Na jakość wody ma wpływ wiele czynników. Rosnącym problemem na całym świecie jest zanieczyszczenie termiczne. Postępujący wzrost średniej temperatury wód potwierdzają liczne badania naukowe. Zanieczyszczenie termiczne dotyka zarówno wielkie oceany, jak i niewielkie rzeki w Polsce. Główną przyczyną wzrostu temperatury wód jest człowiek. Jaki wpływ ma zanieczyszczenie termiczne na ekosystemy wodne? Czy zagraża człowiekowi?
Co to jest zanieczyszczenie termiczne?
Zanieczyszczenie termiczne to wzrost lub obniżenie temperatury wód, które powodują niekorzystne zmiany warunków środowiskowych. Pojęcie to stosuje się przede wszystkim w kontekście wody, ale bywa również wykorzystywane w odniesieniu do powietrza (np. miejskie wyspy ciepła).
Zanieczyszczenie termiczne spowodowane jest działalnością człowieka. Polega na gwałtownej zmianie temperatury wód w rzekach, jeziorach czy morzach. Skutki widoczne są przede wszystkim w ekosystemach wodnych. W ostatnich latach problem ten dotyka także człowieka, dlatego podejmowane są próby ograniczenia zanieczyszczenia termicznego wód.
Przyczyny zanieczyszczenia termicznego
Główną przyczyną zanieczyszczenia termicznego wód na całym świecie są elektrownie, zarówno atomowe, jak i te na gaz czy węgiel. Proces przetwarzania energii generuje ogromne ilości ciepła. Elektrownie od lat chłodzą maszyny i reaktory w zbiornikach wodnych. Woda po takim chłodzeniu może być cieplejsza o nawet 10°C, jednak jest z powrotem kierowana do środowiska naturalnego. Zakłady przemysłowe (rafinerie, stalownie, papiernie, huty) również wykorzystują wodę ze zbiorników wodnych do chłodzenia maszyn.
Kolejnym źródłem zanieczyszczenia termicznego są miasta. W czasie ekstremalnych upałów woda deszczowa, spływająca z dachów czy ulic gromadzi w sobie ciepło i wraca do kanalizacji z wyższą temperaturą.
Za zwiększanie temperatury w zbiornikach wodnych odpowiada również usuwanie roślinności nad brzegami oraz wylesianie (szczególnie lasów łęgowych) i nieodpowiedzialna polityka rolna. Prowadzi to do zmniejszenia zacienienia wód oraz erozji gleby, w wyniku której brzegi się zapadają, a koryta stają się płytsze.
Kolejnym niebezpiecznym źródłem ciepła są zakłady odsalania wody morskiej. Odrzut (zagęszczona, ciepła solanka) wyrzucana jest z powrotem do morza.
Z kolei zimna woda do zbiorników wodnych kierowana jest przy zaporach wodnych. Stworzone przez człowieka zbiorniki gromadzą ogromne ilości wody, która układa się warstwami – ta na dnie najzimniejsza. Systemy hydrotechniczne konstruowane są głównie tak, że lodowata woda z dna wypuszczana jest do rzek i kanałów.
Naukowcy prognozują, że zmiana klimatu będzie pogłębiać wzrost temperatury wód. Taką tendencję można już zaobserwować w Europie, Ameryce Północnej czy w Azji.
Skutki zanieczyszczenia termicznego wód
Już nawet niewielka zmiana temperatury wody wpływa na czynności fizjologiczne czy metabolizm ryb, płazów i innych organizmów wodnych. Ponadto cieplejsze wody sprawiają, że gatunki inwazyjne mają idealne warunki do bytowania i zaczynają wypierać rodzime zwierzęta czy rośliny. Zanieczyszczenie termiczne wód może prowadzić do wymarcia niektórych gatunków.
Zanieczyszczenie termiczne wód jest zagrożeniem także dla człowieka. Może mieć negatywne skutki dla zdrowia, a w skrajnych przypadkach nawet życia ludzi.
Zanieczyszczenie termiczne wód – wpływ na ekosystem wodny
Zmiany temperatury wód mają bezpośredni wpływ przede wszystkim na organizmy zmiennocieplne, takie jak ryby i bezkręgowce wodne. Organizmy te funkcjonują w określonych zakresach temperatur. Wiele zwierząt, przy nagłej zmianie temperatury, zaczyna chorować i przestaje rozmnażać się, przez co dany gatunek może wyginąć. Z ocieplenia się wód korzystają głównie gatunki obce inwazyjne.
