Ô nhiễm nhiệt là một vấn đề môi trường nghiêm trọng đang ngày càng được quan tâm do ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng nước, hệ sinh thái thủy sinh và sức khỏe con người. Bài viết này sẽ giúp độc giả hiểu rõ hơn về ô nhiễm nhiệt là gì, nguyên nhân gây ra, những hậu quả nghiêm trọng, cũng như các giải pháp kiểm soát hiện đại, trong đó có ứng dụng năng lượng mặt trời của DAT Group. Nếu đang tìm kiếm giải pháp cải thiện môi trường sống và góp phần bảo vệ hành tinh, đừng bỏ qua những thông tin quan trọng dưới đây.

1. Ô nhiễm nhiệt là gì ? 

Ô nhiễm nhiệt là sự thay đổi bất thường (chủ yếu là tăng) nhiệt độ của nguồn nước tự nhiên như sông, hồ, biển do các hoạt động sản xuất và đô thị hóa của con người gây ra. Ngoài ra, ô nhiễm nhiệt có thể xảy ra trong không khí hoặc đất, nhưng phổ biến nhất là ở nguồn nước. 

Khi nước nóng được thải ra môi trường mà không qua xử lý, nó làm giảm lượng oxy hòa tan, phá vỡ cân bằng sinh thái và làm suy thoái chất lượng nguồn nước sử dụng.

Ví dụ điển hình :

• Các nhà máy điện, xi măng, luyện kim sử dụng nước làm mát và xả trực tiếp vào sông, hồ với nhiệt độ cao hơn từ 10 đến 15°C so với nhiệt độ ban đầu.
• Đô thị hóa làm tăng diện tích bê tông hóa và nhựa đường, khi mưa xuống, nước mưa mang nhiệt độ cao từ các bề mặt này chảy vào hệ thống cống rãnh rồi ra các nguồn nước tự nhiên, góp phần hình thành hiện tượng đảo nhiệt đô thị.

2. Nguyên nhân gây ô nhiễm nhiệt

Ô nhiễm nhiệt xuất phát từ nhiều nguyên nhân khác nhau trong đời sống và sản xuất, đặc biệt là các hoạt động công nghiệp, đô thị hóa và biến đổi môi trường tự nhiên. Dưới đây là các nguyên nhân chính cần lưu ý:

2.1. Sử dụng nước làm mát trong công nghiệp

Các nhà máy nhiệt điện, nhà máy hạt nhân, nhà máy hóa chất và các nhà máy sản xuất khác thường sử dụng nước lấy từ sông, hồ để làm mát thiết bị trong quá trình vận hành. Sau khi hấp thụ nhiệt, nước được thải lại vào môi trường với nhiệt độ cao hơn, gây tăng nhiệt độ nước nhận có thể lên đến 15°C. Phương pháp làm mát một lần (once-through) là nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm nhiệt nghiêm trọng.

• Nhà máy nhiệt điện có thể xả hàng triệu lít nước nóng mỗi ngày.
• Các ngành luyện kim, sản xuất giấy, xi măng, hóa chất cũng đóng góp lượng nước nóng xả thải đáng kể.

2.2. Dòng chảy đô thị 

Quá trình đô thị hóa mở rộng làm gia tăng diện tích bê tông hóa và phủ nhựa đường, các bề mặt này tích nhiệt mạnh trong ngày. Khi mưa xuống, nước mưa có nhiệt độ cao hơn từ 5 đến 10°C chảy vào hệ thống cống rãnh rồi đổ ra sông, hồ, làm tăng nhiệt độ nước mặt. Hiện tượng đảo nhiệt đô thị ở TP. Hồ Chí Minh, Hà Nội ngày càng nghiêm trọng với ảnh hưởng rõ rệt đến môi trường nước trong thành phố.

2.3. Chặt phá rừng

Phá rừng làm mất đi lớp bóng mát che phủ các sông, suối nhỏ, khiến nước mặt bị chiếu sáng trực tiếp từ ánh nắng mặt trời, làm nhiệt độ nước tăng từ 3 đến 5°C. Bên cạnh đó, rừng giữ vai trò điều hòa dòng chảy, giảm dòng chảy nóng nên mất rừng cũng làm tăng nhiệt độ nước do dòng chảy đô thị gia tăng.

