热污染危害和解决方法
1402032026孙小飞环境工程（2）班
摘要：对热污染状况进行了介绍。概括了热污染的危害，包括危害人体健康、影响全球气候变化、污染大气、污染水体、加快水分蒸发、增 加能量消耗等。分析了热污染的原因 ，自然气候的异常变化和人为因素是热污染产生的两大原因。最后提出了几点防治热污染的措施。
关键词：环境工程学；热污染；温室气体；全球变暖；防治
热污染，是指自然界和人类生产、生活产生的废热对环境 造成的污染。热污染通过使受体水和空气温度升高的增温作用污染大气和水体。火力发电厂、核电站和钢铁厂的冷却系统 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。在工业发达的美国，每天所排放的冷却用 水达
4. 5亿m3，接近全国用水量的1/ 3;废热水含热量约10450亿kJ，足够2. 5亿m3的水温升高10°C。水体和大气环境 的热污染，改变了自然界原有的热平衡，带来一系列问题，已经引起了人们广泛的关注。
一．热污染的危害
1. 危害人体健康
热污染对人体健康构成严重危害，降低了人体的正常免 疫功能。高温不仅会使体弱者中暑，还会使人心律加快，引起 情绪烦躁，精神萎靡，食欲不振，思维反应迟钝，工作效率低。 高温气候助长了多种病原体、病毒的繁殖和扩散，易引起疾
病，特别是肠道疾病和皮肤病。
2．影响全球气候变化
随着人口和耗能量的增长，城市排入大气的热量日益增 多。人类使用的全部能量最终将转化为热，传入大气，逸向太 空。这样，使地面对太阳热能的反射率增高，吸收太阳辐射热 减少，沿地面空气的热减少，上升气流减弱，阻碍云雨形成，造成局部地区干旱，影响农作物生长。近1个世纪以来，地球大 气中C〇2不断增加，气候变暖，冰川积雪融化，使海水水位上升，一些原本十分炎热的城市，变得更热。专家预测，如按现在 的能源消耗速度计算，每10 3全球温度会升高0. 1〜0.26 C; 1个世纪后即为1. 0〜2. 6 C，而两极温度将
上升3〜7 C，对全球气候会有重大影响。
3．污染大气
人类使用的全部能源最终将转化为一定的热量进入大气 环境，这些热量会对大气产生严重影响。
4．污染水体
火力发电厂、核电站和钢铁厂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。
（1)影响水质
温度变化会引起水质发生物理的、化学的和生物化学的 变化，见表1[3]。从表中可见，温度升高，水的粘度降低、密度 减小，水中沉积物的空间位置和数量会发生变化，导致污泥沉 积量增多。水温增加，还会引起溶解氧减少，氧扩散系数增大。 水质的改变会引发一系列问题。
（2) 影响水中（水生）生物
溶解氧的减少，会使存在的有机负荷因消化降解过程加 快而加速耗氧，出现亏氧。鱼类会因缺氧而死亡。温度升高还 会使水中化学物质的溶解度增大，生化反应加速，影响水生生 物的适应能力。文献[4]的研究表明，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，还使动物栖息场所减少。持续高温导致南极 浮动冰山顶部大量积雪融化，使群居在南极冰雪地带海面浮 动冰山顶部的阿德利亚企鹅数目大减，大量企鹅失去了赖以 产卵和孵化幼仔的地方。
（3)使水体富营养化
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，它引起水生生物大量繁殖，藻类和浮游生物爆 发性生长。这不仅破坏了水域的景色，而且影响了水质，并对航运带来不利影响。如海洋中的赤潮使水中溶解氧急剧减少 ，破坏水资源，使海水发臭，造成水质恶化，致使水体丧失饮用、 养殖的价值。水温升高，生化作用加强，有机残体的分解速度 加快，营养元素大量进入水体，更易形成富营养化。
（4)使传染病蔓延，有毒物质毒性增大
水温的升高为水中含有的病毒、细菌形成了一个人工温 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。
1.5加快水分蒸发
水温的升高使水分子热运动加剧，也使水面上的大气受 热膨胀而上升，加强了水汽在垂直面上的对流运动，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。
1.6增加能量消耗
冷却水水温升高，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， 成为发电机组安全的巨大障碍。
二．热污染的原因
热污染是异常热量的释放或被迫吸收产生的环境“ 不适”
造成的。近百年来全球气候变化主要影响因子按重要程度排 队为：CO 2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，〇3,火山爆发，人为加热[1]。文献[5]认为，使 用化石燃料及核电站排出的废热是全球范围内热污染的主要
