennom rør som er omgitt av den varme eksosdampen. Varmen går fra dampen til kjølevannet, og det oppvarmede vannet føres tilbake til kilden, og bringer overflødig varme til det naturlige miljøet.

- Skogbranner

Skogbranner er et vanlig fenomen i dag, og blir i mange tilfeller forårsaket direkte eller indirekte av mennesker. Forbrenning av store skogmasser overfører enorme mengder varme hovedsakelig til luften og bakken.

- Klimaanlegg og kjølesystemer

Klimaanlegg endrer ikke bare temperaturen i innendørsområdet, men forårsaker også ubalanser i uteområdet. For eksempel forsvinner klimaanlegg til utsiden 30% mer enn varmen de utvinner fra innsiden.

I følge Det internasjonale energibyrået er det rundt 1600 millioner klimaanlegg i verden. På samme måte genererer kjøleskap, kjøleskap, kjellere og alt utstyr designet for å senke temperaturen i et lukket område termisk forurensning.

- Industrielle prosesser

Faktisk involverer alle industrielle transformasjonsprosesser overføring av varme til miljøet. Noen bransjer gjør det med spesielt høye priser, for eksempel gassavvikling, metallurgi og glassproduksjon.

Flytende gasser

Regasifiserings- og kondensasjonsindustriene i forskjellige industrielle og medisinske gasser krever kjøleprosesser. Disse prosessene er endotermiske, det vil si at de tar opp varme ved å avkjøle omgivelsene.

For dette brukes vann som returneres til miljøet ved en lavere temperatur enn den opprinnelige.

metallurgisk

Smelteovner sender varme ut i miljøet, da de når temperaturer over 1500 ºC. På den annen side bruker prosessene til kjøling av vann vann som kommer inn igjen i miljøet ved en høyere temperatur.

Glassproduksjon

I smelte- og støpeprosessene for materialet oppnås temperaturer opp til 1600 ºC. I denne forstand er den termiske forurensningen som genereres av denne industrien betydelig, spesielt i arbeidsmiljøet.

- Belysningssystemer

Glødelamper eller spotlights og lysrør sprer energi i form av varme til miljøet. På grunn av den høye konsentrasjonen av lyskilder i urbane områder, blir dette en kilde til betydelig termisk forurensning.

- Interne forbrenningsmotorer

Forbrenningsmotorer, som i biler, kan generere rundt 2500 ºC. Denne varmen ledes til miljøet gjennom kjølesystemet, spesielt gjennom radiatoren.

Når man tar hensyn til at hundretusenvis av kjøretøyer sirkulerer daglig i en by, er det mulig å utlede mengden varme som overføres.

- Bysentra

I praksis er en by en kilde til termisk forurensning på grunn av eksistensen i den av mange av faktorene som allerede er nevnt. Imidlertid er en by et system hvis termiske effekt danner en varmeøy innenfor rammen av omgivelsene.

Varmeøyer i Spania. Kilde: Galjundi7

Albedo-effekt

Albedo refererer til evnen til et objekt til å reflektere solstråling. Utover det kaloriinntaket som hvert element som finnes (biler, hjem, næringer) kan utføre, utøver bystrukturen en betydelig synergi.

For eksempel har materialer i bysentre (hovedsakelig betong og asfalt) en lav albedo. Dette får dem til å bli veldig varme, noe som sammen med varmen som slippes ut av aktivitet i byen øker termisk forurensning.

Netto bidrag fra byvarme

Ulike undersøkelser har vist at varmeutvikling ved menneskelige aktiviteter i løpet av en varm dag i en by kan være veldig høy.

For eksempel er det i Tokyo en netto varmeinngang på 140 W / m2, tilsvarer en temperaturøkning på omtrent 3 ºC. I Stockholm er nettobidraget estimert til 70 W / m2, tilsvarer en 1,5 ºC økning i temperatur.

konsekvenser

- Endringer i vannets fysiske egenskaper

Økningen i vanntemperatur som et resultat av termisk forurensning forårsaker fysiske endringer i den. For eksempel reduserer det oppløst oksygen og øker konsentrasjonen av salter, noe som påvirker akvatiske økosystemer.

I vannmasser som er utsatt for sesongmessige forandringer (vinterfrysing), endrer tilførsel av varmt vann den naturlige fryseprisen. Dette påvirker igjen levende ting som har tilpasset seg den årstiden.

- Innvirkning på biologisk mangfold

Vannliv

I kjøleanlegg for termoelektrisk anlegg gir eksponering for høye temperaturer fysiologisk sjokk for visse organismer. I dette tilfellet påvirkes planteplankton, dyreplankton, egg og larver av plankton, fisk og virvelløse dyr.

Mange vannlevende organismer, spesielt fisk, er veldig følsomme for vanntemperatur. I samme art varierer det ideelle temperaturområdet avhengig av akklimatiseringstemperaturen for hver spesifikke populasjon.

