热污染：特征，后果，实例 - 环境 - 2025

的热污染当一些因素引起的环境温度不希望的或有害的变化发生。受此污染影响最大的环境是水，但是它也会影响空气和土壤。

环境的平均温度可能会由于自然原因和人为因素（人为因素）而发生变化。自然原因包括无端的森林大火和火山爆发。

地球表面温度。资料来源：https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SurfaceTemperature.jpg

人为原因包括电能的产生，温室气体的产生和工业过程。同样，制冷和空调系统也有贡献。

最相关的热污染现象是全球变暖，这意味着平均行星温度升高。这是由于所谓的温室效应和人类剩余热量的净贡献。

产生最大热污染的活动是燃烧化石燃料产生的电力。燃烧煤炭或石油产品会散发热量，并产生主要温室气体二氧化碳。

热污染会导致物理，化学和生物变化，从而对生物多样性产生负面影响。高温最相关的性质是其催化能力，包括在生物体中发生的代谢反应。

生物需要一定温度变化幅度的条件才能生存。正是由于这个原因，这个幅度的任何改变都可能意味着种群的减少，其迁移或灭绝。

另一方面，热污染直接影响人体健康，导致体力消耗，热休克并加重心血管疾病。此外，全球变暖导致热带疾病扩大了其行动范围。

防止热污染需要改变经济发展方式和现代社会的习惯。这反过来意味着要实施减少对环境的热影响的技术。

这里介绍了一些热污染的例子，例如在1970年至2012年之间运行的圣玛丽亚德加洛尼亚核电站（西班牙布尔戈斯）。该电站将热水从其冷却系统排入埃布罗河，使自然温度升高了10摄氏度。

