環(huán)境熱污染控制

環(huán)境熱污染控制第1頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日第5章環(huán)境熱污染控制5.1熱環(huán)境5.2溫室效應(yīng)5.3熱島效應(yīng)5.4環(huán)境熱污染防治

第2頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.1熱環(huán)境5.1.1人類生存熱環(huán)境的熱量來源5.1.2地表接受太陽輻射能量的影響因素5.1.3地球環(huán)境換熱方程5.1.4人體與熱環(huán)境之間的熱平衡關(guān)系5.1.5熱環(huán)境變化過程中人體的自身調(diào)節(jié)方式5.1.6高溫環(huán)境對(duì)人體的危害5.1.7高溫?zé)岘h(huán)境的防護(hù)5.1.8溫度的測(cè)量方法和生理熱環(huán)境指標(biāo)

第3頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.1熱環(huán)境所謂熱環(huán)境就是指提供給人類生產(chǎn)、生活及生命活動(dòng)的良好的生存空間的溫度環(huán)境。太陽能量輻射創(chuàng)造了人類生存空間的大的熱環(huán)境，而各種能源提供的能量則對(duì)人類生存的小的熱環(huán)境作進(jìn)一步的調(diào)整，使之更適宜于人類的生存。同時(shí)人類的各種活動(dòng)也在不斷改變著人類生存的熱環(huán)境。適宜于人類生產(chǎn)，生活及生命活動(dòng)的溫度范圍相對(duì)而言是較窄的。第4頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.1.1人類生存熱環(huán)境的熱量來源1、太陽輻射：太陽表面的有效溫度為5497℃，其輻射通量又稱太陽常數(shù)，是指在地球大氣圈外層空間，垂直于太陽光線束的單位面積上單位時(shí)間內(nèi)接受的太陽輻射能量的大小，其值大約為1.95cal/(cm2·min)(1cal=4.18J)。

第5頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.1.1人類生存熱環(huán)境的熱量來源圖5-1太陽輻射通量分配狀況圖

第6頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.1.1人類生存熱環(huán)境的熱量來源2、人為熱量來源：(1)各種大功率的電器機(jī)械裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，以副作用的形式向環(huán)境中釋放的熱能。(2)放熱的化學(xué)反應(yīng)過程，如化學(xué)反應(yīng)和核反應(yīng)等。(3)密集人群釋放的輻射能量，一個(gè)成年人對(duì)外輻射的能量相當(dāng)于一個(gè)146W的發(fā)熱器所散發(fā)的能量。

第7頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.1.2地表接受太陽輻射能量的影響因素地殼外的大氣層是影響地球接受能量的一個(gè)重要方面。主要取決于大氣組成，即大氣中臭氧、水蒸氣和二氧化碳的含量的多少。大氣中的其他氣體分子，塵埃和云，對(duì)大氣輻射起反射和散射作用。地表的形態(tài)類型是影響地表接受太陽輻射能量的另一重要因素。第8頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.1.3地球環(huán)境換熱方程太陽向地表和大氣輻射熱能，地表和大氣之間不停地以輻射、對(duì)流、傳導(dǎo)方式進(jìn)行熱交換。地表和大氣間不停地進(jìn)行著這兩種能量交換，地表熱環(huán)境的狀況取決于這兩者交換結(jié)果。第9頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.1.4人體與熱環(huán)境之間的熱平衡關(guān)系人是恒溫動(dòng)物，人體與環(huán)境之間的熱交換一般有兩種方式：（1）對(duì)外做功（W，如人體運(yùn)動(dòng)過程及各種器官有機(jī)協(xié)調(diào)過程的能量消耗）；（2）轉(zhuǎn)化為體內(nèi)熱（H），并不斷傳遞到體表，最終以熱輻射或熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流的方式釋放到環(huán)境中。機(jī)體在體溫調(diào)節(jié)機(jī)制的調(diào)控下，使產(chǎn)熱過程和散熱過程處于平衡，即體熱平衡，維持正常的體溫。第10頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.1.5熱環(huán)境變化過程中人體的自身調(diào)節(jié)方式