På grunn av dette forårsaker temperaturvariasjoner forsvinning eller migrasjon av hele populasjoner. Dermed kan avløpsvannet fra et termoelektrisk anlegg øke temperaturen med 7,5-11 ºC (ferskvann) og 12-16 ºC (saltvann).

Dette varmesjokket kan føre til rask død eller indusere bivirkninger som påvirker bestandenes overlevelse. Blant andre effekter reduserer oppvarming av vann det oppløste oksygenet i vannet, noe som forårsaker hypoksiske problemer.

eutrofiering

Dette fenomenet påvirker alvorlige akvatiske økosystemer, og medfører til og med forsvinningen av livet i dem. Det begynner med spredning av alger, bakterier og vannplanter som et resultat av kunstige bidrag av næringsstoffer til vannet.

Etter hvert som bestander av disse organismene øker, bruker de oppløst oksygen i vannet og forårsaker død av fisk og andre arter. Å øke vanntemperaturen bidrar til overgjødsling ved å redusere oppløst oksygen og konsentrere salter, favorisere vekst av alger og bakterier.

Terrestrisk liv

Når det gjelder luft, påvirker variasjoner i temperatur fysiologiske prosesser og arters oppførsel. Mange insekter reduserer fruktbarheten ved temperaturer over visse nivåer.

På samme måte er planter følsomme for temperatur for blomstringen. Global oppvarming får noen arter til å utvide sitt geografiske område, mens andre ser det begrenset.

- Menneskelig helse

Heteslag

Uvanlig høye temperaturer påvirker menneskers helse, og såkalt termisk sjokk eller heteslag kan oppstå. Dette består av akutt dehydrering som kan forårsake lammelse av forskjellige vitale organer og til og med føre til død.

Varmebølger kan forårsake hundrevis og til og med tusenvis av mennesker som i Chicago (USA), hvor i 1995 om lag 700 mennesker døde. I mellomtiden har hetebølgene i Europa mellom 2003 og 2010 forårsaket døden til tusenvis av mennesker.

Hjerte- og karsykdommer

På den annen side påvirker høye temperaturer helsen til mennesker med hjerte- og karsykdommer negativt. Denne situasjonen er spesielt alvorlig i tilfeller av hypertensjon.

Plutselige temperaturendringer

Plutselige variasjoner i temperatur kan svekke immunforsvaret og gjøre kroppen mer utsatt for luftveissykdommer.

Hygiene og arbeidsmiljø

Termisk forurensning er en helsefaktor i noen bransjer, for eksempel metallurgi og glass. Her blir arbeidere utsatt for strålevarme som kan forårsake alvorlige helseproblemer.

Selv om sikkerhetstiltak åpenbart er iverksatt, er termisk forurensning betydelig. Forholdene inkluderer varmeutmattelse, varmesjokk, ekstreme utstrålte varmebrann og fruktbarhetsproblemer.

Tropiske sykdommer

Økningen i den globale temperaturen fører til at sykdommer som hittil er begrenset til visse tropiske områder, utvider deres handlingsradius.

I april 2019 ble den 29. europeiske kongressen for klinisk mikrobiologi og infeksjonssykdommer holdt i Amsterdam. I dette tilfellet ble det påpekt at sykdommer som chikungunya, dengue eller leishmaniasis kan spre seg til Europa.

Tilsvarende kan flåttbåren encefalitt påvirkes av det samme fenomenet.

Hvordan forhindre det

Målet er å redusere nettobidraget fra varme til miljøet og forhindre at den produserte varmen blir fanget i atmosfæren.

- Bruk av mer effektive energikilder og teknologier for produksjon av strøm

Energikilder

Termoelektriske anlegg forårsaker det største bidraget fra termisk forurensning når det gjelder netto varmeoverføring til atmosfæren. I denne forstand er det viktig å erstatte fossile brensler med rene energier for å redusere termisk forurensning.

Solproduksjon, vind (vind) og vannkraft (vann) energiproduksjonsprosesser gir svært lave gjenværende varmeinnganger. Det samme skjer med andre alternativer som bølgeenergi (bølger) og geotermisk (varme fra jorden),

Technologies

Termoelektriske anlegg og industrier hvis prosesser krever kjølesystemer kan bruke lukkede sløyfesystemer. Mekaniske varmediffusjonssystemer kan også inkorporeres for å redusere vanntemperaturen.

- Kogenerering

Kraftvarme består samtidig av å produsere elektrisk energi og nyttig termisk energi som damp eller varmt vann. For dette er det utviklet teknologier som gjør det mulig å utvinne og dra nytte av spillvarmen som genereres i industrielle prosesser.

For eksempel utvikler INDUS3ES-prosjektet som er finansiert av EU-kommisjonen et system basert på en "varmetransformator". Dette systemet er i stand til å absorbere restvarme ved lav temperatur (70 til 110 ºC) og returnere det til en høyere temperatur (120-150 ºC).

Andre dimensjoner ved kraftproduksjon

Mer komplekse systemer kan omfatte andre dimensjoner av energiproduksjon eller transformasjon.