来源。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.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。如在
1987年7月，希腊遭受持续8天的热浪袭击，使雅典郊区温 度猛增至45 C，导致900余人丧生，这是由于太阳活动变异 导致的。
（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C〇2,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，并给人类带来 无法估量的损失。全世界每年有几百万 hm2的原始森林被破
坏，极大地削弱了森林对气候的调节作用。
(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。
2.直接或间接的“人为热”释放
(1)C〇2等温室气体的排放。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。据探测，南极冰芯气泡中CO2含量的取样及雪中18〇同位素与当地温度关系成正相 关，与近年来工业生产C〇2释放相吻合。1970年以来，C〇2每 年增量在0.4%〜1%，1986年比工业革命以前增加了 20% 〜25%。由于人类大量砍伐森林、草原上过度放牧，使能吸入 C〇2放出〇2的森林牧草大量减少，也使C〇2的含量进一步增加。
(2) 工业生产（如电力、冶金、石油、化工、造纸、机械等部 门）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[6]，也是热污染的来源。这些灾害可以引 起大范围的人员伤亡和大面积的区域污 染，而且持续时间长。
三．热污染的防治
人类的生活永远离不开热能，但人类面临的问题是，如何 在利用热能的同时减少热污染。这是一个系统问题，但解决问
题的切入点应在源头和途径上。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，人们尚未有用一
个量值来规定其污染程度，这表明人们并未对热污染有足够 重视。防治热污染可以从以下方面着手。
(1) 在源头上，应尽可能多地开发和利用太阳能、风能、潮 汐能、地热能等可再生能源。
(2) 加强绿化，增加森林覆盖面积。绿色植物具有光合作 用，可以吸收C〇2,
释放〇2,还可以产生负离子。植物的蒸腾 作用可以释放大量水汽，增加空气湿度，降低气温。林木还可 以遮光、吸热、反射长波辐射，降低地表温度。绿色植物对防治 热污染有巨大的可持续生态功能。具体措施有：提高城市行道 树建设水平，加强机关、学校、小区等的绿化布局，发展城市周 边及郊区绿化等。
(3) 提高热能转化和利用率及对废热的综合利用。像热电厂、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和使用效率，把排放到大气 中的热能和C〇2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。这样做，既节省能 源，又有利于环境。另外，产生的废热可以作为热源加以利用。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。
(4)提高冷却排放技术水平，减少废热排放。
(5)有关职能部门应加强监督管理，制定法律、法规和标准，严格限制热排放。
四．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，它对人类及 其生存环境的危害也越来越大。因此，人类在自身发展的同 时，必须注意控制热污染，改善人类的生存环境。 参考文献
[1]Mackenzie L.Davis,Susan I.Masten.环境科学与工程原理[M].北京：清华大学出版社，2007:631
[2]许兆义，李进.环境科学与工程概论[M].北京：中国铁道出版社，2010:660~662
[3]朱蓓丽.环境工程概论[M].北京：科学出版社，2011:182~183
[4]曲向荣，李辉，吴昊.环境工程概论[M].北京：机械工业出版社，2011:131~134
[5]孔昌俊，杨风林.环境科学与工程概论[M].北京：科学出版社，2004:240~241
[6]王光辉，丁忠浩.环境工程导论[M].北京：机械工业出版社，2006:218
[6]郑正.环境工程学[M].北京：科学出版社，2004:601
[7]蒋展鹏.环境工程学[M].高等教育出版社，1992:508~512
