浅议热污染
2008年第34卷第7期 工业安全与环保
July2008IndustrialSafetyandEnvironmentalProtection
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浅议热污染*
张淑琴 张彭
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(1.武汉科技大学资源与环境工程学院安全与环境工程系 武汉430081; 2.武汉钢实星源工业总公司 武汉430081)
摘 要 通过对环境热污染现状的简要综合分析,概括分析了热污染的定义及主要来源和影响,随后进一步探讨了热污染对全球水体、大气和生物界的各种危害,最后系统地提出了几点防治环境热污染的措施。 关键词 热污染 来源 危害 措施
ABriefDiscussiononThermalPollution
ZHANGShu-qin1 ZHANGPeng2
(1.Dept.ofSafetyandEnvironmentalEngineering,CollegeofResourceandEnvironment
Engineering,WuhanUniversityofScienceandTechnology Wuhan430081)
Abstract Thispaperbrieflydiscussesthepresentstatusofthermalpollution,aswellasitsdefinition,mainsourcesandeffects,thenpro-gressivelyanalyzesitseverykindofhazardsontheglobalwaterbody,airandbiologicalfieldandthepollutioncauses,finallyproposessomemeasurestopreventthermalpollution.
Keywords thermalpollution sources harm measure
所谓热污染,是指自然界和日益现代化的工农业生产和人类生活中排出的各种废热所导致的环境污染。工业推动了文明,也影响了环境。热机的使用使人类可以将化学能转化为机械能、电能,代价却是大量热能的散失和一些有害气体的排放[1]。火电厂、核电站和钢厂的冷却系统排出的热水,以及石油、化工、造纸等工厂排出的生产性废水中均含有大量废热。热污染通过使受体水和空气温度升高的作用污染大气和水体,导致了全球变暖、干旱地区增多、沙化严重、气候变异等危害1
[2]
程度为:CO2浓度增大,城市化,海温变化,森林破坏,气溶胶,沙漠化,太阳活动,O3,火山爆发,人为加热。概括起来,热污染的原因包括异常气候变化带来的多余热量和各种有害的“人为热”。1.1 异常气候变化
(1)近年来,太阳活动频繁,到达地球的太阳辐射量发生改变,大气环流运行状况随之亦发生变化。太阳黑子活动强烈时,经向环流活跃,南北气流交换频繁,导致冬冷夏热。
(2)森林随全球平均温度的上升而出现自燃现象并引发森林大火。同时向大气释放大量热量和CO2,最终又直接或间接地导致全球大气总热量增加,破坏了生态平衡,给人类带来无法估量的损失,且极大地削弱了森林对气候的调节作用。素,科学合理地确定底泥治理方法。
参考文献
[1]贺宝根,周乃晟,袁宣民.底泥对河流的二次污染浅析.环境污染
与防治,1999,21(3):41-43.
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[3]陈荷生.苏州河城区段底泥疏浚的研究.上海建设科技,2006(3):
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[4]贾海峰,马洪涛.城市河湖疏浚对水生态的影响分析与对策探讨.
北京水务,2006(1):48-51.