Blant disse har vi trigenerering, som består av å inkorporere kjøleprosesser i tillegg til generering av strøm og varme. I tillegg, hvis mekanisk energi genereres i tillegg, snakker vi om tetragenerering.

Noen systemer er CO2-feller, i tillegg til å produsere strøm, termisk og mekanisk energi, i så fall snakker vi om fire generasjoner. Alle disse systemene bidrar også til å redusere CO2-utslipp.

- Reduser utslippet av klimagasser

Fordi global oppvarming er fenomenet med termisk forurensning med størst innvirkning på planeten, er det en avbøtning nødvendig. For å oppnå dette er det viktigste å redusere klimagassutslipp, inkludert CO2.

Reduksjon av utslipp krever en endring i mønsteret av økonomisk utvikling, og erstatter fossile energikilder med ren energi. Faktisk reduserer dette utslippet av klimagasser og produksjonen av spillvarme.

- Kjølevannsavkjølingsperiode

Et alternativ som brukes av noen termoelektriske anlegg er bygging av kjøledammer. Dens funksjon er å hvile og avkjøle vannet som kommer fra kjølesystemet før du returnerer dem til deres naturlige kilde.

Eksempler på termisk forurensning

Brayton termoelektriske kraftverk (USA). Kilde: Wikimaster97commons

Santa María de Garoña kjernekraftverk

Atomkraftverk produserer elektrisk energi fra nedbrytning av radioaktivt materiale. Dette genererer mye varme, som krever et kjølesystem.

Atomkraftverket Santa María de Garoña (Spania) var et kraftproduksjonsverk av typen BWR (kokende vannreaktor) som ble innviet i 1970. Kjølesystemet brukte 24 kubikkmeter vann per sekund fra elven Ebro.

I følge det opprinnelige prosjektet, ville avløpsvannet som ble returnert til elven ikke overstige 3 ºC med hensyn til elvets temperatur. I 2011 fant en Greenpeace-rapport, bekreftet av et uavhengig miljøfirma, mye høyere temperaturøkninger.

Vannet i søleområdet nådde 24 ºC (6,6 til 7 ºC naturlig elvevann). Deretter, fire kilometer nedstrøms for sølområdet, overskred den 21 ºC. Anlegget opphørte driften 16. desember 2012.

Klimaanlegg i Madrid (Spania)

I byer er det flere og flere klimaanlegg for å redusere omgivelsestemperaturen i den varme årstiden. Disse enhetene fungerer ved å trekke ut varm luft fra innsiden og spre den utenfor.

De er generelt lite effektive, så de diffunderer enda mer varme ute enn de trekker fra innsiden. Disse systemene er derfor en relevant kilde til termisk forurensning.

I Madrid øker settet med klimaanlegg som er til stede i byen omgivelsestemperaturen med opptil 1,5 eller 2 ºC.

Et positivt eksempel: margarinproduksjonsanlegg i Peru

Margarin er en erstatning for smør oppnådd ved hydrogenering av vegetabilske oljer. Hydrogenering krever mettende vegetabilsk olje med hydrogen ved høye temperaturer og trykk.

Denne prosessen krever et vannbasert kjølesystem for å fange opp den produserte spillvarmen. Vann tar opp varme og hever temperaturen, og blir deretter returnert til miljøet.

I et peruansk margarinproduserende selskap forårsaket en strøm av varmt vann (35 ºC) termisk forurensning i havet. For å motvirke denne effekten implementerte selskapet et kraftvarmeanlegg basert på en lukket kjølekrets.

Gjennom dette systemet var det mulig å gjenbruke det varme vannet for å forvarme vannet som kommer inn i kjelen. På denne måten ble vann og energi spart og strømmen av varmt vann til sjøen ble redusert.

referanser

1. Burkart K, Schneider A, Breitner S, Khan MH, Krämer A og Endlicher W (2011). Effekten av atmosfæriske termiske forhold og urban termisk forurensning på all-årsaken og hjerte-kar-dødelighet i Bangladesh. Miljøforurensning 159: 2035–2043.
2. Coutant CC og Brook AJ (1970). Biologiske aspekter ved termisk forurensning I. Effekter på forringelse og utslippskanal ∗. CRC Kritiske vurderinger i miljøkontroll 1: 341–381.
3. Davidson B og Bradshaw RW (1967). Termisk forurensning av vannsystemer. Miljøvitenskap og teknologi 1: 618–630.
4. Dingman SL, Weeks WF og Yen YC (1968). Effektene av termisk forurensning på forholdene ved elv. Vannressursforskning 4: 349–362.
5. Galindo RJG (1988). Forurensning i kystøkosystemer, en økologisk tilnærming. Autonome universitetet i Sinaloa, Mexico. 58 s.
6. Indus3Es Project. (Sett 12. august 2019). indus3es.eu
7. Nordell B (2003). Termisk forurensning forårsaker global oppvarming. Global and Planetetary Change 38: 305–12.