آثار التلوث الحراري على البيئة

ما المقصود بالتلوث الحراري؟

يحدث التلوث الحراري عندما تأخذ صناعة أو منظمة أخرى من صنع الإنسان الماء من مصدر طبيعي وتقوم إما بتبريده أو تسخينه، ثم يقومون بإخراج تلك المياه مرة أخرى إلى الموارد الطبيعية مما يغير مستويات الأكسجين ويمكن أن يكون له آثار كارثية على النظم البيئية والمجتمعات المحلية.
يُعرَّف التلوث الحراري على أنه: زيادة أو نقصان مفاجئ في درجة حرارة جسم طبيعي من الماء؛ قد يكون محيطًا أو بحيرة أو نهرًا أو بركة بسبب التأثير البشري، يحدث هذا عادة عندما يأخذ النبات أو المرفق المياه من مورد طبيعي ويعيدها مع درجة حرارة متغيرة، عادة تستخدم هذه المرافق كطريقة تبريد لآلاتهم أو للمساعدة في إنتاج منتجاتهم بشكل أفضل، غالبًا ما تكون النباتات التي تنتج منتجات مختلفة أو مرافق مياه الصرف الصحي هي السبب في هذا النزوح الهائل للتلوث الحراري، فمن أجل السيطرة على التلوث الحراري والحفاظ عليه بشكل صحيح اتخذ البشر والحكومات العديد من الخطوات؛ لإدارة كيفية استخدام النباتات للمياه بشكل فعال، ومع ذلك لا تزال الآثار مستمرة حتى اليوم.
قد تؤدي التصريفات الساخنة في مجرى مائي أو بحيرة إلى تغيير بيئة نظام المياه بشكل كبير، على الرغم من أن التدفئة الموضعية يمكن أن يكون لها آثار مفيدة مثل تحرير الموانئ من الجليد، إلا أن الآثار البيئية تكون ضارة بشكل عام، إذ تقلل النفايات السائلة الساخنة من قابلية ذوبان الأكسجين في الماء؛ لأن ذوبان الغاز في الماء يتناسب عكسًا مع درجة الحرارة مما يقلل من كمية الأكسجين المذاب المتاح للأنواع الهوائية (المعتمدة على الأكسجين)، تزيد الحرارة أيضًا من معدل التمثيل الغذائي للكائنات المائية (ما لم ترتفع درجة حرارة الماء وتقتل الكائن الحي) مما يقلل أيضًا من كمية الأكسجين المذاب بسبب زيادة التنفس.
إن إطلاق الماء الساخن في المسطحات المائية من محطات الطاقة الحرارية له تأثير ضار على الحياة المائية، حيث يقلل من نشاط المحللات الهوائية، بسبب استنفاد الأكسجين وارتفاع درجة الحرارة، فإذا كان هناك انخفاض في تحلل المواد العضوية فإن توافر العناصر الغذائية في المسطحات المائية معرض للخطر، تظهر النباتات المائية انخفاض معدل التمثيل الضوئي بسبب تثبيط نشاط الإنزيم مع زيادة درجة الحرارة، تنخفض الإنتاجية الأولية وتنوع أنواع النباتات المائية؛ بسبب ارتفاع درجة حرارة المسطحات المائية نتيجة التلوث الحراري، وهكذا عندما تفتح أو تغلق محطة توليد الطاقة لأول مرة لإصلاحها أو لأسباب أخرى، حيث يمكن قتل الأسماك والكائنات الحية الأخرى التي تتكيف مع درجة حرارة معينة؛ بسبب التغير المفاجئ في درجة حرارة الماء.
وبالتالي فإن التغيرات في درجة حرارة الماء تؤثر سلبًا على جودة المياه والنباتات المائية، حيث يحدث معظم التلوث الحراري في المياه؛ بسبب الأنشطة البشرية، فبعض المصادر الهامة للتلوث الحراري هي الطاقة النووية ومحطات الطاقة الكهربائية ومصافي النفط الخام ومصانع صهر الفولاذ ومصنع لتوليد الطاقة من الفحم الحجري والعديد من الصناعات التي تطلق كمية كبيرة من الحرارة إلى المسطحات المائية، مما يؤدي إلى التغيير في المواد الفيزيائية والكيميائية والخصائص البيولوجية للكتل المائية المستقبلة، كما ان ارتفاع درجة الحرارة يقلل محتوى الأكسجين من الماء، حيث يزعج الدورات التناسلية ومعدلات التنفس والجهاز الهضمي والتغيرات الفسيولوجية الأخرى مما يسبب صعوبات للحياة المائية.

ما هي آثار التلوث الحراري على البيئة؟

لا يمكن الحفاظ على المياه العادمة بشكل صحيح ولن يكون لدينا صناعات يمكنها إنتاج السلع التي نحتاجها وهكذا، ومع ذلك فإن آثار التلوث الحراري على النظم البيئية تفوق بشكل كبير الفوائد التي تتمتع بها الصناعات من خلال المشاركة في القانون، فيما يلي بعض آثار التلوث الحراري واثرها على البيئة:

• انخفاض مستويات DO (الأكسجين المذاب): تقلل درجة الحرارة الدافئة من مستويات الأكسجين المذاب في الماء، حيث يحتوي الماء الدافئ على كمية أقل من الأكسجين من الماء البارد، يمكن أن يؤدي الانخفاض في DO إلى حدوث اختناق للنباتات والحيوانات مثل الأسماك والبرمائيات والتي قد تؤدي إلى ظروف لا هوائية، يسمح الماء الدافئ للطحالب بالازدهار على سطح الماء، وعلى المدى الطويل يمكن أن تؤدي الطحالب المتزايدة إلى تقليل مستويات الأكسجين في الماء.
  
