熱污染

熱污染

熱污染是指現代工業生產和生活中排放的廢熱所造成的環境污染。熱污染可以污染大氣和水體。火力發電廠、核電站和鋼鐵廠的冷卻系統排出的熱水,以及石油化工、造紙等工廠排出的生產性廢水中均含有大量廢熱。這些廢熱排入地面水體之後,能使水溫升高。在工業發達的美國,每天所排放的冷卻用水達4.5億立方米,接近全國用水量的1/3;廢熱水含熱量約2500億千卡,足夠2.5億立方米的水溫升高10℃。

  • 中文名稱
    熱污染
  • 危害對象
    水生物
  • 類    別
    能量污染
  • 簡    介
    人類活動危害熱環境的現象

簡介

熱污染是一種能量污染,是指人類活動危害熱環境的現象。若把人為排放的各種溫室氣體臭氧層損耗物質、 氣溶膠顆粒物等所導致直接的或間接的影響全球氣候變化的這一特殊危害熱環境的現象除外,常見的熱污染有(1)因城市地區人口集中,建築群、街道等代替了地面的天然覆蓋層,工業生產排放熱量,大量機動車行駛,大量空調排放熱量而形成城市氣溫高于郊區農村的熱島效應;(2)因熱電廠、核電站煉鋼廠等冷卻水所造成的水體溫度升高,使溶解氧減少,某些毒物毒性提高,魚類不能繁殖或死亡,某些細菌繁殖,破壞水生生態環境進行而引起水質惡化的水體熱污染

熱污染熱污染

危害

熱污染首當其沖的受害者是水生物, 由于水溫升高使水中溶解氧減少,水體處于缺氧狀態,同時又使水生生物代謝率增高而需要更多的氧,造成一些水生生物在熱效力作用下發育受阻或死亡,從而影響環境和生態平衡。此外,河水水溫上升給一些致病微生物造成一個人工溫床,使它們得以滋生、泛濫,引起疾病流行,危害人類健康。1965年澳大利亞曾流行過一種腦膜炎,後經科學家證實,其禍根是一種變形原蟲,由于發電廠排出的熱水使河水溫度增高,這種變形原蟲在溫水中大量孳生,造成水源污染而引起了這次腦膜炎的流行。

產生

隨著人口和耗能量的成長,城市排入大氣的熱量日益增多。按照熱力學定律,人類使用的全部能量終將轉化為熱,傳入大氣,逸向太空。這樣,使地面反射太陽熱能的反射率增高,吸收太陽輻射熱減少,沿地面空氣的熱減少,上升氣流減弱,阻礙雲雨形成,造成局部地區幹旱,影響農作物生長。近一個世紀以來,地球大氣中的二氧化碳不斷增加,氣候變暖,冰川積雪融化,使海水水位上升,一些原本十分炎熱的城市,變得更熱。專家們預測,如按當今的能源消耗的速度計算,每10年全球溫度會升高0.1℃~0.26℃;一個世紀後即為1.0℃~2.6℃,而兩極溫度將上升3℃~7℃,對全球氣候會有重大影響。

熱污染熱污染

造成熱污染最根本的原因是能源未能被最有效、最合理地利用。隨著現代工業的發展和人口的不斷成長,環境熱污染將日趨嚴重。然而,人們尚未有用一個量值來規定其污染程度,這表明人們並未對熱污染有足夠重視。為此,科學家呼吁應盡快製訂環境熱污染的控製標準,採取行之有效的措施防治熱污染。

防治

廢熱的綜合利用

充分利用工業的餘熱,是減少熱污染的最主要措施。生產過程中產生的餘熱種類繁多,有高溫煙氣餘熱、高溫產品餘熱、冷卻介質餘熱和廢氣廢水餘熱等。這些餘熱都是可以利用的二次能源。我國每年可利用的工業餘熱相當于5000萬噸標煤的發熱量。在冶金、發電、化工、建材等行業,通過熱交換器利用餘熱來預熱空氣、原燃料、幹燥產品、生產蒸氣、供應熱水等。此外還可以調節水田水溫,調節港口水溫以防止凍結。

熱污染熱污染

對于冷卻介質餘熱的利用方面主要是電廠和水泥廠等冷卻水的迴圈使用,改進冷卻方式,減少冷卻水排放。

對于壓力高、溫度高的廢氣,要通過氣輪機等動力機械直接將熱能轉為機械能。

加強隔熱保溫

在工業生產中,有些窯體要加強保溫、隔熱措施,以降低熱損失,如水泥窯筒體用矽酸鋁氈、珍珠岩等高效保溫材料,既減少熱散失,又降低水泥熟料熱耗。

尋找新能源

利用水能、風能、地熱能、潮汐能和太陽能等新能源,即解決了污染物,又是防止和減少熱污染的重要途徑。特別是太陽能的利用上,各國都投入大量人力和財力進行研究,取得了一定的效果。

放熱過程

向大氣放熱

隨著人口和耗能量的成長,城市排入大氣的熱量日益增多。這裏說的不僅是廢熱。按照熱力學定律,人類使用的全部能量終將轉化為熱,傳入大氣,逸向太空。據計算,1975年世界耗能總量佔地球接收的凈輻射千分之一弱。在局部地區,如美國的曼哈頓地區耗能密度最大,達600W/m2,是當地接受太陽凈輻射的6倍。

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向水體放熱

發電或其他工業生產過程產生的廢熱有時會污染江河、湖泊或海洋。這會使局部水溫升高,但對氣候影響極小。危害20世紀60年代末非洲下撒哈拉牧區曾發生持續6年的幹旱。由于缺少糧食和牧草,牲畜被宰殺,因飢饉致死者超過150萬人。這是熱污染給人類帶來災害的典型事例。當然,熱污染不是導致幹旱的唯一原因。從地區看來,比較明顯的人為因素是過度放牧,引起的連鎖反應為:土地裸露,地面反射率增高,吸收太陽輻射減少,沿地面空氣得熱減少,上升氣流減弱,阻礙雲、雨形成。從大範圍看來,由于大氣中微粒和CO2增多,改變了不同緯度和豎向的溫度分布狀況,影響大氣迴圈過程,使季風和雨區南移,形成幹旱。熱污染和氣候異常還可以助長病原體的繁殖和遷移,引起疫病蔓延。

熱污染熱污染

水體熱污染波及範圍很小,對氣候幾乎沒有影響,但會影響漁業生產,因為水溫升高使水中溶解氧減少,另一方面又使魚的代謝率增高而需要更多的氧,魚在熱應力作用下發育受到阻礙,甚至很快死亡。為了減少這種熱污染的危害,美國環境保護機構建議控製廢熱的排放,並提出廢熱水進入水體經混合後溫度升高不得大于下列數值:河水5恦(2.83℃),湖水3恦(1.66℃),海水冬季4恦(2.2℃),夏季1.5恦(0.83℃)。

環境熱污染對人類的危害大多是間接的。環境冷熱變化首先沖擊對溫度敏感的生物,破壞原有的生態平衡,然後以食物短缺,疫病流行等形式波及人類。危害的出現往往要滯後較長時間。今天人們對自然氣候還遠未充分了解,控製與之有關的熱污染問題尚處于探索階段。

後果影響

氧氣供應減少

水溫越高,氧氣的溶解度更低。若水中氧氣不足,動物便很易死去,植物在夜間(不能進行光合作用時)也會死去。

影響生理功能

不少水中的生物,特別是魚,是冷血動物。它們無法適應水溫的改變,很易死亡。對于其他生物,酶的功能會受影響,令新陳代謝發生問題。

熱污染熱污染

動植物的死亡會破壞食物鏈。

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