5.4.2.1 大气热污染
按照大气热力学原理,现代社会生产、生活中的一切能量都可转化为热能扩散到大气中,大气温度升高到一定程度,引起大气环境发生变化,形成大气热污染。
根据能量守恒定律,人类利用的全部能量最终将转化为热能进入大气,逸向宇宙空间。在此过程中,废热直接使大气升温。建筑物的增多不仅导致绿地减少,还使风力减弱,阻碍了热量的扩散,同时,建筑物白天吸收太阳光能,晚上放出热量,特别是冬季取暖期,本身也成为较强热污染源。造成的影响是一方面夜晚温度升高,减小了昼夜温差,人的生理代谢发生紊乱;另一方面是暖冬现象,使冬季气温持续偏高,病毒和细菌滋生,疾病流行。
城市中企事业、饭店、汽车、电气化设施及居民住宅区等无时无刻不在排放着热量,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,这种气候特征称为“热岛效应”。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射,从而形成一个以城区为中心的低压旋涡,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)聚集在热岛中心,危害人们的身体健康,甚至危害生命。长期生活在“热岛”中心,会表现为情绪烦躁不安、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,便形成“城市风”,它可干扰自然界季风,使城区的云量和降水量增多。大气中的酸性物质易形成酸雨、酸雾,诱发更加严重的环境问题。
5.4.2.2 水体热污染
由于向水体排放温水,水体温度升高到有害程度,引起水质发生物理、化学和生物变化,称为水体热污染。
水生生物对温度变化敏感性较一般陆地生物高,温度的骤变会导致水生生物的病变及死亡,温度再高则难以生存。水的各种性质受温度影响,水温升高,使水中溶解氧逸出而减少,而且还使水中生物代谢增强,需要更多的溶解氧。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1mg/L时,大部分鱼类会发生窒息而死亡;水温升高,使水体中物理化学和生物反应速度加快,导致有毒物质毒性加强,需氧有机物氧化分解速度加快,耗氧量增加,水体缺氧加剧,引起部分生物缺氧窒息,抵抗力降低,易产生病变乃至死亡。此外,由于水体温度的异常升高,会直接影响水生生物繁殖行为以及生物种群发生变化,寄生生物及捕食者相互关系混乱,影响生物的生存及繁衍。(www.xing528.com)
温度升高,水的黏度降低,密度减小,水中沉积物的空间位置和数量会发生变化,导致污泥沉积量增多,甚至由于水质改变而引发一系列问题。水体的富营养化是以水体有机物和营养盐(氮和磷)含量的增加为标志,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,并给航运带来不利影响。
水温的升高为水中含有的病毒、细菌提供了一个人工温床,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,其化学活性和毒性都因水温的升高而加剧。
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,加强了水汽在垂直方向上的对流运动,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,这对缺水地区尤其不利。
5.4.2.3 热污染对全球的影响
整个地球的热污染可能破坏大片海洋从大气层中吸收二氧化碳的能力,热污染使得吸收二氧化碳能力较强的单细胞水藻死亡,而使得吸收二氧化碳能力较弱的硅藻数量增加,如此引起恶性循环,会使地球变得更热。热污染使海水温度略微升高,已使海藻、浮游生物和甲壳纲动物等物种栖息的珊瑚礁和极地海岸周围的冰架遭到破坏;同时滋生了人类从前不知道的细菌和病毒,威胁着人类的健康,破坏生态平衡,加快生物物种灭绝。热污染引起的南极冰原的持续融化,造成海平面的上升可能要远远超出人类的想象。
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