第03章 热污染.ppt

1、第三章 热污染,第一节 热环境,定义：就是指供给生物种群的赖以生存繁衍的空间温度环境。,1、天然的环境热源,基础热源 太阳能 辅助能源 地热能 其他辅助能源 化石燃料（煤、石油、天然气等）、风能、水能、海洋温差能、自然冷能、波浪能、生物质能、潮汐能等。,1.1影响太阳辐射强度的主要因素,太阳、地球相对位置的影响 地球大气的影响 （一）地球大气的组成 大气的成分 大气的分类：干结空气（氧气、氮气、二氧化碳、臭氧）、水汽、杂质和颗粒、新的污染物 （二）地球大气的垂直结构 对流层、平流层、中间层、暖（热）层、散逸层、地冕 （三）大气中主要物质吸收辐射能量的波长范围 大气对辐射能量的吸收 大气中电磁波

2、辐射过程的特点 地形地貌的影响,1.2热平衡及换热方程,地球生物圈的热平衡及换热方程 G = (Q+q)(1-)+I进- I出-H-LE-F 式中G柱体蓄存的总能量； Q 太阳直接辐射能量 q 大气颗粒散射量； 地表短波辐射率； I进到达地表的长波辐射量； I出地表向外的长波辐射量； H 地表与大气交换的显热量； LE 地表与大气交换的潜热量； F 柱体与外界交换的水平方向热流量。,1.2热平衡及换热方程,人体与环境间的热平衡 关系式S=M-（W） E R C 式中：S人体蓄热率； M 食物代谢率； W 外部机械功率； E 总蒸发热损失率； R 辐射热损失率； C 对流热损失率。 人体产热 人

3、体散热 辐射、传导和对流散热：辐射散热、传导散热、对流散热 蒸发散热,1.3热环境对人体的影响,生物体有自己特定的体温和体温调节系统，此外人类对热环境有较大范围的适应性。 低温环境对人体的影响 导致人体环境散热加剧，容易引发伤风感冒或其他疾病，降低人体的抵抗力； 高温环境对人体的影响 引起人体过多的热量在人体内积累，同时导致人体大量出汗而脱水，会造成积热中暑；此外还容易引发事故和降低劳动效率。 16-25是人们感觉最舒适的温度范围。,1.4高温环境,根据环境温度及人体热平衡之间的关系，一般将35以上的生活环境和32以上的生产劳动环境作为高温环境。 特点 自然高温环境 比如，夏季的高温受纬度、海

4、拔高度和当地气候有关，具有影响范围广特点。 人为高温环境 对自然高温具有加剧作用，受影响范围相当较小。,1.4高温环境,高温环境对人体的影响及危害 破坏人体的热平衡状态 气温过高会造成人体体温升高 影响人体的水盐代谢 出现食欲减退、消化不良等症状 加重心脏负担，增加血液粘稠度 降低神经系统的兴奋性，继而引发中暑 中暑：热射病、日射病、热痉挛、 甚至会导致出现突然的情绪失控 加重肾脏负担，降低机体免疫力 高温还会造成不育症,1.4高温环境,高温防护 局部防护 全身性防护 环境温度干预与调整 主动防护：高温适应性训练,1.5人类活动对热环境的影响,温室效应 温室效应的概念？ 温室效应的原理？ 温室

5、气体的种类？,1.5.1温室效应的概念,温室效应是指地球大气层的一种物理特性，即大气层中的温室气体吸收红外线辐射的量多于它释放到太空外的量，使地球表面温度升高的现象。,1.5.2温室效应的原理,1.5.2温室效应的原理,1.5.3温室气体的种类,温室气体占大气层不足1%。其总浓度需视乎各源和汇的平衡结果。 源是指某些化学或物理过程使到温室气体浓 度增加，相反汇是令其减少。 人类的活动可直接影响各种温室气体的源和汇而因此改变了其浓度。 大气层中主要的温室气体可有二氧化碳(CO2)，甲烷(CH4)，一氧化二氮(N2O)，氯氟碳 化合物(CFCs)及臭氧(O3)。 大气层中的水气(H2O)虽然是天然

6、温室效应的主要原因，但普遍认为它 的成份并不直接受人类活动所影响。,1.5.4主要温室气体的特性,*排放1Kg该种温室气体相对于1Kg CO2 所生成的温室效应（资料来自政府间气候变化专门委员会第三份评估报告,2001),1.5.5各种温室气体的全球变暖潜能,1.5.6温室效应增强后的影响,气候转变，全球变暖 例如：大气层云量及环流的转变。当中某些转变可使地面变暖加剧(正反馈)，某些则可令变暖过 程减慢(负反馈)。 海平面升高 一种是海水受热膨胀令水平面上升。 二种是冰川和格陵兰及南极洲上的冰块溶解使海洋水份增加。,1.5.7温室效应对人类生活的影响,经济的影响 海平面的上升对沿岸低洼地区及海

