[科普中国]-热污染防治-

热污染防治是通过改进热能利用技术，制定可行的排放标准，改善能量利用，减少废热排放。如控制城市人口，减少矿物燃料的消耗，开发新能源，提高热能利用效率等。热污染多发生在城市、工厂、火电站、原子能电站等人口稠密和能源消耗大的地区，因此，必须采取切实可行的热污染防治措施。

热污染概述随着科技水平的提高和社会生产力的不断发展，工农业生产和人们的生活都取得了巨大的进步，这其中大量的能源消耗（包括化石燃料和核燃料）不仅产生了大量的有害及放射性的污染物，而且还会产生CO2、水蒸气、热水等一些污染物，它们会使局部环境或全球环境增温，并形成对人类和生态系统的直接或间接、及时或潜在的危害。这种日益现代化的工农业生产和人类生活中排放出的废热所造成的环境污染，即为热污染。热污染一般包括水体热污染和大气热污染1。

热污染的危害热污染主要对全球或区域性自然环境热平衡产生影响，以及使大气和水体产生增温效应。但目前仍无法准确评估热污染造成的危害和潜在影响。

大气热污染大气中二氧化碳、氟氯碳化物等温室气体的增加，使全球气温因“温室效应”不断升高。局部地区干旱、洪涝的频繁出现，暴雨、飓风、暖冬等异常气候现象的发生均与热污染有关。据世界卫生组织研究，由于气候变暖，每年直接造成16万人死亡。另外，大气升温必将对全球降水、生物种群分布和农业生产带来严重影响。

气候变暖将导致海平面上升和海水升温，使大片海岸低洼地带被淹没，海水表面与深水温差发生变化，还可能出现如厄尔尼诺等一系列海洋学家至今未完全弄清楚的极端现象。

水体热污染水温升高可引起水的多种物理性质变化，其中最主要的是导致水中溶解氧的减少，使水质变坏。当淡水温度从10 ℃升至30 ℃时，溶解氧可从11mg/L。降至8mg/L左右。随着水温升高，水生生物的代谢和有机物的降解速度会不断加快，促进了溶解氧的消耗。同时，由于生物化学反应速率的提高，某些重金属和有毒物质的毒性得到加强，富集速度加快，加之溶解氧的减少，使鱼类的生存受到很大威胁。研究表明，温度每升高10 ℃。受害生物的存活时间减少约50%。

水温升高会增加水体中N、P的含量，加速水体富营养化。一些耐高温的蓝藻和绿藻等大量繁殖，进一步消耗了水中的溶解氧，导致鱼类无法生存。富营养化后的水体颜色昏暗、气味腥臭、味道异常，不但影响水的使用功能，且可使人畜中毒。水温升高还有利于致病微生物的滋生和大量繁殖，给人体健康带来危害。

城市“热岛效应”在城市地区，由于人口集中，城市建设使大量的建筑物、混凝土代替了田野和植物，改变了地表反射率和蓄热能力，造成城区气温普遍高于周围郊区的现象，称为“热岛效应”。城区工业生产、交通运输和居民生活等排出的热量远远高于郊区农村，可形成温度高于周围地区1～6 ℃的现象。

在“热岛效应”的影响下，城市上空的云、雾会增加，使有害气体、烟尘在市区上空累积，形成严重的大气污染。另外在城市高温区，空气密度小，气压低，容易产生气旋式上升气流，使周围各种废气和化学有害气体不断对市区进行补充，从而加重市区大气污染程度。在“热岛效应”的作用下，城市高温区的居民极易患上消化系统或神经系统疾病，此外，支气管炎、肺气肿、哮喘、鼻窦炎、咽炎等呼吸道疾病人数也有所增多2。

热污染的防治废热污染对气候和生态平衡的影响，已渐渐受到重视，许多国家的科学工作者为控制废热污染正在进行有益的探索。

（1）改进热能利用技术，提高热能利用率

目前所用的热力装置的热效率一般都比较低，工业发达的美国1996年平均热效率为33%，近年才达到44%。如在热电生产中，利用“热直接转换为电能”的新技术，可以大大减少热污染，通过提高热能利用率，既节约了能源，又可以减少废热的排放。如果有效的把热电厂和聚变反应堆联合运行的话，热效率将可能高达96%。这种效率为96%的发电方法，和今天的发电厂浪费60%～65%的热相比，只浪费4%的热，有效地控制了热能的浪费和废热污染。

（2）利用冷却温排水技术减少温排水

电力等工业系统的温排水，主要来自工艺系统中的冷却水，对排放后可能造成热污染的这种冷却水，可通过冷却的方法使其降温，降温后的冷水可以回到工业冷却系统中重新使用。冷却方法可用冷却塔冷却，或用冷却池冷却。比较常用的为冷却塔冷却。在塔内，喷淋的温水与空气对流流动，通过散热和部分蒸发达到冷却的目的。应用冷却回用的方法，节约了水资源，又可向水体不排或少排温热水。

（3）废热的综合利用

对于工业装置排放的高温废气（汽），可通过如下途径加以利用：

① 利用排放的高温废气（汽）预热冷原料气；

② 利用废热锅炉将冷水或冷空气加热成热水和热气，用于取暖、淋浴、空调加热等。

对于温热的冷却水，可通过如下途径加以利用：

① 利用电站温热水进行水产养殖，如国内外均已试验成功用电站温排水养殖非洲鲫鱼；

② 冬季用温热水灌溉农田，可延长适于作物的种植时间；

③ 利用温热水调节港口水域水温，防止港口冻结等。

（4）开发和利用无污染或少污染的新能源

从长远来看，现在应用的矿物质能源将被已开发和利用的、或将要开发和利用的无污染或少污染的能源所代替。这些无污染或少污染的能源有太阳能、风力能、海洋能和地能等。

（5）城市及区域绿化

绿化是降低城市和区域“热岛效应”及热污染的有效措施，但需注意树种选择和搭配及加强空气流通和水面的结合，效果尤为重要。

通过上述方法，对热污染起到一定的防治作用。但由于对热污染研究得还不很充分，防治方法还存在许多问题，因此有待进一步探索提高。

废热的回收利用是一个比较庞大的工程，制浆造纸生产过程要消耗较多的能量，在很多工序中也要排放大量的废汽，在此，主要介绍制浆造纸生产中废汽的回收利用3。

本词条内容贡献者为:

吴俊文 - 博士 - 厦门大学