热污染危害和解决方法
1402032026孙小飞环境工程（2）班
摘要：对热污染状况进行了介绍。概括了热污染的危害，包括危害人体健康、影响全球气候变化、污染大气、污染水体、加快水分蒸发、增 加能量消耗等。分析了热污染的原因 ，自然气候的异常变化和人为因素是热污染产生的两大原因。最后提出了几点防治热污染的措施。
关键词：环境工程学；热污染；温室气体；全球变暖；防治
热污染，是指自然界和人类生产、生活产生的废热对环境 造成的污染。热污染通过使受体水和空气温度升高的增温作用污染大气和水体。火力发电厂、核电站和钢铁厂的冷却系统 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。在工业发达的美国，每天所排放的冷却用 水达
4. 5亿m3，接近全国用水量的1/ 3;废热水含热量约10450亿kJ，足够2. 5亿m3的水温升高10°C。水体和大气环境 的热污染，改变了自然界原有的热平衡，带来一系列问题，已经引起了人们广泛的关注。
一．热污染的危害
1. 危害人体健康
热污染对人体健康构成严重危害，降低了人体的正常免 疫功能。高温不仅会使体弱者中暑，还会使人心律加快，引起 情绪烦躁，精神萎靡，食欲不振，思维反应迟钝，工作效率低。 高温气候助长了多种病原体、病毒的繁殖和扩散，易引起疾
病，特别是肠道疾病和皮肤病。
2．影响全球气候变化
随着人口和耗能量的增长，城市排入大气的热量日益增 多。人类使用的全部能量最终将转化为热，传入大气，逸向太 空。这样，使地面对太阳热能的反射率增高，吸收太阳辐射热 减少，沿地面空气的热减少，上升气流减弱，阻碍云雨形成，造成局部地区干旱，影响农作物生长。近1个世纪以来，地球大 气中C〇2不断增加，气候变暖，冰川积雪融化，使海水水位上升，一些原本十分炎热的城市，变得更热。专家预测，如按现在 的能源消耗速度计算，每10 3全球温度会升高0. 1〜0.26 C; 1个世纪后即为1. 0〜2. 6 C，而两极温度将
上升3〜7 C，对全球气候会有重大影响。
3．污染大气
人类使用的全部能源最终将转化为一定的热量进入大气 环境，这些热量会对大气产生严重影响。
4．污染水体
火力发电厂、核电站和钢铁厂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。
（1)影响水质
温度变化会引起水质发生物理的、化学的和生物化学的 变化，见表1[3]。从表中可见，温度升高，水的粘度降低、密度 减小，水中沉积物的空间位置和数量会发生变化，导致污泥沉 积量增多。水温增加，还会引起溶解氧减少，氧扩散系数增大。 水质的改变会引发一系列问题。
（2) 影响水中（水生）生物
溶解氧的减少，会使存在的有机负荷因消化降解过程加 快而加速耗氧，出现亏氧。鱼类会因缺氧而死亡。温度升高还 会使水中化学物质的溶解度增大，生化反应加速，影响水生生 物的适应能力。文献[4]的研究表明，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，还使动物栖息场所减少。持续高温导致南极 浮动冰山顶部大量积雪融化，使群居在南极冰雪地带海面浮 动冰山顶部的阿德利亚企鹅数目大减，大量企鹅失去了赖以 产卵和孵化幼仔的地方。
（3)使水体富营养化
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，它引起水生生物大量繁殖，藻类和浮游生物爆 发性生长。这不仅破坏了水域的景色，而且影响了水质，并对航运带来不利影响。如海洋中的赤潮使水中溶解氧急剧减少 ，破坏水资源，使海水发臭，造成水质恶化，致使水体丧失饮用、 养殖的价值。水温升高，生化作用加强，有机残体的分解速度 加快，营养元素大量进入水体，更易形成富营养化。
（4)使传染病蔓延，有毒物质毒性增大
水温的升高为水中含有的病毒、细菌形成了一个人工温 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。
1.5加快水分蒸发
水温的升高使水分子热运动加剧，也使水面上的大气受 热膨胀而上升，加强了水汽在垂直面上的对流运动，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。
1.6增加能量消耗
冷却水水温升高，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， 成为发电机组安全的巨大障碍。
二．热污染的原因
热污染是异常热量的释放或被迫吸收产生的环境“ 不适”
造成的。近百年来全球气候变化主要影响因子按重要程度排 队为：CO 2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，〇3,火山爆发，人为加热[1]。文献[5]认为，使 用化石燃料及核电站排出的废热是全球范围内热污染的主要