人體所能適應(yīng)的最適溫度范圍（25℃～29℃）稱為中性區(qū)。在中性區(qū)人體的各種生理機(jī)能能夠得到較好地發(fā)揮，從而可以達(dá)到較高的工作效率。中性區(qū)的中點(diǎn)稱為人為中性點(diǎn)。為了適應(yīng)熱環(huán)境的溫度變化，人體在偏離中性區(qū)的熱環(huán)境中會(huì)對(duì)自身進(jìn)行調(diào)節(jié)。第11頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.1.6高溫環(huán)境對(duì)人體的危害

環(huán)境溫度超過29℃時(shí)，會(huì)對(duì)人體的以下身體機(jī)能產(chǎn)生影響：人體的熱平衡體溫和皮膚溫度水鹽代謝消化系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)中暑其他：加重腎臟負(fù)擔(dān)、降低免疫力等第12頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.1.7高溫?zé)岘h(huán)境的防護(hù)為防止高溫?zé)岘h(huán)境對(duì)人提的局部灼傷，一般采用由隔熱耐火材料制成的防護(hù)手套、頭盔和鞋襪等防護(hù)物。對(duì)于全身性高溫環(huán)境，其防護(hù)措施為采用全身性降溫的防護(hù)服。研究表明，頭部和脊柱的高溫冷卻防護(hù)對(duì)于提高人體的高溫耐力具有重要的價(jià)值和意義。其次，全身冷水浴和大量飲水，也可以對(duì)抗高溫起到很好的作用。第13頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.1.7高溫?zé)岘h(huán)境的防護(hù)另外，有意識(shí)經(jīng)常性的在高溫環(huán)境中鍛煉，人體就會(huì)產(chǎn)生“高溫習(xí)服”現(xiàn)象，從而更加耐受高溫環(huán)境。高溫習(xí)服的上限溫度為49℃。最好的辦法是：高溫環(huán)境中的工作逐漸由機(jī)械（如機(jī)器人）完成。在必須有人類參與的高溫環(huán)境中，采用環(huán)境調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，以便適宜于人類的生命活動(dòng)。第14頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.1.8溫度的測(cè)量方法和生理熱環(huán)境指標(biāo)環(huán)境溫度的測(cè)量方法干球溫度法。將溫度計(jì)的水銀球不加任何處理，直接放置到環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量，得到的溫度為大氣的溫度，又稱氣溫。濕球溫度法。將水銀溫度計(jì)的水銀球用濕紗布包裹起來，然后放置到環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量。由此法測(cè)得的溫度是濕度飽和情況下的大氣溫度。第15頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.1.8溫度的測(cè)量方法和生理熱環(huán)境指標(biāo)干球溫度和濕球溫度的差值，反映了測(cè)量環(huán)境的濕度狀況。黑球溫度法。將溫度計(jì)的水銀球放入一直徑15厘米外涂黑的空心銅球中心進(jìn)行測(cè)定。此法的測(cè)量結(jié)果可以反映出環(huán)境熱輻射的狀況。在表示環(huán)境溫度時(shí)，必須注明測(cè)定時(shí)采用的測(cè)量方法。第16頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.1.8溫度的測(cè)量方法和生理熱環(huán)境指標(biāo)生理熱環(huán)境指標(biāo)環(huán)境溫度對(duì)人體產(chǎn)生的生理效應(yīng)，除與環(huán)境溫度的高低有關(guān)外，還與環(huán)境濕度、風(fēng)速（空氣流動(dòng)速度）等因素有關(guān)。在環(huán)境生理學(xué)上常采用溫度—濕度—風(fēng)速的綜合指標(biāo)來表示環(huán)境溫度，并稱之為生理熱環(huán)境指標(biāo)。常用生理熱環(huán)境指標(biāo)主要有有效溫度(ET)、干-濕-黑球溫度、操作溫度(OT)三種。第17頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.2溫室效應(yīng)5.2.1溫室效應(yīng)的定義5.2.2溫室效應(yīng)的原理5.2.3溫室效應(yīng)的加劇5.2.4溫室效應(yīng)的理論5.2.5全球變暖