• زيادة السموم: مع التدفق المستمر لتفريغ درجات الحرارة العالية من الصناعات هناك زيادة كبيرة في السموم التي يتم ارتجاعها في الجسم الطبيعي للمياه، قد تحتوي هذه السموم على مواد كيميائية أو إشعاعية قد يكون لها تأثير شديد على البيئة المحلية وتجعلها عرضة للأمراض المختلفة.
  
• فقدان التنوع البيولوجي: قد يسبب الانبعاث في النشاط البيولوجي في الماء خسارة كبيرة في التنوع البيولوجي، قد تتسبب التغيرات في البيئة في تحويل بعض أنواع الكائنات الحية قاعدتها إلى مكان آخر بينما قد يكون هناك عدد كبير من الأنواع التي قد تتحول بسبب المياه الدافئة، وقد يكون للكائنات الحية التي يمكن أن تتكيف بسهولة ميزة على الكائنات الحية التي لا تستخدم لدرجات الحرارة الأكثر دفئًا.
  
• الأثر البيئي: يمكن أن تؤدي الصدمة الحرارية المفاجئة إلى القتل الجماعي للأسماك أو الحشرات أو النباتات أو البرمائيات، قد يكون الماء الساخن أكثر ملائمة لبعض الأنواع، في حين أنه قد يكون مميتًا للأنواع الأخرى، تزيد درجة حرارة الماء الصغيرة من مستوى النشاط، في حين أن ارتفاع درجة الحرارة يقلل من مستوى النشاط.
  العديد من الأنواع المائية حساسة للتغيرات الصغيرة في درجة الحرارة مثل درجة مئوية واحدة يمكن أن تسبب تغيرات كبيرة في التمثيل الغذائي للكائنات الحية وغيرها من تأثيرات البيولوجية الخلوية الضارة.
  
• يؤثر على النظم الإنجابية: يمكن أن يحدث توقف كبير في تكاثر الحياة البرية البحرية (على الرغم من أن هذا قد يكون صحيحًا، حيث يمكن أن يحدث التكاثر بين الأسماك، ولكن احتمال حدوث عيوب في الأطفال حديثي الولادة أعلى بكثير)، إذ يحدث هذا بسبب زيادة درجات الحرارة، حيث يمكن أن يحدث التكاثر في نطاق معين من درجات الحرارة ويمكن أن تؤدي درجة الحرارة المفرطة إلى إفراز بويضات غير ناضجة أو يمكن أن تمنع التطور الطبيعي لمجموعات معينة.
  
• يزيد من معدل التمثيل الغذائي: يزيد التلوث الحراري من معدل التمثيل الغذائي للكائنات الحية، مع زيادة نشاط الإنزيم الذي يتسبب في استهلاك الكائنات الحية لكمية غذاء أكثر مما هو مطلوب عادةً إذا لم تتغير بيئتها، حيث أنه يعطل استقرار السلسلة الغذائية ويغير توازن تكوين الأنواع.
  
• الهجرة: يمكن أن يتسبب الماء الدافئ أيضًا في هجرة أنواع معينة من الكائنات الحية إلى بيئة مناسبة تلبي متطلبات البقاء، حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى فقدان تلك الأنواع التي تعتمد عليها في غذائها اليومي بحيث تنقطع سلسلة الغذاء الخاصة بها في المستقبل، تم اقتراح عدد من الطرق وتطويرها لتحويل النفايات السائلة الحرارية من محطات توليد الطاقة إلى موارد حرارية مفيدة لزيادة الفوائد.
  

حلول مشكلة التلوث الحراري في المسطحات المائية:

• برك التبريد: إن أحواض التبريد أو الخزانات هي أبسط طرق التحكم في التصريفات الحرارية، ففي أحواض التبريد تعمل المخلفات السائلة الساخنة على سطح الماء على زيادة تبديد الحرارة إلى الغلاف الجوي وتقليل مساحة وحجم المياه، هذه هي الطريقة الأبسط والأرخص التي تبرد الماء إلى درجة حرارة منخفضة إلى حد كبير، ومع ذلك فإن الطريقة وحدها أقل جاذبية وكذلك غير فعالة من حيث ملامسة الهواء والماء.
  
• أبراج التبريد: بعد استخدام المياه من مصادر المياه لأغراض التبريد يتم إعادتها لاحقًا إلى الجسم المائي بعد المرور عبر المكثف والذي يطلق عليه عملية التبريد، لذلك تم تصميم أبراج التبريد للتحكم في درجة حرارة الماء لجعل عملية التبريد أكثر فعالية، تستخدم أبراج التبريد بشكل أساسي لتبديد الحرارة المفقودة المستردة للتخلص من مشاكل التلوث الحراري.
  
• إعادة تدوير المياه: يمكن إعادة تدوير المياه المعالجة صناعياً للاستخدام المنزلي أو التدفئة الصناعية، بحيث يمكن التخفيف من مشكلة التلوث الحراري.
  
• بحيرة اصطناعية: البحيرات الاصطناعية هي مسطحات مائية من صنع الإنسان تقدم بديلًا ممكنًا، حيث يمكن تصريف النفايات السائلة الساخنة في البحيرة في أحد طرفيها ويمكن سحب المياه من الطرف الآخر لأغراض التبريد، يتم تبديد الحرارة في نهاية المطاف من خلال التبخر ومع ذلك يجب تجديد هذه البحيرات بشكل مستمر.