物理性污染控制 4 热污染及其控制.ppt

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1、n第一节 概述n第二节 水体热污染n第三节 热岛效应n第四节 温室效应n第五节 热污染控制技术 一、热环境 二、热污染 热环境热环境 影影响响 人类活动人类活动 人体健康人体健康 影影响响热环境又称环境热特性，热环境又称环境热特性，是提供给人类生产、生是提供给人类生产、生 活及生命活动的生存空活及生命活动的生存空 间的温度环境。间的温度环境。一、热环境 表表 6-1 6-1 热环境的分类热环境的分类名名 称称热热 源源特特 征征自然自然热环境热环境主要热源是主要热源是太阳太阳 l热特性取决于环境接收太阳辐射的情况；热特性取决于环境接收太阳辐射的情况；l与环境中大气同地表间的热交换有关；与环境中

2、大气同地表间的热交换有关；l受气象条件的影响受气象条件的影响人工人工热环境热环境房屋、火炉、房屋、火炉、机械、化学机械、化学等设施等设施l人类为防御、缓和外界环境剧烈的热特性人类为防御、缓和外界环境剧烈的热特性变化而创造的更适于生存的热环境；变化而创造的更适于生存的热环境；l人类的各种生产、生活和生命活动都是在人类的各种生产、生活和生命活动都是在人工热环境中进行的人工热环境中进行的l电动机、发动机和各种大功率的电电动机、发动机和各种大功率的电器机械装置在运转工程中，以副作用器机械装置在运转工程中，以副作用的形式向环境中释放的热能。的形式向环境中释放的热能。l放热的物理化学反应过程，如化工厂的化

3、放热的物理化学反应过程，如化工厂的化学反应炉和核反应堆中的核反应，太阳辐射学反应炉和核反应堆中的核反应，太阳辐射能量实际就是氢核聚变产生的。能量实际就是氢核聚变产生的。l密集人群释放的辐射能量，一个成年人对密集人群释放的辐射能量，一个成年人对外辐射的能量相当于外辐射的能量相当于146W146W的发热器所散发的的发热器所散发的能量。能量。设备散热设备散热物理化学放物理化学放热热人群辐射人群辐射 二、热污染 n人类生产、生活中排放出的废热造成的环境热化，损害环境质量，影响人类生产、生活的一种增温效应。（一）热污染的类型（一）热污染的类型 （二）热污染的成因（二）热污染的成因 （一）热污染的类型（一

4、）热污染的类型 n污染源n备 注热电厂、核电站、钢铁厂热电厂、核电站、钢铁厂的循环冷却系统排放热水；的循环冷却系统排放热水；石油、化工、铸造、造纸石油、化工、铸造、造纸 等工业排放含大量废热的等工业排放含大量废热的 废水。废水。燃煤火电站热能利用率仅燃煤火电站热能利用率仅40%40%，轻水堆核电站仅为轻水堆核电站仅为31%31%33%33%，核电站冷却水耗量较火电站多核电站冷却水耗量较火电站多 50%50%以上。以上。废热随冷却水或工业废水排入废热随冷却水或工业废水排入 地表水体，导致水温急剧升地表水体，导致水温急剧升 高，对水生生物造成危害。高，对水生生物造成危害。n类型城市和工业大规模燃烧

5、过程城市和工业大规模燃烧过程 产生废热，高温产品、炉渣产生废热，高温产品、炉渣 和化学反应产生的废热等。和化学反应产生的废热等。目前关于大气热污染的研究目前关于大气热污染的研究 主要集中在城市热岛效应和主要集中在城市热岛效应和 温室效应。温室效应。温室气体的排放抑制了废热温室气体的排放抑制了废热 向地球大气层外扩散，更向地球大气层外扩散，更 加剧了大气的升温过程。加剧了大气的升温过程。（二）热污染的成因（二）热污染的成因 p环境热污染主要由人类活动造成，主要成因环境热污染主要由人类活动造成，主要成因向环境释放热量向环境释放热量 改变地表形态改变地表形态 l能源未能有效利用，余热排入环境后直接能

6、源未能有效利用，余热排入环境后直接引起环境温度升高；引起环境温度升高；改变大气层组成和结构改变大气层组成和结构 （二）热污染的成因（二）热污染的成因 改变大气层组成和结构改变大气层组成和结构 COCO2 2含量剧增含量剧增 COCO2 2是温室效应的主要贡献者。是温室效应的主要贡献者。颗粒物大量增加颗粒物大量增加 对流层水蒸气增多对流层水蒸气增多 平流层臭氧减少平流层臭氧减少 l反射太阳辐射，吸收地表长波辐射反射太阳辐射，吸收地表长波辐射l对环境温度的影响与颗粒物粒度、成分、对环境温度的影响与颗粒物粒度、成分、停留高度、云层和地表反射率等因素相关停留高度、云层和地表反射率等因素相关 l白天吸收