2.4. Các ngành công nghiệp nặng

Các ngành công nghiệp nặng như lọc dầu, sản xuất giấy, luyện thép và hóa chất là những “ông lớn” trong việc tạo ra ô nhiễm nhiệt. Mỗi ngành có đặc thù riêng nhưng đều cần sử dụng lượng lớn nước để làm mát thiết bị và kiểm soát nhiệt độ trong quy trình sản xuất.

Cụ thể:

• Nhà máy lọc dầu: Quy trình chưng cất và tách chiết dầu thô yêu cầu nhiệt độ cao, sau đó cần làm mát bằng nước. Một nhà máy lọc dầu trung bình có thể xả ra hàng chục ngàn mét khối nước nóng mỗi ngày.
• Ngành sản xuất giấy: Quá trình luộc, tẩy trắng và sấy khô giấy sinh ra nhiệt lượng lớn cần được làm mát bằng nước tuần hoàn.
• Công nghiệp thép: Quá trình nung nóng thép, đúc và cán thép đều yêu cầu làm mát liên tục, tiêu thụ lượng nước khổng lồ.
• Nhà máy hóa chất: Các phản ứng hóa học thường tỏa nhiệt, cần được kiểm soát nhiệt độ nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn và chất lượng sản phẩm.

Theo thống kê, các ngành công nghiệp này chiếm tới 60-70% tổng lượng nhiệt thải công nghiệp ra môi trường nước. Tại Việt Nam, nhiều khu công nghiệp tập trung ven sông như khu vực Đồng Nai, Bình Dương đang đối mặt với áp lực lớn về xử lý nhiệt thải từ các nhà máy. Thiếu công nghệ xử lý hiện đại và hệ thống giám sát chặt chẽ khiến vấn đề ô nhiễm nhiệt tại đây ngày càng nghiêm trọng.

2.5. Nguồn tự nhiên và vai trò của rừng

Một số hiện tượng tự nhiên như hoạt động địa nhiệt, suối nước nóng và phun trào núi lửa dưới đáy biển có thể làm tăng nhiệt độ nguồn nước từ 5 đến 15°C. Tuy nhiên, tác động này chỉ mang tính cục bộ và hệ sinh thái ở những khu vực này đã thích nghi qua hàng triệu năm, nên không ảnh hưởng rộng rãi.

Rừng giữ vai trò quan trọng trong việc che phủ và điều hòa khí hậu. Lớp thực vật giúp giảm bức xạ nhiệt trực tiếp lên đất và nguồn nước, duy trì nhiệt độ ổn định. Khi rừng bị chặt phá, ánh nắng mặt trời chiếu thẳng xuống làm tăng nhiệt độ môi trường và nước gần đó, góp phần làm trầm trọng ô nhiễm nhiệt.

Ngoài ra, rừng còn điều hòa dòng chảy, giảm xói mòn đất, giữ nước và giúp lọc sạch các chất ô nhiễm, từ đó bảo vệ và nâng cao chất lượng nguồn nước tự nhiên. Vì vậy, việc bảo vệ và phục hồi rừng là giải pháp quan trọng góp phần giảm ô nhiễm nhiệt và bảo vệ hệ sinh thái.

2.6. Biến đổi khí hậu

Biến đổi khí hậu toàn cầu đang khiến nhiệt độ trung bình trên Trái Đất tăng liên tục, với tốc độ khoảng 0,2°C mỗi thập kỷ trong thế kỷ 21. Theo Báo cáo của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) năm 2023, nhiệt độ bề mặt đại dương đã tăng khoảng 0,88°C kể từ năm 1950, đồng thời nhiệt độ mặt nước các sông hồ cũng tăng theo tương tự.

Sự gia tăng nhiệt độ này làm tăng nhiệt độ nguồn nước tự nhiên, góp phần làm trầm trọng thêm hiện tượng ô nhiễm nhiệt. Ví dụ, tại các vùng sông hồ ở miền Bắc và miền Trung Việt Nam, nhiệt độ nước mùa hè đã tăng khoảng 1,5 – 2°C trong 20 năm qua, làm rút ngắn thời gian sinh trưởng của các loài thủy sinh và làm giảm oxy hòa tan.