作者简介 潘俊,1962年生,男,博士,教授,硕士生导师,主要从事水污染控制理论与技术研究、水环境生态与安全、水资源管理方面的研究。
王烨,1982年生,女,硕士研究生,研究方向:水污染控制与修复。
(收稿日期:2008-01-25)
。
原因或来源
热污染是异常热量的释放或被迫吸收产生的环境“不
[3]
适”造成的。近百年来全球气候变化主要影响因子按重要
重的底泥进行彻底疏浚,达到改善浑河下游段水质的目的。4结论
污染底泥是影响浑河水质的重要二次污染源,为了达到改善浑河沈阳城区段水质的目的,提出以下几点建议:
(1)加大区域水污染治理合作力度,使“浑河流域一盘棋”共同治理浑河理念落到实处,集中力量对现有污染源进行治理改造,共同努力改善浑河水质。
(2)目前沈阳城区段还有一些零星排污口继续向浑河排污,铁路大桥上游和下游就有2处排污口,要想彻底改善浑河水质必须加大截污引流力度,逐步将沈阳市区内污水截流到浑河沈阳城区段下游进行集中处理,减少点源污染。
(3)对浑河沈阳城市段底泥进行全面治理,对重点河段进行疏浚处理,加大污染底泥影响上覆水质机理的研究探索,通过勘察获取污染底泥空间分布情况,综合各种影响因
*项目支持:武汉科技大学校基金项目。
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(3)由于大气环流原因,改变了大气正常的热量输送,赤道东太平洋海水异常增温,厄尔尼诺现象增强,导致地球大面积天气异常,旱涝等灾害性天气增多。
(4)火山爆发频繁,释放的大量地热和温室气体直接或间接地对地球气温变化产生影响,而地震、风暴潮等灾害也严重影响了人类的生产和生活。1.2 直接或间接的“人为热”释放
(1)工业的迅速发展,各种燃料(煤、石油、天然气等)消费剧增,产生的大量CO2等温室气体被释放到大气之中,温室效应显著加速了地球大气平均温度的增高,造成全球热量平衡紊乱。人类大量砍伐森林、过度放牧,使能吸入CO2放出O2的森林牧草大量减少,也使CO2进一步增加。
(2)工业生产(如电力、冶金、石油、化工、造纸、机械等)过程中的动力、化学反应、高温熔化等,居民生活(如汽车、空调、电视、电风扇、微波炉、照明、液化气、蜂窝煤等)向环境排放了大量的废热水、废热气和废热渣以及散失了大量热量。
(3)工业生产过程中,与热过程有关的工业热灾害,如火灾、爆炸和毒物泄漏,也是热污染的来源。这些灾害可以引起大范围内人员伤亡和大面积的区域污染,而且持续时间长,导致环境热化,从而损害了环境质量,影响了人类生产和生活。2危害
热污染作为一种物理污染曾一度被忽视,随着国民经济的发展,此项污染的危害正日趋加重,造成的损失也正在加大,应引起足够重视。热污染主要包括:水体热污染、大气热污染和全球影响3方面。2.1 水体热污染
由于向水体排放温水,使水体温度升高到有害程度,引起水质发生物理、化学和生物变化,称为水体热污染。2.1.1 影响水中生物
水生生物对温度变化敏感性较一般陆地生物高,温度的骤变会导致水生生物的病变及死亡,温度再高则难以生存。水的各种性质受温度影响,水温升高,使水中溶解氧逸出而减少,而且还使水中生物代谢增强,需要更多的溶解氧。当溶解氧不能满足需要时,鱼类便会力图逃离那个水域,当溶解氧降到1mg/L时,大部分鱼类会发生窒息而死亡;水体中物理化学和生物反应速度会加快,导致有毒物质毒性加强,需氧有机物氧化分解速度加快,耗氧量增加,水体缺氧加剧,引起部分生物缺氧窒息,抵抗力降低,易产生病变乃至死亡。此外由于水体温度的异常升高,会直接影响水生生物繁殖行为如鱼在冬季产卵及异常回游,生物种群发生变化,寄生生物及捕食者相互关系混乱,影响生物的生存及繁衍。2.1.2 对水生生物群落的影响
由于不同生物的温度敏感性不一致,热污染改变了生物群落的种类组成,水体增温使水生生物群落结构发生变化,影响生物多样性指数,不同季节的温排对动物影响有所区别,持续高温导致南极浮动冰山顶部大量积雪融化,还使动物栖息场所显著减少。2.1.3 影响水质
,,位置和数量会发生变化,导致污泥沉积量增多,甚至由于水质改变而引发一系列问题。水体的富营养化是以水体有机物和营养盐(氮和磷)含量的增加为标志,引起水生生物的大量繁殖,藻类和浮游生物的爆发性生长,这不仅破坏了水域的景色,而且影响了水质,并对航运带来了不利影响。2.1.4 引起传染病蔓延,有毒物质毒性增大
水温的升高为水中含有的病毒、细茵形成了一个人工温床,使其得以滋生泛滥,造成疫病流行。水中含有的污染物如毒性比较大的汞、铬、砷、酚和氰化物等,其化学活动性和毒性都因水温的升高而加剧。2.1.5 加快蒸发,地面失水严重
从分子运动理论的观点看,水温的升高使水分子热运动加剧,也使水面上的大气受热膨胀上升,加强了水汽在垂直方向上的对流运动,从而导致液体蒸发加快,陆地上的液态水转化为大气水,使陆地上失水增多,这在贫水地区尤其不利。2.1.6 影响热机效率,加大能量消耗
