熱污染防治

熱污染防治是通過改進熱能利用技術，制定可行的排放標準，改善能量利用，減少廢熱排放。如控制城市人口，減少礦物燃料的消耗，開發新能源，提高熱能利用效率等。熱污染多發生在城市、工廠、火電站、原子能電站等人口稠密和能源消耗大的地區，因此，必須採取切實可行的熱污染防治措施。

基本介紹

• 中文名：熱污染防治
• 外文名：Prevention of thermal pollution
• 套用學科：環境工程
• 適用領域範圍：環境生態
• 危害：大氣熱污染、水體熱污染等
• 措施：改進熱能利用技術、城市綠化等

熱污染概述

隨著科技水平的提高和社會生產力的不斷發展，工農業生產和人們的生活都取得了巨大的進步，這其中大量的能源消耗（包括化石燃料和核燃料）不僅產生了大量的有害及放射性的污染物，而且還會產生CO₂、水蒸氣、熱水等一些污染物，它們會使局部環境或全球環境增溫，並形成對人類和生態系統的直接或間接、及時或潛在的危害。這種日益現代化的工農業生產和人類生活中排放出的廢熱所造成的環境污染，即為熱污染。熱污染一般包括水體熱污染和大氣熱污染。

熱污染的危害

熱污染主要對全球或區域性自然環境熱平衡產生影響，以及使大氣和水體產生增溫效應。但目前仍無法準確評估熱污染造成的危害和潛在影響。

大氣熱污染

大氣中二氧化碳、氟氯碳化物等溫室氣體的增加，使全球氣溫因“溫室效應”不斷升高。局部地區乾旱、洪澇的頻繁出現，暴雨、颶風、暖冬等異常氣候現象的發生均與熱污染有關。據世界衛生組織研究，由於氣候變暖，每年直接造成16萬人死亡。另外，大氣升溫必將對全球降水、生物種群分布和農業生產帶來嚴重影響。

氣候變暖將導致海平面上升和海水升溫，使大片海岸低洼地帶被淹沒，海水表面與深水溫差發生變化，還可能出現如厄爾尼諾等一系列海洋學家至今未完全弄清楚的極端現象。

水體熱污染

水溫升高可引起水的多種物理性質變化，其中最主要的是導致水中溶解氧的減少，使水質變壞。當淡水溫度從10 ℃升至30 ℃時，溶解氧可從11mg/L。降至8mg/L左右。隨著水溫升高，水生生物的代謝和有機物的降解速度會不斷加快，促進了溶解氧的消耗。同時，由於生物化學反應速率的提高，某些重金屬和有毒物質的毒性得到加強，富集速度加快，加之溶解氧的減少，使魚類的生存受到很大威脅。研究表明，溫度每升高10 ℃。受害生物的存活時間減少約50%。

水溫升高會增加水體中N、P的含量，加速水體富營養化。一些耐高溫的藍藻和綠藻等大量繁殖，進一步消耗了水中的溶解氧，導致魚類無法生存。富營養化後的水體顏色昏暗、氣味腥臭、味道異常，不但影響水的使用功能，且可使人畜中毒。水溫升高還有利於致病微生物的滋生和大量繁殖，給人體健康帶來危害。

城市“熱島效應”

在城市地區，由於人口集中，城市建設使大量的建築物、混凝土代替了田野和植物，改變了地表反射率和蓄熱能力，造成城區氣溫普遍高於周圍郊區的現象，稱為“熱島效應”。城區工業生產、交通運輸和居民生活等排出的熱量遠遠高於郊區農村，可形成溫度高於周圍地區1～6 ℃的現象。

在“熱島效應”的影響下，城市上空的雲、霧會增加，使有害氣體、煙塵在市區上空累積，形成嚴重的大氣污染。另外在城市高溫區，空氣密度小，氣壓低，容易產生氣旋式上升氣流，使周圍各種廢氣和化學有害氣體不斷對市區進行補充，從而加重市區大氣污染程度。在“熱島效應”的作用下，城市高溫區的居民極易患上消化系統或神經系統疾病，此外，支氣管炎、肺氣腫、哮喘、鼻竇炎、咽炎等呼吸道疾病人數也有所增多。

熱污染的防治

廢熱污染對氣候和生態平衡的影響，已漸漸受到重視，許多國家的科學工作者為控制廢熱污染正在進行有益的探索。

（1）改進熱能利用技術，提高熱能利用率

目前所用的熱力裝置的熱效率一般都比較低，工業發達的美國1996年平均熱效率為33%，近年才達到44%。如在熱電生產中，利用“熱直接轉換為電能”的新技術，可以大大減少熱污染，通過提高熱能利用率，既節約了能源，又可以減少廢熱的排放。如果有效的把熱電廠和聚變反應堆聯合運行的話，熱效率將可能高達96%。這種效率為96%的發電方法，和今天的發電廠浪費60%～65%的熱相比，只浪費4%的熱，有效地控制了熱能的浪費和廢熱污染。

（2）利用冷卻溫排水技術減少溫排水

電力等工業系統的溫排水，主要來自工藝系統中的冷卻水，對排放後可能造成熱污染的這種冷卻水，可通過冷卻的方法使其降溫，降溫後的冷水可以回到工業冷卻系統中重新使用。冷卻方法可用冷卻塔冷卻，或用冷卻池冷卻。比較常用的為冷卻塔冷卻。在塔內，噴淋的溫水與空氣對流流動，通過散熱和部分蒸發達到冷卻的目的。套用冷卻回用的方法，節約了水資源，又可向水體不排或少排溫熱水。

（3）廢熱的綜合利用

對於工業裝置排放的高溫廢氣（汽），可通過如下途徑加以利用：

① 利用排放的高溫廢氣（汽）預熱冷原料氣；

② 利用廢熱鍋爐將冷水或冷空氣加熱成熱水和熱氣，用於取暖、淋浴、空調加熱等。

對於溫熱的冷卻水，可通過如下途徑加以利用：

① 利用電站溫熱水進行水產養殖，如國內外均已試驗成功用電站溫排水養殖非洲鯽魚；

② 冬季用溫熱水灌溉農田，可延長適於作物的種植時間；

③ 利用溫熱水調節港口水域水溫，防止港口凍結等。

（4）開發和利用無污染或少污染的新能源

從長遠來看，現在套用的礦物質能源將被已開發和利用的、或將要開發和利用的無污染或少污染的能源所代替。這些無污染或少污染的能源有太陽能、風力能、海洋能和地能等。

（5）城市及區域綠化

綠化是降低城市和區域“熱島效應”及熱污染的有效措施，但需注意樹種選擇和搭配及加強空氣流通和水面的結合，效果尤為重要。

通過上述方法，對熱污染起到一定的防治作用。但由於對熱污染研究得還不很充分，防治方法還存在許多問題，因此有待進一步探索提高。

廢熱的回收利用是一個比較龐大的工程，製漿造紙生產過程要消耗較多的能量，在很多工序中也要排放大量的廢汽，在此，主要介紹製漿造紙生產中廢汽的回收利用。