热污染

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物理高新技术——环境科学下的物理学——热污染

物理高新技术——环境科学下的物理学——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

‘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)。
1.4.4主要温室气体的特性
N2O O3 CO
1) 被土壤吸取;2) 在大气 吸收红外线辐射,影响大气平流层中 平流层中被光线 分解 O3的浓度 与及和O起化学作用 与NOx,ClOx及HOx等化 合物的催化反应。 1) 被土壤吸取 2) 和OH起化学作用 吸收紫外光及红外线辐射 影响平流层中O3和OH的循环,生成 CO2 吸收红外线辐射,影响平流层中O3的 浓度

不容忽视的热污染.

不容忽视的热污染.

2.加强隔热保温,防止热量损失
在工业生产中,有些窑体要加强保温、隔热措施,以降低 热损失,如水泥窑筒体用硅酸铝毡、珍珠岩等高效保温材 料,既减少热散失,又降低水泥熟料热耗。
3.生活中要逐步推广燃气、电等清洁 能源,减少热排放。
利用水能、风能、地热能、潮汐能和太阳能等新能源,既 解决了污染物,又是防止和减少热污染的重要途径。特别 是太阳能的利用上,各国都投入大量人力和财力进行研究, 取得了一定的效果。
危害
热污染首当其冲的受害者是水生物,由于水温升高使 水中溶解氧减少,水体处于缺氧状态,同时又使水生生物 代谢率增高而需要更多的氧,造成一些水生生物在热效力 作用下发育受阻或死亡,从而影响环境和生态平衡。此外, 河水水温上升给一些致病微生物造成一个人工温床,使它 们得以滋生、泛滥,引起疾病流行,危害人类健康。1965 年澳大利亚曾流行过一种脑膜炎,后经科学家证实,其祸 根是一种变形原虫,由于发电厂排出的热水使河水温度增 高,这种变形原虫在温水中大量孳生,造成水源污染而引 起了这次脑膜炎的流行。
第5课 不容忽视的热污染
开动脑筋之一
为什么城市的气温比 郊区高呢?
城市热岛效应
城市热岛效应(Urban heatisland effect)是指城市因 大量的人工发热、建筑物和道 路等高蓄热体及绿地减少等因 素,造成城市“高温化”。城 市中的气温明显高于外围郊区 的现象。在近地面温度图上, 郊区气温变化很小,而城区则 是一个高温区,就象突出海面 的岛屿,由于这种岛屿代表高 温的城市区域,所以就被形象 地称为城市热岛。
如何防治热污染?
热污染的根源
防治措施
造成热污染的根本原因是 能源未能有效合理地利用。
热污染的防治
1.变废为宝,减少排放

热污染

热污染

第二节 水体热污染
第二节 水体热污染
一 水体热污染的来源
由于人类活动向自然水体排放温水,使水体温度升 由于人类活动向自然水体排放温水, 高到有害程度,影响到水生生物生长, 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。 能的现象就称为水体热污染。 水体热污染主要由于工业冷却水的排放包括电力工 冶金、化工、石油、造纸、 业、冶金、化工、石油、造纸、机械工业等
第三节 热岛效应
一、城市热岛效应
城市热岛效应就是指由于城市化的发展, 城市热岛效应就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 就是指由于城市化的发展 现象。 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 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, 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, 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。 城市热岛 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 在夏季,城市局部地区的气温,能比郊区高6 甚至更高, 热岛。 热岛。
第二节 水体热污染
二 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
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 增强温室效应
第二节 水体热污染
三 水体热污染的防治
1、技术途径
• • •
改进冷却方式,减少温排水 改进冷却方式, 废热水的综合利用 废热水的技术标准化

热污染对环境的影响

热污染对环境的影响

材料科学与工程学院成控0803班刘聪080201077热污染对环境的影响环境保护是指人类有意识地保护自然资源并使其得到合理的利用,防止自然环境受到污染和破坏;对受到污染和破坏的环境必须做好综合治理,以创造出适合于人类生活、工作的环境。

但人类在寻求发展的过程中,难免会对环境造成破坏。

近几十年来,热污染对环境的影响越发明显了。

在工业发达的美国,每天所排放的冷却用水达4.5亿立方米,接近全国用水量的1/3;废热水含热量约2500亿千卡,足够2.5亿立方米的水温升高10℃。

因此,热污染应受到人类的重视。

热能够改变大气和水自然特性。

热污染首当其冲的受害者是水生物,发电厂、钢铁厂的循环冷却系统排出的热水以及石油、化工、铸造、造纸等工业排出的主要废水中含有大量废热,排入地表面水体后,导致水温急剧升高,水中溶解氧气减少,可引起鱼类等水生动植物死亡。