Ngoài ra, biến đổi khí hậu còn gây ra các hiện tượng thời tiết cực đoan – bão lũ, hạn hán – ảnh hưởng trực tiếp tới lưu lượng nước và khả năng điều hòa nhiệt của các hệ thống sông hồ, từ đó làm gia tăng nguy cơ ô nhiễm nhiệt trong mùa hè và các thời kỳ khô hạn.

3. Tác hại của ô nhiễm nhiệt

Ô nhiễm nhiệt không chỉ làm tăng nhiệt độ nguồn nước mà còn mang lại nhiều hậu quả nghiêm trọng ảnh hưởng đến hệ sinh thái, sức khỏe cộng đồng và môi trường. Cụ thể như sau:

Giảm oxy hòa tan, phá vỡ cân bằng sinh thái

Nước ấm có khả năng hòa tan oxy kém hơn. Ở nhiệt độ 25°C, nồng độ oxy hòa tan khoảng 8,3 mg/L, khi lên 30°C giảm còn khoảng 7,5 mg/L. Khi giảm xuống dưới 5-6 mg/L, sinh vật thủy sinh không thể sống và phát triển bình thường, dẫn đến chết hàng loạt. 

Hiện tượng sốc nhiệt xảy ra khi sinh vật không kịp thích ứng với sự thay đổi nhiệt độ đột ngột. Ở Việt Nam, nhiều vụ cá chết hàng loạt tại các sông lớn như sông Nhuệ, hồ Tây đã ghi nhận nguyên nhân từ ô nhiễm nhiệt kết hợp với các yếu tố ô nhiễm khác.

Thúc đẩy vi khuẩn và tảo độc hại phát triển

Nhiệt độ cao tạo môi trường lý tưởng cho các vi khuẩn gây bệnh như E.coli, Salmonella phát triển mạnh. Đồng thời, tảo lam (cyanobacteria) có thể bùng phát và tiết ra độc tố microcystin gây hại cho gan, thận và hệ thần kinh.

Ảnh hưởng đến kinh tế và sức khỏe cộng đồng

Sản lượng cá tôm giảm do môi trường sống bị ảnh hưởng, gây khó khăn cho nghề nuôi trồng thủy sản và nghề cá ven sông. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến thu nhập của nông dân và ngư dân, đồng thời làm đứt gãy chuỗi thức ăn và đa dạng sinh học trong hệ sinh thái.

Suy thoái chất lượng nước và biến đổi khí hậu cục bộ

Ô nhiễm nhiệt làm giảm khả năng tự làm sạch của nước, tăng tích tụ chất ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng. Đồng thời, nhiệt độ cao làm tăng tốc độ bay hơi, giảm lưu lượng nước sông hồ, làm tăng nồng độ ô nhiễm.

Tác động lâu dài của ô nhiễm nhiệt còn góp phần thay đổi khí hậu cục bộ, tăng độ ẩm không khí, làm gia tăng hiện tượng thời tiết cực đoan như mưa giông và gió lốc.

Ảnh hưởng đến sinh sản và phát triển sinh vật

Nhiệt độ không phù hợp ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng sinh sản và sự phát triển của động, thực vật thủy sinh, làm giảm sức khỏe quần thể và chất lượng hệ sinh thái.

Gia tăng sự phân hủy chất hữu cơ

Nước ấm thúc đẩy quá trình phân hủy chất hữu cơ nhanh hơn, có thể dẫn đến hiện tượng nở hoa của tảo gây độc hại, làm suy giảm chất lượng nước và ảnh hưởng môi trường sinh thái.

4. Các giải pháp kiểm soát ô nhiễm nhiệt

Để giải quyết vấn đề ô nhiễm nhiệt, cần có sự kết hợp giữa công nghệ hiện đại, chính sách quản lý chặt chẽ và ý thức trách nhiệm của doanh nghiệp. Dưới đây là các giải pháp hiệu quả đang được áp dụng trên thế giới và có tiềm năng triển khai tại Việt Nam.