通过使用空调设备可以提供热污染的另一典型情况。这些系统的降低温度的扩散使马德里等城市的温度上升了2ºC。

最后，秘鲁人造黄油生产公司的一个正面案例，该公司使用水冷却系统，然后将产生的热水排入大海。因此，他们设法节省了能源，水，并减少了热水对环境的贡献。

特点

-热和热污染

热污染源自其他能量的转化，因为所有能量在部署时都会产生热量。这包括介质颗粒运动的加速。

因此，热量是处于不同温度的两个系统之间的能量传递。

温度

温度是衡量系统动能的量，即系统分子的平均运动。所述运动可以是气体形式的平移，也可以是固体形式的振动。

它通过温度计来测量，温度计有多种类型，最常见的是膨胀和电子温度计。

膨胀温度计基于某些物质的膨胀系数。这些物质在加热时会拉伸并上升，并标出刻度。

电子体温计基于将热能转换为电能的数字化转换。

最常用的标度是安德斯（Anders Celsius）提出的标度（摄氏度，摄氏度或摄氏度）。其中0ºC对应于水的冰点，而100ºC对应于沸点。

-热力学和热污染

热力学是物理学的分支，研究热与其他形式能量的相互作用。热力学考虑了四个基本原理：

-两个温度不同的物体将进行热交换，直到达到平衡。

-能量既不会创造也不会破坏，它只会被转化。

-一种形式的能量不能在不损失热量的情况下完全转化为另一种形式。而且热流将从最热的介质流到最热的介质，而绝不会相反。

-不可能达到等于零的温度。

这些适用于热污染的原理决定了每个物理过程都会产生热传递并产生热污染。此外，它可以通过升高或降低介质的温度来生产。

人们认为，温度的升高或降低超过了关键参数时，就会造成污染。

-体温

我们知道，温度是生命发生的基本方面之一。允许大多数活动寿命的温度变化范围为-18ºC至50ºC。

活生物体可以在-200ºC和110ºC的温度下以潜伏状态存在，但是它们很少见。

嗜热细菌

只要有液态水，某些所谓的嗜热细菌可存在于高达100ºC的温度下。这种情况发生在热液喷口区域海床上的高压下。

这告诉我们，介质中热污染的定义是相对的，并取决于介质的自然特性。同样，它与居住在给定区域中的生物的需求有关。

人

对于人类，正常的体温范围是36.5ºC至37.2ºC，并且稳态能力（用于补偿外部变化）受到限制。长期低于0ºC的温度且没有任何人工保护会导致死亡。

同样，长期很难保持高于50ºC的温度补偿。

-热污染与环境

在水中，热污染具有更直接的作用，因为在这里热量散发的速度更慢。在空气中和地面上，由于热量散发更快，热污染的作用较小。

另一方面，在小区域中，环境散发大量热量的能力非常有限。

热的催化作用

热量对化学反应具有催化作用，也就是说，它会加速这些反应。这种影响是热污染可能对环境造成负面影响的主要因素。

因此，几度的温差会触发原本不会发生的反应。

原因

- 全球暖化

在整个地质历史中，地球经历了平均温度高和低的循环。在这些情况下，行星温度升高的来源具有自然性质，例如太阳和地热能。

当前，全球变暖过程与人类进行的活动有关。在这种情况下，主要问题是所述热量向平流层的耗散率降低。

这主要是由于人类活动所排放的温室气体。其中包括工业，车辆交通和化石燃料的燃烧。

今天，全球变暖是目前存在的最大，最危险的热污染过程。此外，全球使用化石燃料所产生的热量为系统增加了额外的热量。

-热电厂

热电厂是工业综合体，旨在利用燃料发电。所述燃料可以是化石（煤，油或衍生物）或放射性物质（例如铀）。

Endesa作为Pontes热电厂（西班牙）。资料来源：ImageBanjo提供的图片

该系统需要冷却涡轮机或反应堆，并为此使用水。在冷却过程中，从方便的冷源（河流或海洋）中抽取了大量的水。

随后，泵迫使其通过被热废气包围的管道。热量从蒸汽传递到冷却水，而热水又返回到水源，将过多的热量带到自然环境中。

- 森林大火

今天，森林大火是一种普遍现象，在许多情况下是人类直接或间接引起的。大量森林的燃烧主要将大量热量转移至空气和地面。

-空调和制冷系统

空调设备不仅改变室内温度，而且导致室外区域的不平衡。例如，空调散发到外部的热量比从室内散发的热量多30％。

根据国际能源署的数据，全球大约有16亿台空调。同样，电冰箱，电冰箱，酒窖和任何旨在降低封闭区域温度的设备也会产生热污染。

-工业流程

实际上，所有工业转型过程都涉及热量向环境的转移。一些行业以极高的速度这样做，例如气体液化，冶金和玻璃生产。

液化气

各种工业和医疗气体的再气化和液化工业需要制冷过程。这些过程是吸热的，也就是说，它们通过冷却周围环境吸收热量。

为此，使用的水以比初始温度低的温度返回到环境中。

冶金学

高炉冶炼炉温度达到1,500ºC以上时，会向环境释放热量。另一方面，物料冷却过程使用的水会在较高温度下重新进入环境。

玻璃生产

在材料的熔化和模制过程中，最高温度达到1600ºC。从这个意义上讲，该行业产生的热污染是相当大的，尤其是在工作环境中。

-照明系统

白炽灯或聚光灯和荧光灯以热量的形式向环境散发能量。由于城市地区的光源高度集中，这成为严重的热污染源。

-内燃机

像汽车中的内燃机一样，内燃机可以产生大约2500ºC的温度。这些热量通过冷却系统，特别是通过散热器散发到环境中。

考虑到每天有成千上万的车辆在城市中流通，有可能推断出所传递的热量。

-城市中心

实际上，由于已经存在许多因素，城市是热污染的源头。但是，城市是一个系统，其热效应在其周围环境中形成一个热岛。

西班牙的热岛。资料来源：Galjundi7

反照率效应

反照率是指物体反射太阳辐射的能力。除了每个要素（汽车，房屋，工业）可以带来的热量贡献外，城市结构还发挥了重要的协同作用。

例如，城市中心的材料（主要是混凝土和沥青）的反照率较低。这使他们变得非常热，再加上城市活动所散发的热量增加了热污染。

城市热能净贡献

各种调查表明，在城市炎热的天气中，人类活动产生的热量可能很高。

例如，在东京，净热量输入为140 W / m2，相当于温度升高约3ºC。在斯德哥尔摩，净贡献估计为70 W / m2，相当于温度升高1.5ºC。

