由于热污染和光污染还没有对环境形成广泛的明显危害,因此尚未引起人们普遍地关注。实际上,随着经济与社会的发展,它们对环境的影响将日益显著,如热污染,已经对大气和水体造成了一定的危害,因而应予以重视。
一、热污染及其防治
(一)热污染的含义
一般是把由于人类活动影响和危害热环境的现象称为热污染。热污染包含如下内容:①燃料燃烧和工业生产过程所产生的废热向环境的直接排放;②温室气体的排放,通过大气温室效应的增强,引起大气增温;③由于消耗臭氧层物质的排放,破坏了大气臭氧层,导致太阳辐射的增强;④地表状态的改变,使反射率发生变化,影响了地表和大气间的换热等。
温室效应的增强、臭氧层的破坏,都可引起环境的不良增温,对这些方面的影响,现在都已作为全球大气污染的问题,专门进行了系统的研究。因此作为热污染问题,在此主要讨论的是废热排放的影响和防治。
(二)热污染的来源及危害
1.热污染的来源
热污染主要来自能源消费。发电、冶金、化工和其他的工业生产,通过燃料燃烧和化学反应等过程产生的热量,一部分转化为产品形式,一部分以废热形式直接排入环境。转化为产品形式的热量,最终也要通过不同的途径释放到环境中。以火力发电为例:在燃料燃烧的能量中,40%转化为电能,12%随烟气排放,48%随冷却水进入到水体中。在核电站,能耗的33%转化为电能,其余的67%均变为废热全部转入水中。
由以上数据可以看出,各种生产过程排放的废热大部分转入到水中,使水升温成温热水排出。这些温度较高的水排进水体,形成对水体的热污染。电力工业是排放温热水最多的行业,据统计,排进水体的热量,有80%来自发电厂。
2.热污染的危害
各种热力装置排放的废热气体和温热水,对大气和水体造成热污染。
由于废热气体在废热排放总量中所占比例较小,这些废热气体排入大气后,对大气环境的影响表现不明显,因而不能构成直接的危害。
温热水的排放量大,排入水体后会在局部范围内引起水温的升高,使水质恶化,对水生物圈和人的生产、生活活动造成危害。
(1)水温升高影响水生生物的生长 水温升高,影响鱼类生存。在高温条件下,鱼的发育受阻,严重时,导致死亡;水温的升高,降低了水生动物的抵抗力,破坏水生动物的正常生存。
(2)水温升高导致水中溶解氧的降低在水温较高的条件下,鱼及水中动物代谢率增高,需要更多的溶解氧,此时溶解氧的减少,势必对鱼类生存形成更大的威胁。
(3)引起藻类及湖草的大量繁殖 藻类与湖草的大量繁殖,消耗了水中溶解氧,影响鱼类生存。另外在水温较高时产生的一些藻类,如蓝藻,可引起水味道异常,并可使人、畜中毒。
(三)热污染防治
1.改进热能利用技术,提高热能利用率
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。如美国的火力发电厂,20世纪60年代时平均热效率为33%,现已提高到40%,使废热排放量降低很多。
2.利用温排水冷却技术减少温排水
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,可通过如下途径加以利用:①利用排放的高温废气预热冷原料气;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。
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充分,防治方法还存在许多问题,因此有待进一步探索提高。