对于河湖港汊,因热污染使水体处于缺氧状态,厌氧菌大量繁殖,有机物腐败严重,影响了周边环境和生态平衡。

二是污染大气,大气中的含热量增加,还可影响到地球气候变化。

按照大气热力学原理,现代社会生活中的其他能量都可转化为热能,使地表面反射太阳热能的反射率增高,吸收太阳辐射热减少,促使地表面上升的气流相应减弱,阻碍水汽的凝结和云雨的形成,导致局部地区干旱少雨,影响农作物生长歉收。

气候变化将引起海水热膨胀和极地冰川融化,海平面上升,加快生物物种灭绝。

近一个世纪以来,地球大气中的二氧化碳不断增加,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。

专家们预测,如按现在的能源消耗的速度计算,每10年全球温度会升高0.1℃~0.26℃;一个世纪后即为1.0℃~2.6℃,而两极温度将上升3℃~7℃,对全球气候会有重大影响。

第三是热污染加重了城市热岛效应。

热污染使局部地区气温升高,致使城市中心地区比郊区农村的气温高出2-5℃。

特别是夏季,这种过热环境的加强和持续,会对人类健康造成严重威胁,使中暑、冠心病、高血压、中风等疾病的发病率明显上升。

热污染

热污染
定义:温室效应是指由 于大气中二氧化碳等温 室气体含量增加,使全 球气温升高的现象。 加剧原因:温室气体排 放量增加;植被破坏, 温室气体吸纳量降低。
大气热污染
机理:太阳短波辐射可以透过大气射入地面,而地 面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等 物质所吸收,从而产生大气变暖的效应
大气热污染
热污染评价与标准
二、大气热环境评价与标准 环境生理学上常采用温度-湿度-风速的综合指标来 表示环境温度,并称之为生理热环境指标,常用的 生理热环境指标主要有以下几种: 1、有效温度 2、干-湿-黑球温度 3、操作温度 4、预测平均热反应指标 5、热平衡数
热污染控制技术
热污染控制技术
一、节能设备与技术 1、热泵 将低温热源中无法被利用的废热集中起来,传递给要加 热的物质。 实例:莫斯科市乌赫托斯基生活小区电-热-冷三联供系统, 利用热泵供应小区的制冷、供暖、生活热水所需能量。 优势:整个系统的能量都来自当地二次能源(如废热, 沼气等),不需燃烧化石染料。
热污染控制技术
4、空冷技术 空冷技术是直接利用空气进行冷却相关设备的技术。采 用空冷技术可以显著节约水资源,同时也有助于控制水 体热污染,但空冷技术耗电量大,会提高燃料消耗,因 此在能源丰富而水源短缺的地区比较适用。
热污染控制技术
二、生物能技术 (1)生物质压缩成型技术 (2)生物质气化技术 (3)生物质燃料酒精 (4)生物质热裂解液化技术
大气热污染
城市热岛效应的影响
1、人们生活、工业生产、交通 运输中燃烧石化燃料而形成的 大气污染物质在热岛中心区域 聚集,危害人们的身体健康甚 至生命。 2、长期生活在热岛中心区的人 们会表现情绪烦躁不安、精神 萎靡、忧郁压抑、记忆力下降、 失眠等症状,降低工作效率, 引起中暑和死亡人数的增加 3、导致气候异常、物候失常, 引发异常天气现象和自然灾害。