后果

-水的物理性质的变化

由于热污染而导致的水温升高导致水温发生物理变化。例如，它减少了溶解氧并增加了盐浓度，从而影响了水生生态系统。

在季节性变化（冬季冻结）的水域中，添加热水会改变自然冻结率。反过来，这会影响适应该季节性因素的生物。

-对生物多样性的影响

水生生物

在热电厂的冷却系统中，暴露于高温会对某些生物产生生理冲击。在这种情况下，浮游植物，鱼类和无脊椎动物的浮游植物，浮游动物，卵和幼虫受到影响。

许多水生生物，特别是鱼类，对水温非常敏感。在同一物种中，理想温度范围取决于每个特定种群的适应温度。

因此，温度变化会导致整个种群消失或迁移。因此，热电厂的排放水可使温度升高7.5-11ºC（淡水）和12-16ºC（盐水）。

这种热休克会导致快速死亡或引起影响种群生存的副作用。除其他作用外，加热水可减少水中的溶解氧，从而引起缺氧问题。

富营养化

这种现象严重影响了水生生态系统，甚至导致其中的生命消失。它始于藻类，细菌和水生植物的繁殖，这是营养素对水的人为贡献。

随着这些生物数量的增加，它们消耗水中的溶解氧，导致鱼类和其他物种死亡。水温的升高通过减少溶解氧和浓缩盐分而促进富营养化，有利于藻类和细菌的生长。

地球生命

对于空气，温度变化会影响生理过程和物种行为。许多昆虫在高于一定水平的温度下会降低其繁殖力。

同样，植物对开花过程对温度敏感。全球变暖正导致一些物种扩大其地理范围，而另一些人则认为它受到限制。

- 人类健康

心脏病

异常高温会影响人体健康，并且可能发生所谓的热冲击或中暑。这包括急性脱水，可能导致各种重要器官麻痹甚至导致死亡。

像美国的芝加哥一样，热浪可能导致数百甚至数千人丧生，1995年美国芝加哥约有700人死亡。同时，2003年至2010年间欧洲的热浪造成数千人死亡。

心血管疾病

另一方面，高温会对心血管疾病患者的健康产生负面影响。在高血压情况下，这种情况尤为严重。

温度突然变化

温度的突然变化会削弱免疫系统，使人体更易患呼吸道疾病。

卫生和工作环境

热污染是某些行业（例如冶金和玻璃行业）职业健康的一个因素。在这里，工人受到辐射热，这会引起严重的健康问题。

尽管采取了明显的安全措施，但热污染仍然很严重。条件包括散热，热冲击，极度辐射热灼伤和生育问题。

热带病

全球气温升高导致迄今仅限于某些热带地区的疾病扩大了其作用范围。

2019年4月，第29届欧洲临床微生物学和传染病大会在阿姆斯特丹举行。在这种情况下，有人指出，基孔肯雅热，登革热或利什曼病等疾病可传播到欧洲。

同样，tick传脑炎也可能受到相同现象的影响。

如何预防

目的是减少热量对环境的净贡献，并防止产生的热量滞留在大气中。

-使用更高效的能源和技术来发电

能源

就净向大气的热传递而言，热电厂对热污染的影响最大。从这个意义上说，要减少热污染，必须用清洁能源代替化石燃料。

太阳能，风能（风能）和水力发电（水）的生产过程产生的残余热量非常低。其他替代方案也是如此，例如波能（波浪）和地热（来自地球的热量），

技术领域

过程需要冷却系统的热电厂和工业可以使用闭环系统。机械热扩散系统也可以并入以帮助降低水温。

-热电联产

热电联产包括同时产生电能和有用的热能，例如蒸汽或热水。为此，已经开发了允许回收并利用工业过程中产生的废热的技术。

例如，由欧洲委员会资助的INDUS3ES项目正在开发一种基于“热转换器”的系统。该系统能够吸收低温残余热量（70至110ºC），并将其恢复到更高的温度（120-150ºC）。

发电的其他方面

更复杂的系统可以包括能源生产或转化的其他方面。

其中有三代发电，除了发电和发热量外，还包括冷却过程。另外，如果另外产生机械能，我们称之为四代。

除了产生电能，热能和机械能外，有些系统是二氧化碳捕集阱，在这种情况下，我们称之为四代。所有这些系统还有助于减少二氧化碳排放。

-减少温室气体排放

由于全球变暖是对地球影响最大的热污染现象，因此有必要减轻它。为此，最主要的是减少包括CO2在内的温室气体排放。

减少排放量需要改变经济发展方式，用化石能源替代清洁能源。实际上，这减少了温室气体的排放和废热的产生。

-冷却水冷却时间

一些热电厂使用的替代方法是建造冷却池。它的功能是在将冷却系统中的水返回自然源之前对其进行休息和冷却。

热污染的例子

布雷顿热电厂（美国）。资料来源：Wikimaster97commons

圣玛丽亚德加罗尼亚核电站

核电厂通过放射性物质的分解产生电能。这会产生大量热量，需要冷却系统。

圣玛丽亚·德加罗尼亚核电站（西班牙）是1970年启用的BWR（沸水堆）式发电站。其冷却系统每秒从埃布罗河使用24立方米的水。

根据原始项目，返回河流的废水相对于河流温度不会超过3ºC。2011年，由一家独立的环保公司证实的绿色和平组织报告发现，气温升高幅度更大。

溢出区域的水达到24ºC（天然河水为6.6至7ºC）。然后，在溢出区域下游四公里处，温度超过21ºC。该工厂于2012年12月16日停止运营。

马德里（西班牙）的空调

在城市中，越来越多的空调系统可以在炎热季节降低环境温度。这些设备通过从内部抽取热空气并将其扩散到外部来工作。

它们通常效率不高，因此它们向外部散发的热量比从内部散发的热量还要多。因此，这些系统是热污染的重要来源。

在马德里，城市中存在的一套空调设备将环境温度提高了1.5或2ºC。

一个很好的例子：秘鲁的人造黄油生产厂

人造黄油是通过氢化植物油获得的黄油的替代品。氢化需要在高温和高压下用氢气使植物油饱和。

此过程需要水基冷却系统来捕获产生的废热。水吸收热量并升高温度，然后返回到环境中。

在一家秘鲁人造黄油生产公司中，一股热水（35ºC）造成了海洋的热污染。为了抵消这种影响，该公司实施了基于封闭冷却回路的热电联产系统。

通过该系统，可以再利用热水来预热进入锅炉的水。这样，节省了水和能源，并减少了流入大海的热水量。

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