来源。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.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。如在
1987年7月，希腊遭受持续8天的热浪袭击，使雅典郊区温 度猛增至45 C，导致900余人丧生，这是由于太阳活动变异 导致的。
（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C〇2,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，并给人类带来 无法估量的损失。全世界每年有几百万 hm2的原始森林被破
坏，极大地削弱了森林对气候的调节作用。
(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。
2.直接或间接的“人为热”释放
(1)C〇2等温室气体的排放。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。据探测，南极冰芯气泡中CO2含量的取样及雪中18〇同位素与当地温度关系成正相 关，与近年来工业生产C〇2释放相吻合。1970年以来，C〇2每 年增量在0.4%〜1%，1986年比工业革命以前增加了 20% 〜25%。由于人类大量砍伐森林、草原上过度放牧，使能吸入 C〇2放出〇2的森林牧草大量减少，也使C〇2的含量进一步增加。
(2) 工业生产（如电力、冶金、石油、化工、造纸、机械等部 门）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[6]，也是热污染的来源。这些灾害可以引 起大范围的人员伤亡和大面积的区域污 染，而且持续时间长。
三．热污染的防治
人类的生活永远离不开热能，但人类面临的问题是，如何 在利用热能的同时减少热污染。这是一个系统问题，但解决问
题的切入点应在源头和途径上。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，人们尚未有用一
个量值来规定其污染程度，这表明人们并未对热污染有足够 重视。防治热污染可以从以下方面着手。
(1) 在源头上，应尽可能多地开发和利用太阳能、风能、潮 汐能、地热能等可再生能源。
(2) 加强绿化，增加森林覆盖面积。绿色植物具有光合作 用，可以吸收C〇2,
释放〇2,还可以产生负离子。植物的蒸腾 作用可以释放大量水汽，增加空气湿度，降低气温。林木还可 以遮光、吸热、反射长波辐射，降低地表温度。绿色植物对防治 热污染有巨大的可持续生态功能。具体措施有：提高城市行道 树建设水平，加强机关、学校、小区等的绿化布局，发展城市周 边及郊区绿化等。
(3) 提高热能转化和利用率及对废热的综合利用。像热电厂、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和使用效率，把排放到大气 中的热能和C〇2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。这样做，既节省能 源，又有利于环境。另外，产生的废热可以作为热源加以利用。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。
(4)提高冷却排放技术水平，减少废热排放。
(5)有关职能部门应加强监督管理，制定法律、法规和标准，严格限制热排放。
四．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，它对人类及 其生存环境的危害也越来越大。因此，人类在自身发展的同 时，必须注意控制热污染，改善人类的生存环境。 参考文献
[1]Mackenzie L.Davis,Susan I.Masten.环境科学与工程原理[M].北京：清华大学出版社，2007:631
[2]许兆义，李进.环境科学与工程概论[M].北京：中国铁道出版社，2010:660~662
[3]朱蓓丽.环境工程概论[M].北京：科学出版社，2011:182~183
[4]曲向荣，李辉，吴昊.环境工程概论[M].北京：机械工业出版社，2011:131~134
[5]孔昌俊，杨风林.环境科学与工程概论[M].北京：科学出版社，2004:240~241
[6]王光辉，丁忠浩.环境工程导论[M].北京：机械工业出版社，2006:218
[6]郑正.环境工程学[M].北京：科学出版社，2004:601
[7]蒋展鹏.环境工程学[M].高等教育出版社，1992:508~512