Определение и содержание терминов «тепловое загрязнение», «температурное воздействие», «холодовое загрязнение»
Техногенез окружающей среды нередко сопровождается непреднамеренным рассеянием в ней или целенаправленным отводом в нее тепловой энергии. Примером, сопутствующего подогрева среды является повышение температуры в центральных частях крупных городов. Целенаправленный отвод избыточного тепла, возникающего в ходе технологических процессов, осуществляется, главным образом, путем организации специальных водоемов-охладителей при атомных и тепловых электростанциях. Все эти случаи искусственного повышения температуры окружающей среды обозначаются термином «тепловое загрязнение». Но загрязнение окружающей среды, в какой бы форме оно не происходило, подразумевает ухудшение ее качества и негативное воздействие на организмы. В отличие от этого, повышение температуры среды в регионах с холодным и умеренным климатом часто оказывает позитивное воздействие на организмы. Для обозначения этой «мягкой» формы теплового загрязнения предлагался специальный термин – «калефакция» (нагревание). Однако это воздействие, дающее кратковременный позитивный эффект на уровне отдельных биологических объектов, может приводить к значимым негативным последствиям для биотических сообществ в длительной перспективе, например, в результате развития процессов термического эвтрофирования и термотехногенной стратификации. Таким образом, для того чтобы всесторонне оценить влияние искусственного подогрева на окружающую среду необходимо отдельно рассматривать воздействие изменения температуры среды на физиологическое состояние организмов («температурное воздействие») и влияние данного фактора на состояние экосистемы или природно-технической системы.
Благоприятное существование любого организма возможно только в определенном диапазоне температуры среды (определяемом его экологической валентностью по отношению к данному фактору). Существует не только верхний порог, по достижению которого температурное воздействие на организм приобретает экстремальный характер, но и нижний. Некоторые виды человеческой деятельности могут приводить к резкому понижению температуры среды, что оказывает на обитающие в ней организмы не менее негативное воздействие, чем экстремальный подогрев. Так, неоднократно наблюдались случаи, когда резкое снижение уровня подогрева вод на водоемах-охладителях АЭС в зимний период вызывало массовую гибель их ихтиофауны, главным образом, теплолюбивых акклиматизантов. Аналогичные случаи отмечаются и при искусственном подъеме в прогретые поверхностные слои водоемов холодных вод из их глубоких слоев (искусственный апвеллинг). Для обозначения искусственного понижения температуры окружающей среды, оказывающей негативное воздействие на живые организмы, был предложен термин «холодное термальное загрязнение» или «холодовое загрязнение».
Виды негативного температурного воздействия на организмы
Искусственное изменение температуры среды может оказывать на организмы широкий спектр негативных воздействий (см. раздел Оценка экологической безопасности). В качестве их отдельных видов можно рассматривать:
- прямое экстремальное температурное воздействие – это повышение или понижение температуры среды, вызывающее ухудшение физиологического состояния организмов, но не приводящее к их гибели;
- прямое сублетальное температурное воздействие, вызывающие гибель определенной части (более 25%) организмов;
- прямое летальное температурное воздействие, вызывающее 100%-ную гибель организмов;
- опосредованное негативное температурное воздействие на организмы включает всю совокупность явлений, когда массовая гибель или значительное ухудшение физиологического состояния организмов (снижение темпов роста, плодовитости и т.п.), являются последствиями искусственного изменение температуры среды.
Их примером может служить сдвиг фенологических фаз развития организмов в термофицированной среде. Так, в водоемах-охладителях АЭС и ТЭС, подогрев воды провоцирует более ранее развитие водных личинок насекомых и их вылет в воздушную среду с условиями, исключающими их выживание. Сюда же можно отнести явления, так называемых, «термотехногенной стратификации» и «термотехногенной меромиксии», при которых искусственный подогрев вод затрудняет или исключает сезонное перемешивание водной толщи и, тем самым, обусловливает развитии заморов в придонных слоях водоемов, сопровождающихся гибелью обитавших в них организмов.
Термическое эвтрофирование
Термическое эвтрофирование – это процесс увеличения трофности водоема вследствие ускорения круговорота биогенных элементов при повышении температуры водной среды (т.е. тепловом загрязнении).
Особенностью данного феномена является то, что в отличие от традиционной формы эвтрофирования (химического эвтрофирования) увеличение продуктивности водных экосистем происходит без загрязнения водного объекта соединениями биогенных элементов (фосфора, азота и др.) из каких-либо внешних источников. По этой причине возможные эффекты термического эвтрофирования при оценке результатов исследований и разработке прогнозов, как правило, не учитываются. Вместе с тем, как свидетельствуют результаты экспериментальных исследований, интенсивность данных процессов может быть достаточно велика.