热 污 染

热 污 染
首先,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发生变化。当太阳黑子活动强时 ,经向环流活跃,南北气流交换频繁,导致冬冷夏热。
其次,森林破坏和森林火灾的发生使大气释放大量热量。直 接或间接地破坏了生态平衡,并给人类带来无法估量的损失 。全世界每年有几百万平方公里的原始森林遭到破坏,极大 地削弱了森林对气候的调节作用。
其四在工业生产过程中,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的人员伤害和大面积的区域 热污染。
(三)大气热污染的危害
1.对气象产生的影响 大气的热量增加,地面反射太阳热能的反射率增高,吸收太阳辐射 热减少,这就使得地面上升的气流相对减弱,阻碍云、雨的形成, 进而影响正常的气候,造成局部地区炎热、干旱、少雨,甚至造成 更严重的自然灾害。此外,热污染还会使臭氧层遭到破坏,使太阳 光和其他放射线长驱直人,直接到达地面,导致人类皮肤癌等疾病 发生。
2.对城市产生的影响
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。
3.对全球的影响
在大气热污染及二氧化碳等污染物的共同作用下,全球温 度变暖,产生所谓的温室效应。全球的温度升高导致海水 热膨胀和极地冰川融化,海平面上升,淹没大量沿海城市 ,破坏生态平衡、加快生物物种濒临灭绝。
首先是工业的迅速发展带来各种燃料(煤、石油、天然气等)的消费剧增,产生 了大量的废热气和废热渣被释放到大气中,造成热污染。
其次是工业生产(如电力、冶金、石油、化工、造量的废热水、废热气和废热渣。
其三是居民生活(如汽车、空调、电视、电风扇、微波炉、照明、液化气、蜂 窝煤等)形成的废热。

水体热污染危害

水体热污染危害

(二)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,使生物多样性下降,喜冷的生物(如硅藻)减 少,耐热的植物(如蓝藻、绿藻) 增加,造成水质恶化,影响水 体饮用和渔业用等功能。
(三)对生态系统的影响
水体增温加速了水生态系统的演替或破坏。硅藻在20℃的水中为优 势种;水温32℃时,绿藻为优势种;37℃时,只有蓝藻才能生长 。鱼类种群也有类似变化。对狭温性鱼类来说,在10~15℃时, 冷水性鱼类为优势种群;超过20℃时,温水性鱼类为优势种群;当 水温为25~30℃时,热水性鱼类为优势种群。水温超过33~35℃ 时,绝大多数鱼类不能生存。水生物种群之间的演替,以食物链( 网)相联结,升温促使某些生物提前或推迟发育,导致以此为食的 其他种生物因得不到充足食料而死亡。食物链中断可能使生态系统 组成发生变化,甚至破坏。
3.对水体质量的影响
水体升温加速了水及底泥中有机物的物生降解和营养元素 的循环,藻类因而过度生长繁殖,导致水体富营养化;有 机物降解又加速了水中溶解氧消耗。某些有毒物质的毒性 随水温上升而加强。例如,水温升高10℃,氰化物毒性就 增强一倍;而生物对毒物的抗性,则随水温的上升而下降 。
居家室内环境保护
1.对水生生物繁殖行为的影响
由于水体温度的异常升高,会直接影响水生生物繁殖行 为。如水温升高,会导致鱼在冬季产卵及异常回游;水生昆 虫提前羽化,由于陆地气温过低羽化后不能产卵、交配;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 物的生温度的升高直接导致水分子运动加速,并且水面上方的 空气受热膨胀上升,加快水体表面的水分子向空气中扩散速 度,陆地水大量变成大气水,使陆地严重失水。
(一)对水生生物的影响
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,例如虾在水温为4 ℃时心率为30次/ min ,22 ℃时心率为125次/ min ,温度再高则难以生存。 水的各种性质受温度影响,随温度升高,氧气在水中溶解度会降低;水 体中物理化学和生物反应速度会加快,因此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。

06 热污染及其防治

06 热污染及其防治
第六章 热污染及其控制
一、热污染


在能源消耗和能量转换的过程中,常常有大量 热能排入环境中,使水体和空气的温度升高。 这种由于工业生产和现代生活排入水和空气中 的废热而造成的环境污染称为热污染。 热污染主要表现在对全球性的或区域性的自然 环境热平衡的影响,使热平衡遭到破坏。目前 尚不能定量地确定由热污染所造成的环境破坏 和长远影响,但已证实由于热污染使大气和水 体产生了增温效应,对生态环境会产生危害。
二、热污染的成因及危害
Hale Waihona Puke (二)水体热污染
很多工业生产部门,如电力、冶金、化工和纺织等。 其中的一些工艺流程,如蒸馏、漂洗、稀释、冲刷 和冷却等,都有可能产生大量的废热水。这些废热 水排入水体后,使水体的热负荷或温度增高,从而 引起水体物理、化学和生物方面的改变,对生态环 境和人类的生产、生活活动产生不良影响,称为水 体热污染。 水体热污染的不良影响主要表现(略)
三、热污染的防治