第18頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.2.1溫室效應(yīng)的定義溫室效應(yīng)（GreenhouseEffect）是指透射陽光的密閉空間由于與外界缺乏熱交換而形成的保溫效應(yīng)，就是太陽短波輻射可以透過大氣射入地面，而地面增暖后放出的長波輻射卻被大氣中的二氧化碳等物質(zhì)所吸收，從而產(chǎn)生大氣變暖的效應(yīng)。通常把CO2、CH4、N2O、SO2、O3、CFCs等稱為溫室氣體。第19頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.2.1溫室效應(yīng)的定義

圖5-2溫室效應(yīng)示意圖第20頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.2.2溫室效應(yīng)的原理圖5-3地球大氣層熱量輻射平衡圖第21頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.2.3溫室效應(yīng)的加劇自歐洲工業(yè)革命以來，大氣中二氧化碳的濃度持續(xù)攀升，其中由于化石類礦物燃料的燃燒排放的CO2占最大的比例，這是“溫室效應(yīng)”加劇的主要原因。N2O、CH4、氟氯碳化物（CFC-12）濃度的快速增長也是“溫室效應(yīng)”加劇的原因，并且CH4還可能成為“溫室效應(yīng)”的主因。

“溫室效應(yīng)”的延后性可達(dá)百年之久。第22頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.2.4溫室效應(yīng)的理論輻射對(duì)流平衡理論大氣湍流對(duì)全球變暖的抑制作用是不能忽略的，這也是自然系統(tǒng)進(jìn)行自我調(diào)整的一種形式。冰雪反饋理論這是大自然的正反饋，加劇溫室效應(yīng)。反射理論該理論認(rèn)為：大氣中CO2含量增加，不但不會(huì)使地表增溫反而會(huì)引起其溫度下降。第23頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.2.5全球變暖圖5-5近代南北半球及全球平均溫度的變化第24頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.2.5全球變暖由于大氣層溫室效應(yīng)加劇，已導(dǎo)致了嚴(yán)重的全球變暖的發(fā)生，這已是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。其后果非常嚴(yán)重：冰川消退海平面升高氣候帶北移，引發(fā)生態(tài)問題加重區(qū)域性自然災(zāi)害危害地球生命系統(tǒng)第25頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.3熱島效應(yīng)5.3.1城市熱島效應(yīng)現(xiàn)象5.3.2城市熱島效應(yīng)的成因5.3.3城市熱島效應(yīng)的影響5.3.4城市熱島效應(yīng)的防治第26頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.3.1城市熱島效應(yīng)現(xiàn)象

