热污染的原因、影响和缓解措施
人们越来越担心热污染会破坏自然系统。
热污染是指自然水体温度的快速变化。这种污染通常是由工业设施或其他人类活动的加热排放造成的。热污染可导致自然系统的破坏和受影响生物的压力、疾病甚至死亡。
热污染的原因
自然现象，如野火、火山和水下热喷口会造成热污染。然而，它更经常是工业过程或设施使用大量的水从自然来源和释放加热废水的结果。
发电厂及工业设施
以煤、天然气、核能、生物质和其他废物为燃料的热电厂是热污染的重要原因。发电厂通常建在河流、湖泊或海洋旁边，这些地方能提供稳定的水源。它被转化为蒸汽，驱动涡轮机发电。水也被用来冷却机器，使机器变得非常热。水会吸收热量，而那些没有蒸发掉的热量通常会被排放回它的源头。
除了发电厂，其他工业设施，如炼油厂、纸浆和造纸厂、化工厂和钢铁厂也会造成热污染。他们还用水来冷却机器，并在高温下排水。
这种从湖泊、海洋或河流中吸收水用于工业目的，然后将加热的水释放回源头的过程被称为一次性冷却。长期以来，人们都知道它会对水生和海洋环境产生不利影响。由于一次性冷却，被困在进水口防护网上的鱼和鱼苗会被杀死，栖息地也会因排放更温暖、通常是被污染的水而改变。
海水淡化厂
海水淡化厂也利用一次冷却。在海水淡化过程中，有一半以上的海水会以废水的形式重新排入海洋，通常是在温度升高的情况下。
在世界上的一些地方，海水淡化厂聚集在一起，将大量加热的含盐废水倾倒到浅海地区。这可以显著提高海水的温度和盐度。
废水，侵蚀和森林砍伐
并不是所有的废水在排入水体之前都得到了处理。未经处理的污水、城市雨水和农业径流会对附近的水源造成热污染，因为这些径流通常比它们流入的溪流、湖泊或海洋的温度更高。
人类土地利用的变化也会造成热污染。为采伐木材或为种植庄稼和放牧牲畜而砍伐森林，会引起河流和小溪边的侵蚀，从而导致更宽、更浅的河床更容易变暖。此外，清除湖岸和河岸上的树木和植被会造成更多的阳光照射，导致海水变暖。
热污染的影响
当热量迅速进入水源时，它会产生直接和间接的环境影响。水生生物可以对水温的微小变化高度敏感。有些无法应对，承受压力，疾病，甚至死亡。当鱼类和其他生物的数量下降时，可能会在整个生态系统中引发连锁反应。
热污染也会改变氧气水平。水温升高导致含氧量下降，影响了水生生物温暖的海水促进藻类的生长，藻类吸收阳光，导致进一步变暖。如果排放的水含有大量的营养物质，就像农业径流和未经处理的污水一样，这些影响往往会加剧。温度升高会增加水生生物对这些废水中存在的化学物质(如氨、重金属和农药)的脆弱性。热污染和营养负荷一起会造成缺氧的“死区”，氧含量非常低。
热污染的例子
在2016年全球河流热污染分析中，密西西比河位居榜首。河中62%的热排放来自燃煤发电厂，28%来自核能发电。其他热污染源包括农业径流和废水。欧洲的莱茵河也受到了发电厂排放的重大影响，尤其是核电站的排放。
面对干旱和气候变化，缺水国家，尤其是中东国家，已将海水淡化作为加强水安全的一种手段。2020年，一项对以色列地中海沿岸阿什凯隆和哈德拉海水淡化厂的研究发现，将冷却水混合稀释含盐废水，产生的加热羽流比自然海水温度高25%，给海底附近的当地底栖生物带来压力。
在加州最后一个正在运行的核电站，圣路易斯奥比斯波附近的迪亚波罗峡谷，反对者长期以来一直担心该核电站每天向海洋排放数百万加仑加热海水对生态系统的影响。2021年，拥有迪亚波罗峡谷的公用事业公司PG&E就违反限制热污染许可证的问题与该州达成了590万美元的和解协议。
减轻热污染
暗黑峡谷核电站出现在背景中。
热污染是一个越来越令人担忧的问题，特别是随着气候变化加剧了发电厂、工业、农业和其他人类来源的水温上升。截至2013年，美国约三分之一的发电量来自使用一次性冷却的发电厂。这是老式发电设施的典型情况。
2016年的一项研究发现，全球淡水热排放的一半来自20世纪70年代和80年代的核电站和燃煤电厂。一些使用一次性冷却的老旧电厂正在关闭，因为设备老化，对空气和水污染、水消耗和热排放的限制越来越多，降低了盈利能力，增加了负债。
在美国，热污染受联邦《清洁水法》监管，该法案要求各州对发电厂的热排放设限，以保护水生生物和野生动物。发电厂必须达到排放温度标准，才能有资格获得许可证，或者证明排放温度对环境没有不利影响。然而，这并不总是发生在实践中。
现在已经不再使用一次性冷却了，这不仅是因为热污染，还因为用水密集型过程给水生生物和海洋生物带来的整体压力，以及日益稀缺的水资源。2010年，加州颁布了一项规定，逐步淘汰使用海水的沿海发电厂的一次性冷却。
现有的和新兴的技术为减轻发电厂和其他工业来源的热污染提供了其他手段。这些措施包括减少此类设施释放的水量，并将加热废水用于其他目的，如脱盐，以减少排放。
