Von Abby Rabinowitz
Während fossile Brennstoffe weithin als Hauptverschmutzungsquelle anerkannt sind, wurde der thermischen Verschmutzung weitaus weniger Aufmerksamkeit gewidmet. Thermische Verschmutzung tritt auf, wenn Wasser, das zur Kühlung von Kraftwerken und Fabriken verwendet wird, bei einer höheren Temperatur in die Umwelt freigesetzt wird. Obwohl dieses Wasser normalerweise sauber ist, verursacht es dennoch erhebliche Umweltprobleme wie Schäden an Wasserlebewesen, gestörte Ökosysteme und Klimawandel.
Was ist thermische Verschmutzung?
Thermische Verschmutzung ist eine Verschmutzung, die durch Hinzufügen von Wärme zu einem Ökosystem verursacht wird, das sich nachteilig auf das Ökosystem auswirkt. Der Bericht des U.S. Geologic Survey über den geschätzten Wasserverbrauch in den Vereinigten Staaten im Jahr 2005 schätzt, dass Kraftwerke und Industrieanlagen täglich etwa 219 Milliarden Gallonen kaltes Wasser aus den umliegenden Ökosystemen entnehmen.
Der Hauptzweck dieses Wassers ist die Kühlung von industriellen Prozessen, die Wärme erzeugen. In den USA werden etwa 75 bis 82 Prozent der thermischen Verschmutzung durch Kraftwerke erzeugt. Andere Quellen der thermischen Verschmutzung können umfassen: ein Kernkraftwerk, Kohlekraftwerk, Industrieabfälle, Erdölraffinerien, Abwasser, Zellstoff- und Papierfabriken, Chemiefabriken, Stahlwerke, Hütten, Wasserkraft und ein Wärmekraftwerk. Das Wasser, das von einem dieser Systeme zurückgeführt wird, kann Temperaturänderungen verursachen und schädliche Auswirkungen auf ein aquatisches Ökosystem sowie auf Wassertiere haben.
Thermische Verschmutzung in den USA
Ab 2013 zogen schätzungsweise 1.260 Einrichtungen in den USA mindestens 2 Millionen Gallonen Kühlwasser pro Tag ab. Im Gegensatz zu einem typischen Kesselsystem, das das gleiche Wasser immer wieder in einem geschlossenen Kreislaufsystem wiederverwendet, verwenden diese Einrichtungen typischerweise „einmal durch“ Kühlsysteme, die Kühlwasser einmal verwenden und es sofort an die Umgebung zurückgeben. Es hat sich gezeigt, dass einmal durchlaufende Kühlsysteme Wasser mit einer durchschnittlichen Temperatur von 10 Grad Celsius wärmer als über der Umgebungswassertemperatur zurückführen! Ab 2014 gibt es allein in den USA über 1.200 Anlagen, die Durchlaufkühlanlagen verwenden, dies ist jedoch auch ein großes globales Problem. Durch das Pumpen dieses warmen Wassers in Ökosysteme erwärmt die thermische Verschmutzung das umgebende Wasser und schädigt die umliegenden Ökosysteme erheblich.
Die Auswirkungen der thermischen Verschmutzung
Über Millionen von Jahren haben sich Ökosysteme an die vielen Veränderungen der Erde angepasst. Diese Veränderungen traten jedoch über lange Zeiträume auf, viel langsamer als das, was gerade als Folge der thermischen Verschmutzung geschieht. Wenn die Wassertemperatur in einem bestimmten Gebiet sogar um einige Grad Celsius ansteigt, kann dies erhebliche Auswirkungen auf das derzeitige aquatische Ökosystem haben.
Die Auswirkungen des thermischen Schocks
Plötzliche Temperaturänderungen können einen thermischen Schock verursachen und Pflanzen, Fische und andere Meerestiere verletzen. Dies liegt daran, dass Abwärme aus dem Kühlprozess in Kraftwerken und Kraftwerken warmes Wasser erzeugt und abgibt, was wiederum den Sauerstoffgehalt senkt, Fische tötet, die Zusammensetzung der Nahrungsketten verändert und die Biodiversität der Ozeanökosysteme verringert. Darüber hinaus verringern höhere Wassertemperaturen die Fähigkeit von Sauerstoff, tiefere Gewässer zu erreichen, was die Wasserqualität für aquatische Arten erheblich verringert. Dies schafft anaerobe Bedingungen, die für Bakterien besser geeignet sind, und verschiebt das Gleichgewicht der Nahrungskette und des gesamten Ökosystems.
Warum ist thermische Verschmutzung schädlich für Ökosysteme?
Warum ist wärmeres Wasser so schädlich für Ökosysteme? Für den Anfang führt eine wärmere Wassertemperatur zu weniger Sauerstoff im Wasser als in kühlerem Wasser. Der Sauerstoffmangel tötet Fische und andere Wasserarten und fördert gleichzeitig anaerobe Bedingungen, die das Gedeihen von Bakterien ermöglichen.
Ein Paradebeispiel für dieses Phänomen gibt es im Golf von Mexiko, wo Einleitungen aus nahe gelegenen Flüssen eine hypoxische „tote Zone“ geschaffen haben, die auf 6.334 Quadratmeilen oder mehr als 4 Millionen Hektar angewachsen ist, die jetzt von Fischen unbewohnbar sind. Schätzungsweise 79 Milliarden Fische und andere Meerestiere werden jedes Jahr allein in kalifornischen Gewässern infolge thermischer Verschmutzung getötet! Diese erschreckend hohe Zahl zeugt von den schädlichen Auswirkungen der thermischen Verschmutzung in nur einem Ökosystem.