7、地面辐射，抑制热量向太空扩散；白天吸收地面辐射，抑制热量向太空扩散；l夜晚向外辐射能量，使环境温度升高。夜晚向外辐射能量，使环境温度升高。l氟氯烃（氟氯烃（CFCsCFCs）和含溴卤化烃哈龙（）和含溴卤化烃哈龙（HalonHalon）是造成臭氧层破坏的主要原因。是造成臭氧层破坏的主要原因。（二）热污染的成因（二）热污染的成因 改变地表形态改变地表形态 l地表蒸发强度增强，反射率提高地表蒸发强度增强，反射率提高l降低植物吸收降低植物吸收COCO2 2和太阳辐射的能力和太阳辐射的能力l减弱了植被对气候的调节作用减弱了植被对气候的调节作用 植被破坏植被破坏 下垫面改变下垫面改变 海洋面受海洋面受热性

8、质改变热性质改变 l城市化地表的反射率和蓄热能力改变城市化地表的反射率和蓄热能力改变l地表和大气之间的换热过程破坏地表和大气之间的换热过程破坏l石油泄漏可显著改变海面的受热性质石油泄漏可显著改变海面的受热性质l对太阳辐射的反射率降低，吸收能力增加对太阳辐射的反射率降低，吸收能力增加（二）热污染的成因（二）热污染的成因 表表6-6 城市下垫面对热环境的影响城市下垫面对热环境的影响项目项目与农村比较结果与农村比较结果项目项目与农村比较结果与农村比较结果年平均温度年平均温度高高0.51.5夏季相对湿度夏季相对湿度低低8%冬季平均最低气温冬季平均最低气温高高1.02.0冬季相对湿度冬季相对湿度低低2%

9、地面总辐射地面总辐射少少15%20%云量云量多多5%10%紫外辐射紫外辐射低低5%30%降水降水多多5%10%平均风速平均风速低低20%30%一、水体热污染的影响一、水体热污染的影响 二、水体热污染的防治二、水体热污染的防治 一、水体热污染的影响一、水体热污染的影响 （一）威胁水生生物生存（一）威胁水生生物生存 l水体升温还可提高有毒物质的毒性以及水生生物对水体升温还可提高有毒物质的毒性以及水生生物对有害物质的富集能力，改变鱼类的进食习性和繁殖有害物质的富集能力，改变鱼类的进食习性和繁殖状况等；状况等；l热效力综合作用容易引起鱼类和其他水生生物的死热效力综合作用容易引起鱼类和其他水生生物的死亡

10、；亡；l热污染可使水体严重缺氧，厌氧菌大量繁殖，热污染可使水体严重缺氧，厌氧菌大量繁殖，有机物腐败严重，水体发生黑臭。有机物腐败严重，水体发生黑臭。（二）加剧水体富营养化（二）加剧水体富营养化 l温排水还会促进底泥中营养物质的释放，导致温排水还会促进底泥中营养物质的释放，导致水体离子总量，特别是水体离子总量，特别是N N、P P含量增高，加剧水含量增高，加剧水体富营养化。体富营养化。l水温超过水温超过3030，硅藻大量死亡，绿藻、蓝藻迅，硅藻大量死亡，绿藻、蓝藻迅速繁殖速繁殖l水体升温给致病微生物滋生繁衍提供温床，引水体升温给致病微生物滋生繁衍提供温床，引发流行性疾病。发流行性疾病。（三）引发

11、流行性疾病（三）引发流行性疾病 l澳大利亚曾流行的一种脑膜炎是由于电厂排放澳大利亚曾流行的一种脑膜炎是由于电厂排放的冷却水使水温增高，变形虫大量滋生繁衍，的冷却水使水温增高，变形虫大量滋生繁衍，污染水源，经人类饮水、烹饪或洗涤等途径污染水源，经人类饮水、烹饪或洗涤等途径 进进入人体，导致发病。入人体，导致发病。l水温升高会加快水体的蒸发速度，使大气水温升高会加快水体的蒸发速度，使大气中的水蒸气，从而增强温室效应，引起地中的水蒸气，从而增强温室效应，引起地表和大气下层温度上升，影响大气循环，表和大气下层温度上升，影响大气循环，甚至导致气候异常。甚至导致气候异常。（四）增强温室效应（四）增强温室效