冷却水水温的升高,给许多利用循环水生产的工厂在经济和安全方面带来危害。水温直接影响到电厂的热机效率和发电的煤耗、油耗;水温超过一定限度,将严重影响发电机的负荷,成为发电机组安全运行的巨大障碍。2.2 大气热污染
按照大气热力学原理,现代社会生产、生活中的一切能量都可转化为热能扩散到大气中,大气温度升高到一定程度,引起大气环境发生变化,形成大气热污染。2.2.1 大气增温效应
根据热力学中的能量耗散现象可知,人类利用的全部能量最终将转化为热能进入大气,逸向宇宙空间。在此过程中,废热直接使大气升温;建筑物的增多不仅导致绿地减少还使风力减弱,阻碍了热量的扩散,同时建筑物白天吸收太阳光能,晚上放出热量,特别是冬季取暖期,本身也成为了较强热污染源。造成的影响是一方面夜晚温度升高,减小了昼夜温差,人的生理代谢发生紊乱;另一方面是暖冬现象,使冬季气温持续偏高,病毒和细菌滋生,疾病流行。2.2.2 CO2的“温室效应”
所谓温室效应,在物理学上是指透射阳光的密闭空间,由于与外界缺乏对流等热交换而产生的保温效应。农业上的塑料薄膜育秧、玻璃窗苗床以及北方的塑料大棚菜畦,利用的就是温室效应。在地球周围的大气中,CO2具有类似玻璃窗和塑料膜的功效,对太阳光的透射率较高,而对红外线的吸收力却较强,致使通过大气照射到地面的太阳光增强,而使地表受热升温。同时地表升温后辐射出来的红外线(热能)也较多地被CO2吸收,然后再以逆辐射的形式还给地表,从而减少了地表的热损失,即辐射能量进来容易出去难。温室效应使地表升温、海水膨胀和两极冰雪消融,海平面由此而上涨,就有可能淹没大量的沿海城市;台风、暴风、海啸、酷热、旱涝等灾害就会频频发生。2.2.3 城市的“热岛效应”
城市中企事业、饭店、汽车、电气化设施及居民住宅区等
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城市为中心形成一个封闭的高温区,犹如一个温暖而孤立的岛屿,英国气候学家赖壳·霍德华把这种气候特征称为“热岛效应”。由于热岛中心区域近地面气温高,大气做上升运动,与周围地区形成气压差异,周围地区近地面大气向中心区辐合,从而形成一个以城区为中心的低压旋涡,结果就造成人们生活、工业生产、交通工具运转等产生的大量大气污染物(硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物等)聚集在热岛中心,危害人们的身体健康甚至生命:一方面,直接刺激人们的呼吸道黏膜,轻者引起咳嗽流涕,重者会诱发呼吸系统疾病;另一方面,还会刺激皮肤,导致皮炎,甚至引起皮肤癌;第3方面,长期生活在“热岛”中心,会表现为情绪烦燥不安、精神萎靡、忧郁压抑、胃肠疾病多发等;第4方面,因城区和郊区之间存在大气差异,便可形成“城市风”,它可干扰自然界季风,使城区的云量和降水量增多;大气中的酸性物质易形成酸雨、酸雾,诱发更加严重的环境问题。2.3 对全球的影响2.3.1 危害人体健康
热污染对人体健康构成严重危害,降低人体的正常免疫功能。高温不仅会使体弱者中暑,还会使人心律加快,引起情绪烦燥,精神萎靡,食欲不振,思维反应迟钝,工作效率低;高温助长了多种病原体、病毒的繁殖和扩散,蚊虫孳生,传播病原体,形成互感性连锁反应,危害地球生命。2.3.2 对整个地球危害
整个地球的热污染可能破坏大片海洋从大气层中吸收CO2的能力,热污染使得吸收CO2能力较强的单细胞水藻死亡,而使得吸收CO2能力较弱的硅藻数量增加,如此引起恶性循环,会使地球变得更热。热污染使海水温度略微升高,已使海藻、浮游生物和甲壳纲动物等物种栖息的珊瑚礁和极地海岸周围的冰架遭到破坏;同时滋生了人类从前不知道的细菌和病毒,正在杀害海洋生物,威胁着人类的健康,破坏生态平衡,加快生物物种灭绝。热污染引起的南极冰原的持续融化,造成海平面上升可能要远远超出人类的想象。对于那些地势较低的海岛小国和沿海地区生活着大量人口的国家无疑是灾难性的。热污染引起冰川的融化最初可能导致洪水肆虐,贮有冰川融水的冰川湖也可能泛滥成害,但一旦冰川湖枯竭,河流就会断流。生命之源的水一旦减少或枯竭,植物、动物,还有人们的生活受到的影响就可想而知。3
热污染的防治
随着现代工业的发展和人口的不断增长,环境热污染将日趋严重。然而,人们尚未用一个量值来限制其污染程度,这表明人们并未对热污染有足够重视。诚然,人类生活永远离不开热能,但人类在利用热能的同时如何减少热污染,这是一个系统问题,解决问题的切入点应在源头和途径上下功夫。防治热污染可以从以下方面着手[4]:
(1)有关职能部门应加强监督管理,制定法律、法规和标准,严格限制排放。
(2)在源头上尽可能开发和利用太阳能、风能、潮汐能、地热能等可再生能源。
(3)提高热能转化和利用率及对废热的综合利用。像热
(5):58-60.