Cieplejsza woda wzmaga metabolizm u zwierząt. Organizmy potrzebują więcej pokarmu niż w chłodniejszych warunkach. Prowadzi to m.in. do konkurencji, a nawet niedoboru pożywienia.
Wzrost temperatury wody w rzece lub jeziorze sprawia, że tylko niewielka ilość tlenu ulega rozpuszczeniu, w wyniku czego pierwiastka tego jest mniej. Negatywnie wpływa to na życie ryb, płazów, a nawet roślin wodnych.
Zwierzęta dostosowują się do zmian warunków środowiska na drodze adaptacji. Zdolność do aklimatyzacji termicznej jest zależna od środowiska. Zwierzęta żyjące w rzekach o długoletnich i stabilnych reżimach termicznych mogą mieć mniejszą zdolność aklimatyzacji do zmiennych warunków niż zwierzęta żyjące w środowisku bardziej dynamicznym. Wraz ze wzrostem temperatury wód następują często migracje zwierząt ku chłodniejszym obszarom.
Podwyższona temperatura wody pobudza też wzrost wielu roślin i wpływa na równowagę mikrobiologiczną w zbiornikach. Ponadto ciepła woda zwracana do ekosystemów dodatkowo zawiera duże ilości składników odżywczych dochodzi do rozwoju glonów i eutrofizacji.
Zmiany temperatury wód mogą również oddziaływać na fenologię (czas wydarzeń życiowych) organizmów. Ten czynnik wpływa na reprodukcję ryb, w tym na rozwój gamet, zapłodnienie i wylęganie się larw. Ocieplania się wód sprawia, że tarło prawdopodobnie będzie odbywało się wcześniej, a rozwój zarodków będzie szybszy. Ponadto stres cieplny może wpłynąć na fenologię owadów wodnych, ponieważ osobniki szybciej osiągają dojrzałość. Zmiany w fenologii niektórych gatunków prowadzą do desynchronizacji procesów, zakłócania dostępności bazy pokarmowej i dostępności siedlisk.
Czy zanieczyszczenie termiczne zagraża człowiekowi?
Zanieczyszczenie termiczne może mieć negatywne skutki również dla zdrowia człowieka. Zmiana temperatury sprzyja toksycznym zakwitom glonów, a tym samym eutrofizacji. Poważniejszym skutkiem jest szybszy rozwój patogenów chorobotwórczych – w rezultacie może dojść nawet do epidemii.
Wzrost temperatury wody sprzyja namnażaniu się m.in. pałeczki salmonelli, powodujących biegunkę, pałeczek Campylobacter, krętków leptospirozy czy nawet przecinkowców cholery.
Temperatura może wpływać na toksyczność substancji zanieczyszczających, na przykład amoniaku, pestycydów czy węglowodorów poliaromatycznych WWA. Warto wiedzieć, że w cieplejszej wodzie szybciej ulegają degradacji niektóre pestycydy.
Czy można zapobiec zanieczyszczeniu termicznemu?
Niektóre kraje i międzynarodowe organizacje zaczęły uwzględniać zanieczyszczenie termiczne wód w swoich aktach prawnych i strategiach środowiskowych. W USA obowiązują już np. limity temperaturowe dla wód odpadowych z elektrowni.
Coraz więcej przedsiębiorstw rezygnuje z chłodzenia maszyn w rzekach. Korzystają z zamkniętego obiegu wody – rozwiązanie to pozwala także zredukować stres środowiskowy związany z suszą.
W ramach działań inwestuje się również w wieże chłodzące, które uwalniają ciepło z wody bezpośrednio do powietrza czy specjalnych chłodzących zbiorników, gdzie woda stygnie przed powrotem do środowiska naturalnego.
Zdaniem wielu ekspertów kluczowym działaniem w kierunku redukcji zanieczyszczenia termalnego jest transformacja energetyczna. Energia odnawialna z wiatru czy słońca nie wiąże się z ogrzewaniem większych ilości wody i nie zagraża ekosystemom wodnym.
Źródła:
- Marszelewski W., Jokiel P., Pius B., Tomalski P. 2022. River thermal seasons in the Central European Plain and their changes during climate warming. Journal of Hydrology, 610, 127945.
- Johnson M.F., Albertson L.K., Algar A.C., et al. 2024. Rising water temperature in rivers: Ecological impacts and future resilience. WIREs Water, e1724.
- Daufresne M., Roger M.C., Capra H., Lamouroux N. 2004. Long-term changes within the invertebrate and fish communities of the upper Rhône River: Effects of climatic factors. Global Change Biology, 10, 124–140.