4.1. Sử dụng ao làm mát và hồ điều hòa

Nước nóng được lưu giữ trong ao hoặc hồ nhân tạo để làm nguội tự nhiên nhờ bay hơi, đối lưu và bức xạ nhiệt trước khi xả ra môi trường. Phương pháp này có ưu điểm là chi phí đầu tư thấp, vận hành đơn giản, không tốn nhiều điện năng và phù hợp với các doanh nghiệp vừa và nhỏ. Tại Việt Nam, nhiều nhà máy điện đã áp dụng giải pháp này thành công nhằm giảm nhiệt độ nước thải từ 10-15°C, đồng thời cải thiện chất lượng nước trước khi thải ra sông hồ.

4.2. Tháp giải nhiệt và công nghệ bay hơi để giảm nhiệt thải

Tháp giải nhiệt sử dụng phương pháp phun nước thành các giọt nhỏ, tiếp xúc với không khí để nhanh chóng giảm nhiệt độ nước. Giải pháp này giúp tiết kiệm nước nhờ khả năng tái sử dụng lên đến 95% và giảm nhiệt độ nước từ 15-20°C. Mặc dù chi phí đầu tư và bảo trì cao, tháp giải nhiệt tỏ ra hiệu quả vượt trội đối với các cơ sở công nghiệp quy mô lớn, giúp đáp ứng các quy định môi trường nghiêm ngặt, đồng thời nâng cao hiệu suất sử dụng nước.

4.3. Đồng phát năng lượng để tái sử dụng nhiệt thải ngành công nghiệp

Công nghệ đồng phát năng lượng tận dụng nhiệt thải từ các quy trình sản xuất điện và công nghiệp để tạo ra hơi nước hoặc nhiệt phục vụ những mục đích khác như sưởi ấm, sản xuất vật liệu. Phương pháp này giúp nâng cao hiệu suất sử dụng nhiên liệu lên tới 70–90% và giảm tới 40-50% lượng nhiệt thải ra môi trường, đồng thời giảm chi phí vận hành cho doanh nghiệp.

4.4. Hệ thống làm mát tuần hoàn thay vì làm mát một lần

Hệ thống làm mát tuần hoàn thay thế cho phương pháp làm mát một lần bằng cách tái sử dụng nước làm mát liên tục. Nước hấp thụ nhiệt được làm nguội qua tháp giải nhiệt hoặc hồ điều hòa rồi tuần hoàn trở lại thiết bị. Đây là giải pháp tiết kiệm nước lên đến 90-95%, vừa giảm ô nhiễm nhiệt vừa giảm lượng nước lấy từ nguồn tự nhiên. Hệ thống này đòi hỏi đầu tư và bảo trì thường xuyên nhưng mang lại hiệu quả kinh tế và môi trường lâu dài cho doanh nghiệp.

4.5. Ứng dụng năng lượng mặt trời trong làm mát và xử lý nhiệt thải

Dùng điện từ hệ thống pin mặt trời để vận hành máy làm mát hấp thụ hoặc bay hơi là phương pháp thân thiện môi trường, giảm chi phí sử dụng điện lưới từ 60-80%. Năng lượng mặt trời hoạt động hiệu quả đặc biệt vào ban ngày, lúc nhu cầu làm mát công nghiệp cao nhất. Nhiều nhà máy ở Bình Dương và Đồng Nai đã triển khai thành công hệ thống kết hợp điện mặt trời và tháp giải nhiệt, đồng thời giảm phát thải carbon và chi phí vận hành đáng kể.

Ô nhiễm nhiệt là một vấn đề nghiêm trọng cần được quan tâm và giải quyết kịp thời. Các nguyên nhân chính gây ô nhiễm nhiệt bao gồm hoạt động công nghiệp, chặt phá rừng, và sự phát triển của đô thị. Tuy nhiên, chúng ta có thể kiểm soát vấn đề này thông qua các giải pháp như xây dựng hệ thống làm mát, tái sử dụng nhiệt thải và ứng dụng năng lượng mặt trời. 

Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp năng lượng sạch và hiệu quả, hãy tham khảo các sản phẩm và dịch vụ từ DAT Group, chuyên cung cấp các giải pháp điện mặt trời tối ưu cho gia đình và doanh nghiệp. Để biết thêm chi tiết, truy cập ngay https://datsolar.com/.