[2]常丽莎,方蕴丹,冷御寒.武汉地区城市住宅室内热环境现状分
析.华中科技大学学报(城市科学版),2002,19(4):58-60.[3]张立生,姚士谋,朱振国.长江流域城市生态环境问题与跨世纪持
续发展战略.长江流域资源与环境,1999,8(3):229-234.[4]赵建林.绿色工程防治城市热污染.安徽林业,2001(5):9-l0.作者简介 张淑琴,1977年生,女,湖北鄂州人,武汉科技大学讲师,主要研究方向:水处理友好材料研究。
(收稿日期:2008-01-25)
电厂、核电站的热能向电能的转化,工厂以及人们平时生活中热能的利用上,都应提高热能的转化使用效率,把排放到大气中的热能和CO2降低到最小量。在电能的消耗上,应使用良好设计的节能、散发额外热能少的电器等,既节省能源,又有利于环境。
(4)提高冷却排放技术水平,减少废热排放。“三废”排放不仅要做净化处理,产生的废热也可作为热源加以利用,如用于水产养殖、农业灌溉、冬季供暖、预防水运航道和港口结冰等。
(5)加强绿化,增加森林覆盖面积,绿色植物对防治热污染有巨大的可持续生态功能。4 结语
随着人口的增长和工业的发展,必然会有更多形式的多余热量释放到环境中,环境热污染将会日趋严重,对人类及其生存环境的危害也越来越大。因此,人类在合理利用能源的同时,必须增强环保意识,注意控制热污染,保护人类的生存环境。
参考文献
[1]陈宏.改善城市热环境方法初探.武汉工业大学学报,2000,22
降血脂不妨喝碗保健汤
海带木耳肉汤 海带、黑木耳各15g,切丝,瘦猪肉60g,切成丝或薄片,用淀粉拌好,与海带丝、木耳丝同入锅,煮沸,加入味精和淀粉,搅匀即成。
百合芦笋汤 取百合50g,罐头芦笋250g。先将百合发好洗净,锅中加入素汤,将发好的百合放入汤锅内,加热烧几分钟,加黄酒、精盐、味精调味,倒入盛有芦笋的碗中即成。
山楂鲤鱼 取约500g的鲤鱼1条,山楂片25g,面粉150g,鸡蛋1只。先将鲤鱼洗净切块,加入黄酒、精盐浸泡15min。将面粉加入清水和白糖适量,打入鸡蛋搅成糊,将鱼块入糊中浸透,取出后粘上干面粉,入爆过姜片的油中炸3min捞起,再将山楂加入少量水,上火煮透,加入生面粉少量,制成芡汁水,倒入炸好的鱼块煮15min,加入葱段、味精即成。
山楂首乌汤 取山楂、何首乌各15g,白糖60g。先将山楂、何首乌洗净、切碎,一同入锅,加水适量,浸泡2h,再熬煮约1h,去渣取汤,日服一剂,分2次温服。
山楂银花汤 取山楂30g、金银花6g、白糖20g。先将山楂、金银花放在勺内,用文火炒热,加入白糖,改用小火炒成糖饯,用开水冲泡,日服1剂。
紫菜黄瓜汤 取紫菜适量,黄瓜100g。紫菜水发后放精盐、酱油、生姜末、黄瓜片,烧沸,最后加入味精和香油即可食用。
(摘自《生活时报》)