Парниковый эффект как глобальное тепловое загрязнение среды
Если принять точку зрения, согласно которой основной причиной наблюдающегося глобального потепления является спровоцированный различными видами человеческой деятельности выброс парниковых газов (см. раздел Биотехносфера), то некоторые из его последствий можно квалифицировать как «опосредованное негативное температурное воздействие на организмы». Так, в ряде регионов отмечен сдвиг фенологических фаз развития организмов, имеющий негативные последствия. Наблюдается и увеличение продолжительности периодов стратификации водных объектов. В этой связи, следует вспомнить о том, что в геологическом прошлом Земли, в периоды максимального содержания СО2 в атмосфере (например, в юрский период) значительная часть Мирового океана находилась в состоянии меромиксии. Подобно современному Черному морю, их глубины были заражены сероводородом, что исключало существование на этих участках каких-либо высокоорганизованных форм жизни.
Таким образом, несмотря на то, что тепловому загрязнению при анализе экологических проблем, как правило, уделяется незначительное внимание, данный процесс, а также его косвенные последствия, способны вызвать деградацию окружающей среды, в т.ч. в крупных масштабах.
Дополнительную информацию по различным аспектам проблемы теплового загрязнения и термического эвтрофирования можно получить в опубликованных работах, которые можно скачать бесплатно и без регистрации на нашем сайте:
| 1. | Суздалева А.Л., Безносов В.Н. Экстремальные техногенные воздействия на окружающую среду: классификация и критерии оценки – Доклады Московск. об-ва испытателей природы. Т.36. М.: Изд-во ООО «Графикон-принт». 2005. С.134-136.
Аннотация. Разработана классификация, позволяющая в обобщенной форме оценивать результаты негативных последствий экстремальных негативных воздействий на окружающую среду. В отдельную категорию выделены субэкстремальные воздействия – негативные воздействия, не вызывающие значимых изменений в структуре биологических сообществ. Ключевые слова: негативное воздействие на окружающую среду, субэкстремальные воздействия, массовая гибель организмов. |
файл 1p2.doc |
| 2. | Безносов В.Н., Кучкина М.А., Суздалева А.Л. Исследование процесса термического евтрофирования в водоемах-охладителях АЭС – Водные ресурсы. 2002. Т.29. №5. С.610-615.
Аннотация. Исследованы процессы термического евтрофирования водоемов-охладителей Смоленской и Курской АЭС. Получены данные, характеризующие изменения в воде концентраций неорганических форм азота и фосфатов, происходящие при нагреве воды в системе охлаждения АЭС. Обсуждены различные аспекты воздействия сброса подогретых вод на продукционно-деструкционные процессы. Определены условия, при которых интенсивность термического евтрофирования может существенно возрасти. Ключевые слова: евтрофирование, эвтрофирование, тепловое загрязнение, водоемы-охладители. |
файл 19p2.doc |
| 3. | Безносов В.Н., Суздалева А.Л. Антропогенная гидротермаль: общая характеристика биотопа и возможная роль в климатогенных изменениях водной биоты. – Водные экосистемы и организмы-3. Мат. научной конф. М.:МАКС Пресс, 2001. С.48-50.
Аннотация. Постоянно увеличивающееся количество искусственно термофицированных (подогреваемых) водоемов, позволяет в совокупности рассматривать их как новый биотоп – «антропогенную гидротермаль». Длительное существование технических объектов, являющихся источниками постоянного теплового загрязнения вод, обусловливает необходимость адаптации водных организмов к новым условиям среды. Ключевые слова: тепловое загрязнение, гидротермаль, термотехногенная стратификация, меромиксия. |
файл 19p3.doc |
| 4. | Безносов В.Н., Суздалева А.Л. Понижение температуры поверхностного слоя водоемов как вид термального загрязнения среды – Водные ресурсы. 2001. Т.28. №4. С.438-440.
Аннотация. На основе результатов экспериментов, проведенных на Черном море и Десногорском водохранилище, показано, что искусственное понижение температуры водной среды оказывает на организмы негативное воздействие. Предложено рассматривать эти явления как один из видов термального загрязнения. Ключевые слова: температурное загрязнение, искусственный апвеллинг, техногенное понижение температуры вод. |
файл 19p4.doc |
| 5. | Суздалева А.Л., Горюнова С.В. Техногенез и деградация поверхностных водных объектов. – М.: ИД ЭНЕРГИЯ, 2014. – 456 с. (монография).
Аннотация. Монография посвящена комплексному анализу процессов техногенного преобразования водных объектов и их деградации. Эти вопросы рассматриваются авторами непредвзято и многопланово. В отличие от других работ по данной тематике ее авторы не ограничиваются описанием наблюдаемых процессов. Их основная цель – поиск возможностей предотвратить нежелательные явления. На различных примерах техногенеза пресных и морских водных объектов показано, что единственным реальным путем решения данной проблемы является разработка методов управления этими процессами. Библиография: 344 названий. |