12、应 二、水体热污染的防治二、水体热污染的防治 n热污染很难彻底消除热污染很难彻底消除(预防预防)n综合防治的目标：减少热污染，将其控制在综合防治的目标：减少热污染，将其控制在环境可承受的范围内，及其资源化利用。环境可承受的范围内，及其资源化利用。水体污染的防治措施n冷却水循环利用或改进冷却方式，减少冷冷却水循环利用或改进冷却方式，减少冷却水用量、降低排水温度，从而减少进入却水用量、降低排水温度，从而减少进入水体的废热量。水体的废热量。n合理设计取、排水方式和选择取、排水位合理设计取、排水方式和选择取、排水位置，如采用多口排放或远距离排放等，减置，如采用多口排放或远距离排放等，减轻废热对受纳水体

13、的影响。轻废热对受纳水体的影响。（一）减少废热入水（一）减少废热入水 n养殖鱼、虾或贝类养殖鱼、虾或贝类n废热水灌溉，温室蔬菜或花卉种植。废热水灌溉，温室蔬菜或花卉种植。n废热水调节污水处理系统水温废热水调节污水处理系统水温n排入港口或航道以防止结冰排入港口或航道以防止结冰n冬季供暖冬季供暖（二）废热综合利用（二）废热综合利用 n应尽快制定水温排放标准应尽快制定水温排放标准n将热污染纳入建设项目的环境影响评价中将热污染纳入建设项目的环境影响评价中n各地方部门需加强对受纳水体的管理各地方部门需加强对受纳水体的管理（三）加强管理（三）加强管理 一、城市热岛效应一、城市热岛效应 二、城市热岛效应的成

14、因二、城市热岛效应的成因 三、城市热岛效应的影响三、城市热岛效应的影响 四、城市热岛效应的防治四、城市热岛效应的防治 v城市热岛效应城市热岛效应在人口稠密、工业集中的城市地区，由人类活在人口稠密、工业集中的城市地区，由人类活动排放的大量热量与其他自然条件共同作用致动排放的大量热量与其他自然条件共同作用致使城区气温普遍高于周围郊区的现象。使城区气温普遍高于周围郊区的现象。以城区气温与郊区气温之差来表示。以城区气温与郊区气温之差来表示。一、城市热岛效应一、城市热岛效应 v城市热岛效应导致城区年平均气温高出郊区城市热岛效应导致城区年平均气温高出郊区 农村农村0.51.5左右；左右；v一般冬季城区平均

15、最低气温比郊区高一般冬季城区平均最低气温比郊区高12，城市中心区气温比郊区高城市中心区气温比郊区高23，最大可相差，最大可相差 5；v夏季城市局部地区的气温有时甚至比郊区高出夏季城市局部地区的气温有时甚至比郊区高出 6以上。以上。目前我国热岛效应最大的城市是目前我国热岛效应最大的城市是北京北京(9.0)(9.0)和和上海上海（6.86.8），世界最大城市热岛为加拿大），世界最大城市热岛为加拿大的的温哥华温哥华(11)(11)和德国的和德国的柏林柏林(13.3)(13.3)。n引起城市热岛效应的原因引起城市热岛效应的原因（一）城市下垫面的变化（一）城市下垫面的变化 n下垫面：混凝土、柏油路面、建

16、筑墙面n对太阳辐射的反射率低，升温快，蓄热能力强。n植被面积减少，蒸腾作用减弱。n使温室效应大大增强！（二）城市大气成分的变化（二）城市大气成分的变化 （三）人为热的释放（三）人为热的释放 三、城市热岛效应的影响三、城市热岛效应的影响 （1 1）城区冬季缩短，霜雪减少）城区冬季缩短，霜雪减少 城区冬季采暖耗能降低，但另一方面，热岛效城区冬季采暖耗能降低，但另一方面，热岛效应导致夏季持续高温又会增加城市耗能。例如美国应导致夏季持续高温又会增加城市耗能。例如美国洛杉矶市城乡温差增加洛杉矶市城乡温差增加2.82.8，全市因空调降温多，全市因空调降温多耗耗1010亿瓦电能，每小时合亿瓦电能，每小时合1515万美元，据此推算全美万美元，据此推算全美国夏季因热岛效应每小时多耗降温费达数百万美元国夏季因热岛效应每小时多耗降温费达数百万美元。三、城市热岛效应的影响三、城市热岛效应的影响 （2 2）加剧城区夏季高温天气）加剧城区夏季高温天气 工作效率降低，中暑和死亡人数增加。工作效率降低，中暑和死亡人数增加。医学研究表明，环境温度与人体的生理活动密医学研究表明，环境温度与人体的生理活动密切相关，当温度高