(二)废热利用



利用电站排放的温水在冬季供暖;用温热水在冬季 灌溉农田;在温水暖房种植一些冬季少见的新鲜蔬 菜和热带植物。 废热再次生产蒸汽或热水。例如,许多工厂用废蒸 汽或高温废水通过热交换器加热清洁水用来洗澡, 收到了令人满意的效果。有的工厂用废热加热原材 料,既节约了能源,又防止了环境的热污染。 为预防河流航道和港口在冬季冻结,适当引进电站 的温热水,可以做到一举两得。
三、热污染的防治

(一)提高热能利用效率

目前,燃烧装置效率较低,使得大量能源以废热形 式消耗,产生热污染。据统计,民用燃烧装置的热 效率约为10%~40%,工业锅炉约为20%~70%, 火力发电厂能量利用效率约为40%,核电站约为33 %。我国热能平均有效利用率仅为30%左右。如果 把热能利用率提高10%,就意味着热污染的15%得 到控制。我国把热效率提高到40%左右(相当于工 业发达国家水平)是完全可能的。
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Thermal Pollution
---Junqi Li
2017/12/4
Part 1

The amount of heat that must be removed from an electrical generating facility is quite large.A one-million-kilowatt plant running at 40 percent efficiency would heat 10 million liters of water by 35℃ every hour.It is not surprising that such large quantities of heat,aided to aquatic systems cause ecological disruptions.The term thermal pollution has been used to describe these heat effects.
随着水温上升,合成毒物也会变得更加危险。首先,在较高的温度下,有 毒物质会加速。第二种温暖的水有利于植物种类的生长,如藻类。

Part 6

The Second Law of Thermodynamics assures us that we cannot invent a process to avoid the production of excess heat.We can however reduce the amount of heat wasted or we can put it to good use. 热力学第二定律告诉我们,我们不能发明一个过程来避免产生多余 的热量。但是我们可以减少热量的浪费,或者我们可以好好利用它。
必须从发电设施中移除相当大的热量。一个一百万千瓦的工厂以百分之四 十的效率运行,每小时将会以35℃的速度加热一千万升的水。如此大量的 热量,导致水生系统造成生态破坏,这不足为奇。“热污染”这个术语被用 来描述这些热效应。

Part 2

The processes of life involve chemical reaction,and as a rough approximation,the rate of a chemical reaction doubles for every rise in temperature of 10℃.
当外部气温上升或下降约 10时,我们的系统会发生什么情况 ?我们通过内部调节机 制来调节,保持恒定的体温。这种能力是温血动物的特征,如哺乳动物和鸟类。相 反,像鱼这样的非哺乳类水生生物无法像温血动物那样有效地调节体温。

Part 3

In general,not only the fish but also entire aquatic ecosystems are rather sensitively affected by temperature changes.Any disruption of the food chain,for example may upset the entire system.



Part 4

Aquatic ecosystems near power facilities are subject not only to the effects of an elevate average temperature but also to the thermal shocks of unnaturally rapid temperature changes.Thus,the development of coldwater species is hindered by hot water,and the development of hot-water species is upset by the unpredictable flow of heat.
生命的过程包括化学反应,作为一个粗略的近似,每上升10℃化学反应的速率将上 升两倍。


What then happens to our system when the outside air temperature rises or falls by about 10℃? We adjust by internal regulatory mechanisms that maintain a constant body temperature.This ability is characteristic of warm-blooded animals,such as mammals and birds.In contrast,non-mammalian aquatic organisms such as fish are unable to regulate their body temperatures as efficiently as warm-blooded animals.
一般来说,不仅仅是鱼,还有整个水生生态系统都受到温度变化的敏感影 响。例如,任何对食物链的破坏,都可能扰乱整个系统。 Higher temperatures often prove to be more hospitable for pathogenic organisms,and thermal pollution may therefore convert a low incidence of fish disease to a massive fish kill as the pathogens become more virulent and the fish less resistant. 较高的温度通常证明对病原微生物更适宜,而热污染可能会使鱼类疾病的 低发生率转化为大量的鱼类死亡,因为病原体的毒性更强,而鱼类的抵抗 力也更弱。
电力设施附近的水生生态系统不仅受到升高平均温度的影响,而且还受到 非自然快速温度变化的热冲击的影响。因此,冷水物种的发展受到热水的 阻碍,而热水物种的发展则因热的不可预测的流动而变得不稳定。

Part 5

Synthetic poisons,too,become more dangerous to fish as the water temperature rises.First of all toxic effects are accelerated at higher temperatures.Second warm water favors increased growth of plant varieties such as algae.

THANK YOU
2017/12/4
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