环境热效应的分析介绍，水体增温效应

环境热效应

1．水体增温效应

现代社会运转过程中会产生大量的废热水，这些废热水流入江河湖海等水体，就会使水体温度升高，导致水质发生各种各样的物理、化学和生物变化。这类变化会迅速降低水体质量。

首先，水温升高会影响水中（水生）生物的生存和繁殖。水温升高，使水中溶解氧溢出而减少，而且使水中生物代谢增强，需要更多的溶解氧。水中生物对环境温度变化非常敏感，甚至很小的波动都能引起致命的伤害。如水中鱼类（草鱼、青鱼、鲢鱼等）要求溶解氧保持在5毫克／升以上。当溶解氧不能满足需要时，鱼类便会力图逃离那个水域。当溶解氧降到1毫克／升时，大部分鱼类便会窒息死亡。

水温升高还会加快水体富营养化，使水质恶化。水体的富营养化以水体有机物和营养盐（氮和磷）含量的增加为标志，并引起水生生物的大量繁殖，藻类和浮游生物的爆发性生长。这不仅破坏了水域的景色，而且影响了水质，并对航运带来了不利影响。例如在海洋的近海处，有时可看到水面上漂浮着成片的带状或块状的东西，呈红色，这是由水中藻类等浮游生物的群落组成的，称为赤潮（淡水湖泊的富营养化叫水华）。赤潮也能使水中溶解氧急剧减少，破坏水资源，使海水发臭，造成水质恶化，致使水体丧失饮用、养殖的价值。水温升高，生化作用加强，有机残体的分解速度加快，营养元素大量进入水体，更易形成富营养化。

水温的升高为水中含有的病毒、细菌形成适宜生存繁殖的温床，使其得以滋生泛滥，造成疫病流行。水中含有的污染物如毒性比较大的汞、铬、砷、酚和氰化物等，其化学活动性和毒性都因水温的升高而加剧。环保专家测得，当水温由8摄氏度升到18摄氏度时，可使氰化钾对鱼的危害增加1倍。这样的水体环境很容易引发传染病的蔓延，有毒物质毒性增大。

从分子动理论的观点看，水温的升高使水分子热运动加剧，也使水面上的大气受热膨胀上升，加快了水汽在垂直方面上的对流运动，从而导致液体蒸发加快，陆地上的液态水转化为大气水，使陆地上失水增多。这对贫水地区尤为不利。

此外，冷却水水温的增高，给许多利用循环水保证正常生产的工厂在经济和安全方面带来危害。水温直接影响到电厂的热机效率和发电的煤耗、油耗。水温超过一定限度，将严重影响发电机的负荷，成为发电机组安全满发的巨大障碍。

2．CO₂与温室效应

根据热力学中的能量耗散现象可知，人类利用的全部能量最终转化为热能进入大气，逸向宇宙空间。在此过程中，废气直接使大气升温；同时，煤、石油、天然气等矿物燃料在利用过程中产生大量CO₂，由此引发的“温室效应”也会使气温上升。

所谓温室效应，在物理学上是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏对流等热交换而产生的保温效应。农业上的塑料薄膜育秧、玻璃窗苗床以及北方的塑料大棚菜畦，利用的就是温室效应。

在地球周围的大气中，CO₂具有类似玻璃窗和塑料膜的功效，对太阳光的透射率较高，而对红外线的吸收能力却较强，致使通过大气照射到地面的太阳光增强，而使地表受热升温。同时，地表升温后辐射出来的红外线（热能）也较多地被CO₂吸收，然后再以逆辐射的形式还给地表，从而减少了地表的热损失，即辐射的能量进来容易出去难。人们把这种现象叫做CO₂的温室效应。

温室效应使地表升温、海水膨胀、两极冰雪消融，海平面由此上涨，有可能淹没大量沿海城市；台风、风暴、海啸、酷热、旱涝等灾害也会频频发生。大气中CO₂的含量决定着温室效应的强弱。近年来，由于工业的发展，煤、石油、天然气的燃烧量越来越大，使大气中的CO₂含量不断增加；另一方面，由于人类大量砍伐使森林大量减少，从而使CO₂的含量进一步增加。

燃烧过程发生的化学变化主要有

光合作用的化学过程为

为了控制温室效应，首先，必须采取多种措施限制人类活动对大气的破坏，例如限制CO₂的排放量、减少使用化学燃料，多利用水能、风能、太阳能、核能、地热能等，还可以沿海筑坝、改良农作物的品种等来与变化的气候相适应；其次，要大力植树造林，减少大气中CO₂的含量。

3．城市热岛效应

城区的年平均气温一般要比城郊、周边农村高出0．5～3摄氏度，这种现象在近地面气温分布图上表现为以城市为中心形成一个封闭的高温区，犹如一个温暖而孤立的岛屿。英国气候学家赖克·霍华德把这种气候特征称为“热岛效应”（见图4－5）。

图4－5　城市热岛效应示意图

由于热岛中心区域近地面气温高，大气做上升运动，与周围地区形成气压差异，周围地区近地面大气向中心区辐合，从而形成一个以城市为中心的低压旋涡，结果就造成人们生活、工业生产、交通工具运转等产生的大量大气污染物（硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物等）聚焦在热岛中心，危害人们的身体健康甚至生命，其直接影响表现如下：直接刺激人们的呼吸道黏膜，轻者引起咳嗽流涕，重者会诱发呼吸系统疾病；刺激皮肤，甚至引起皮肤癌；长期生活在“热岛”中心，会表现出情绪烦躁不安、精神萎靡、忧郁压抑、胃肠疾病多发等；因城区和郊区之间存在大气差异，便可形成“城市风”，干扰自然界季风，使城区云量和降水量增多；大气中酸性物质形成酸雨、酸雾，诱发更严重的环境问题。

“热岛效应”形成的原因有城市人口和工业集中、交通工具多；生产、生活中排放的废水、废气、废渣形成低压区，吸引着周边地区热量向城市中心汇聚；城市建设没有规划好，绿色面积较少。有效控制“热岛效应”的方法是：首先，“三废”排放不仅要做净化处理，而且要做冷却处理；其次，人们要节约能源，更新利用；第三，交通分流，开发工业新区；第四，搞好规划，建设绿色城市，如柳杉抗SO₂，大叶黄杨抗SO₂、HF、HCl等。

综上所述，人类在合理利用能源的同时，必须警惕热污染，增强环保意识，避免自食恶果。

热污染是一种因人为能源的消耗，导致环境热化，从而损害环境质量，影响人类生产和生活的增温效应。热污染的主要来源是工业生产过程中的动力、化学反应，高温熔化和民用燃烧热力装置向环境排放的废热。

随着世界人口的增长，经济的发展和居民生活水平的提高，能源的消费日益增多，引发的热污染也日趋严重。人类已经进入一个热污染的时代。