Regulierungsrahmen für thermische Verschmutzung
Die thermische Verschmutzung fällt unter die Schirmherrschaft des Clean Water Act, der 1948 erlassen und 1972 erweitert wurde. Abschnitt 316 (a) regelt Verschmutzungsquellen mit thermischen Einleitungen und ermächtigt die US-Umweltschutzbehörde (EPA), thermische Einleitungen durch die Genehmigungsbehörde National Pollutant Discharge Elimination System (NPDES) zu regulieren.
Die EPA wiederum hat die Genehmigungsbehörde an 46 Staaten delegiert. Der Prozess erfordert, dass Kraftwerke und Fabriken Entladungsgenehmigungen beantragen und Abweichungen erhalten, wenn die vorgeschlagenen Entladungsmengen die gesetzlichen Werte überschreiten. Wichtig ist, dass Abschnitt 316 (a) des Clean Water Act es Anlagen ohne Varianzgenehmigungen verbietet, die Flusstemperaturen über die Grenzwerte hinaus zu erhöhen, soweit die Stromerzeugung möglicherweise eingeschränkt werden muss.
Rechtsrahmen für die thermische Verschmutzung in der Praxis
Warum gibt es ein solches Problem, wenn es bereits einen Regulierungsprozess gibt? Theoretisch sind Pflanzen verpflichtet, detaillierte unterstützende Informationen vorzulegen, um nachzuweisen, dass die vorgeschlagenen thermischen Entladungen die Umwelt und die biologische Vielfalt nicht beeinträchtigen, und die Regulierungsbehörden sollen Abweichungen nur unter umweltverträglichen Bedingungen bereitstellen. Leider, wie in einem 2013 Office of the Inspector General Audit der Environmental Protection Agency (EPA) berichtet, wurden viele Genehmigungen aufgrund mangelnder Aufsicht erteilt. Beispielsweise enthielten 55% der im Rahmen dieser Studie überprüften Genehmigungen keine detaillierten Begründungen für die Entscheidung eines Staates, eine Abweichung zu genehmigen. Außerdem wurden einige Abweichungen auf der Grundlage gewährt, dass Einrichtungen Daten über Umweltauswirkungen sammeln würden, anstatt von ihnen die Installation der besten verfügbaren Technologie zu verlangen.
Lösungen zur thermischen Verschmutzung
Die klarste Lösung besteht darin, die Rückführung von wärmerem Wasser in Ökosysteme zu stoppen.
Aber wie?
Ein naheliegender Schritt besteht darin, Kraftwerke und Fabriken anzuweisen, das Kühlwasser wieder auf seine ursprüngliche Temperatur zu bringen. Ein Aspirationsschritt wäre, das erhitzte Wasser zu nutzen, um andere vorteilhafte Prozesse wie das Erhitzen zu fördern. Leider sind diese zusätzlichen Schritte kostspielig und würden zusätzliche Kosten für neue Anlagen und umständliche Nachrüstungen bestehender Anlagen mit sich bringen. Solche Änderungen erfordern regulatorische Voraussicht und Intervention.
Durchsetzung von Vorschriften zur Verhinderung thermischer Verschmutzung
In einem ersten Schritt muss die EPA ihren Teil zur Durchsetzung bestehender Vorschriften beitragen. Wir brauchen eine strengere Durchsetzung aller neuen Genehmigungs- und Abweichungsanträge, um sicherzustellen, dass neue Projekte den bestehenden Standards entsprechen.
Zweitens sollte die EPA bestehende Genehmigungen, die möglicherweise mangelhaft sind, erneut prüfen und sofortige Verbesserungen vorschreiben.
Drittens sollten wir prüfen, ob die bestehenden Vorschriften streng genug sind. Zum Beispiel haben in den USA viele Staaten Vorschriften, dass die Kühlwasseraustrittstemperatur nicht mehr als 30 ° C-40 ° C betragen darf.
Sensibilisierung für die thermische Verschmutzung
Schließlich müssen wir die Botschaft über die thermische Entladung bekannt machen, um ein Bewusstsein zu erreichen, das fossilen Brennstoffen ähnelt, was wiederum dazu beitragen wird, wichtige und notwendige Veränderungen herbeizuführen.
Temperatur und thermische Verschmutzung
Die Änderung der Wassertemperatur scheint im Vergleich zur Wasserverschmutzung kein bedeutendes Problem zu sein, aber wie dieser Blogbeitrag deutlich gemacht hat, ist die thermische Verschmutzung ein wichtiges Thema, das behandelt werden muss, um unsere Gewässer und die darin lebenden Wasserorganismen zu schützen.
Im Judentum gibt es Gesetze über das Erhitzen von Wasser am Sabbat. Diese Gesetze sensibilisieren uns für das Bewusstsein, dass das Erhitzen von Wasser ein grundlegender Bestandteil unseres Lebens ist, und doch ist es auch extrem mächtig. Viele von uns kennen jemanden, der durch Verbrühen von heißem Wasser geschädigt wurde, oder vielleicht ist es uns sogar passiert. Religiöse Erinnerungen an die Macht und Verantwortung der Erwärmung von Wasser in unserem persönlichen Leben können dazu beitragen, die Bedeutung der Überwachung seiner Regulierung im industriellen Maßstab zu verstärken.
Mögen wir den Segen des warmen Wassers erkennen und wachsam darauf achten, dass die thermische Verschmutzung unsere wertvollen Ökosysteme nicht schädigt.