如果我們同時(shí)測(cè)定一個(gè)城市距地一定高度位置處的溫度數(shù)據(jù)，然后繪制在城市地圖上，就可以得到一個(gè)城市近地面等溫線圖。從圖上可以看出，在建筑物最為密集的市中心區(qū)，閉合等溫線溫度最高，然后逐漸向外降低，郊區(qū)溫度最低，這就像突出海面的島嶼，高溫的城市處于低溫郊區(qū)的包圍之中，這種現(xiàn)象被形象地稱為“城市熱島效應(yīng)”（UrbanHeatIslandEffect）。第27頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.3.2城市熱島效應(yīng)的成因隨著城市建設(shè)的高度發(fā)展，熱島效應(yīng)也變得越來越明顯。究其原因，主要有以下五個(gè)方面：城市下墊面特性的影響人工熱源的影響日益加劇的城市大氣污染的影響高聳入云的建筑物造成近地表風(fēng)速小且通風(fēng)不良可供蒸發(fā)、降溫的水分少第28頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.3.3城市熱島效應(yīng)的影響城市熱島效應(yīng)的存在，使得城區(qū)冬季縮短，霜雪減少，有時(shí)甚至出現(xiàn)城外降雪城內(nèi)雨的現(xiàn)象，從而可以降低城區(qū)冬季采暖能耗。夏季，城市熱島效應(yīng)加劇區(qū)高溫天氣，降低工人工作效率，且易造成中暑甚至死亡。城市熱島效應(yīng)會(huì)給城市帶來暴雨、颶風(fēng)、云霧等異常的天氣現(xiàn)象，即“雨島效應(yīng)”、“霧島效應(yīng)”。第29頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.3.3城市熱島效應(yīng)的影響熱島效應(yīng)會(huì)加劇城市能耗，增大其用水量，從而消耗更多的能源，造成更多的廢熱排放到環(huán)境中去，進(jìn)一步加劇城市熱島效應(yīng)，導(dǎo)致惡性循環(huán)。形成城市風(fēng)，加劇城市大氣污染。第30頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.3.3城市熱島效應(yīng)的影響圖5-7城市熱島效應(yīng)模式和塵蓋第31頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.3.4城市熱島效應(yīng)的防治城市中人工構(gòu)筑物的增加、自然下墊面的減少是加劇城市熱島效應(yīng)的主要原因，因此在城市中通過各種途徑增加自然下墊面的比例是緩解城市熱島效應(yīng)的有效途徑之一。其中城市綠地是城市中的主要自然因素，因此大力發(fā)展城市綠化，是減輕熱島影響的關(guān)鍵措施。規(guī)模大于3hm2且綠化覆蓋率達(dá)到60%以上的集中綠地，基本上消除了城市熱島效應(yīng)。第32頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.4環(huán)境熱污染防治5.4.1熱污染的成因5.4.2水體熱污染5.4.3大氣熱污染第33頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.4環(huán)境熱污染防治隨著科技水平的提高和社會(huì)生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們生活都需要大量的能源消耗（包括化石燃料和核燃料），這不僅會(huì)直接或者間接釋放出大量熱，而且還會(huì)產(chǎn)生二氧化碳、水蒸氣、熱水等一些污染物，它們會(huì)使局部環(huán)境或全球環(huán)境增溫，并形成對(duì)人類和生態(tài)系統(tǒng)的直接或間接、及時(shí)或潛在的危害。這種日益現(xiàn)代化的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活中排放出的廢熱所造成的環(huán)境污染，即為熱污染。第34頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.4.1熱污染的成因1、改變了大氣的組成（1）大氣中CO2含量不斷增加（2）大氣中微細(xì)顆粒物大量增加（3）對(duì)流層中水蒸氣大量增加（4）臭氧層的破壞第35頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.4.1熱污染的成因2、改變地表形態(tài)（1）農(nóng)牧業(yè)大發(fā)展造成自然植被的嚴(yán)重破壞（2）飛速發(fā)展的城市建設(shè)減少了自然下墊面（3）石油泄露改變了海洋水面的受熱性質(zhì)3、直接向環(huán)境釋放熱量第36頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.4.2水體熱污染

向自然水體排放的溫?zé)崴畬?dǎo)致其升溫，當(dāng)溫度升高到影響水生生物的生態(tài)結(jié)構(gòu)時(shí)，就會(huì)發(fā)生水質(zhì)惡化，影響人類生產(chǎn)、生活的使用，即為水體熱污染。1、水體熱污染的熱量來源工業(yè)冷卻水是水體熱污染的主要熱源，其中以電力工業(yè)為主，我國發(fā)電行業(yè)的冷卻水用量也占到總冷卻水用量的80%左右。第37頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.4.2水體熱污染2、水體熱污染的危害（1）降低水體溶解氧且加重水體污染（2）導(dǎo)致藻類生物的群落更替（3）加快水生生物的生化反應(yīng)速度（4）破壞魚類生存環(huán)境（5）危害人類健康第38頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5.4.2水體熱污染3、水體熱污染的溫升控制標(biāo)準(zhǔn)水體溫升是指標(biāo)的高低，需要綜合考慮環(huán)保和經(jīng)濟(jì)合理兩方面的因素?！兜乇硭h(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）規(guī)定，人為造成環(huán)境水溫變化應(yīng)限制在周平均最大升溫小于等于1℃。第39頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5