7、岛会造成严重的经济损害 例如：加速沿岸沙滩被海水的冲蚀、 地下淡水被上升的海水推向更远的内陆地方。 农业的影响 在CO2高浓度的环境下，植物会生长得更快速和高大。 改变全球的雨量分布与及各大洲表面土壤的含水量。 海洋生态的影响 沿岸沼泽地区消失肯定会令鱼类，尤其是贝壳类的数量减少。 河口水质变咸可会减少淡水鱼的品种数目，相反该地区海洋鱼类的品种也可能相对增多。 水循环的影响 全球降雨量可能会增加。 区域分布情况复杂,1.5.8温室气体浓度的转变,1.5.8温室气体浓度的转变,1.5.8温室气体浓度的转变,1.5.8温室气体浓度的转变,1.5.8温室气体浓度的转变,1.6热岛效应,城市热岛效应就

8、是指由于城市化的发展，导致城市中的气温高于外围郊区的现象。 在气象学近地面大气等温线图上，郊外的广阔地区气温变化很小，如同一个平静的海面，而城区则是一个明显的高温区，如同突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表着高温的城市区域，所以就被形象地称为城市热岛。 在夏季，城市局部地区的气温，能比郊区高6甚至更高，形成高强度的热岛。 热岛现象也称为“大气热污染现象”,1.6.1城市热岛效应的成因,城市的下垫面热力学属性改变，即城市化导致人工下垫面增加，自然下垫面减少； 人工热源导致热量增加； 城市大气污染 。,1.6.2城市热岛效应与能源消耗,一年四季都可能出现城市热岛效应。 对居民生活和消费构成影响的主要是

9、夏季高温天气下的热岛效应。 为了降低室内气温和使室内空气流通，人们使 用空调、电扇等电器，而这些都需要消耗大量的电力。 如目前美国1/6的电力消费用 于降温目的，为此每年需付电费400亿美元。,1.6.3城市热岛效应的影响,影响人们的生活，降低人们的工作效率 加剧大气污染 造成局部地区水灾 热污染会导致恶性循环，增加人为热源的增加，进而加剧城市热岛效应。 加剧水资源供应紧张 改变城区的季节变化，减少霜雪。,1.6.4缓解城市热岛效应的途径,绿地能够有效缓解城市热岛效应 城市绿化覆盖率与热岛强度成反比，绿化覆盖率越高，则热岛强度越低。 当覆盖率大于30%后，热岛效应得到明显的削弱； 覆盖率大于5

10、0%，绿地对热岛的削减作用极其明显。 规模大于3公顷且绿化覆盖率达到60%以上的集中绿地，基本上与郊区自然下垫面的温度相当，可消除热岛现象，在城市中形成了以绿地为中心的低温区域。 水面、风等也能缓解城市热岛效应。,1.6.4缓解城市热岛效应的途径,减少人为热量排放源 合理规划城市布局 引导新式健康生活习惯 改变建筑材料和热学特性 革新设计，降低城市建筑密度,1.6.4缓解城市热岛效应的途径,采用高反射能素材、涂料； 采用透水性、保水性铺修； 确保“城市风道”； 地面洒水 。,2、环境温度的测量方法,测量仪器 按测温方式分为接触式和非接触式两大类。 常用测量方法 干球温度法 湿球温度法 黑球温度

11、法,第二节 热污染,1、热污染的概念,热污染是指人类生产和生活活动中排放的废热，导致环境温度变化并对环境和人类产生影响的现象。 根本原因是能源未被完全有效合理地利用而被弃置于环境中。 我国尚未制定环境热污染的控制标准。,1.1热污染形式主要包括：,改变大气组成，改变太阳辐射和地球辐射的透过率。 如大气中颗粒物浓度的增加、对流层上部水蒸汽增加、臭氧层破坏都会改变大气的组成。 改变地表状况，改变反射率，改变地表和大气之间的换热过程。 如过度农牧导致的沙漠化会改变地表的反射率，城市建设形成城市热岛，污染物排放导致冰面反射率降低而吸热溶化等。 直接向环境排热。 如炼钢、炼焦向大气放热，电厂向水体放热等

12、。,1.2 热污染的影响,水体的热污染直接危害水生生物 气候异常 生存陆地减少 危害人类健康 加剧了能源消耗 严重可致人类灭亡,2、水体热污染及防治,水体热污染的来源 水体热污染的影响 水体热污染防治,水体热污染,由于人类活动向自然水体排放温水，使水体温度升高到有害程度，影响到水生生物生长，最后降低水体功能的现象就称为水体热污染。,2.1水体热污染的来源,水体热污染主要由于工业冷却水的排放。 电力工业， 冶金 化工 石油 造纸 机械工业等。,2.2水体热污染的影响,水体热污染会影响水质和水生生物和生态，给人类带来间接危害。 水的各种物理性质受温度影响，例如氧气在水中溶解度会降低。 水温升高、水体中物理化学和生物反应速度会加快，由此带来的后果是：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，水体缺氧加剧等等。 水温升高导致水体生态结构改变，水温越高，蓝藻越占优势，从而越不宜饮用和渔业用。,2.2水体热污染的影响,降低水中的溶解氧含量 导致水生生物种群的变化 加快生化反应速度 破坏水产品资源 影响人类生产和生活 危害人类健康,2.3水体热污染防治,技术途径 改进冷却方式，减少温排水 废热水的综合利用 废热水的技术标准化 法律途径 尽快完善我国的水体热污染防治法体系 中华人民共和国水污染防治法 中华人民共和国海洋环境保护法,3、大气热污染的影响及防治,当大气升