羅經

[拼音]:re wuran

[英文]:thermal pollution

人類活動影響和危害熱環境的現象。

汙染

人類活動主要從三個方面影響環境,形成熱汙染:

改變大氣的組成,改變太陽輻射和地球輻射的透過率

大氣中二氧化碳(CO2)含量增加:從1880~1975年由於燃燒礦物燃料,大氣的CO2含量增加10%以上。如果其他因素不變,估計到1995年因CO2的溫室效應可使地球表面平均溫度增加 0.3℃。如果礦物燃料的消耗量每年增長3~4%,從1975~2000年,CO2含量可增加到365~385ppm,溫度相應增加0.3~0.6℃。

大氣中微粒增加:60年代末,大氣中微粒的含量估計在95800~261500萬噸之間,其中人類排放的約為18500~41500萬噸。但很難斷定這些數字意味什麼。現在已經知道,微粒有使環境變冷的效應,也有使環境變熱的效應,取決於微粒的粒度、成分、停留高度、下部雲層的反射率和地表的反射率。

對流層上部水蒸汽增加:對流層上部自然溼度非常低,亞聲速噴氣式飛機排出的水蒸汽可以在這個高度上形成捲雲。當低空無雲時,高空捲雲與地面的輻射交換,在白天可使環境變冷,在夜間由於溫室效應又可使環境變暖。1965年因飛機尾流形成的捲雲曾遍佈美國上空,估計到80年代可影響更大範圍。

臭氧層的破壞:平流層內的臭氧層是臭氧不斷產生又不斷破壞兩種過程平衡的結果。人類活動排放的氯、氮氧化物或氫氧基等,可使臭氧的破壞過程加快,導至臭氧總量減少。氮氧化物、氫氧基來源於超聲速飛機排出的廢氣和地面農用的氮肥。70年代中期大量用於冷凍機、噴氣發動機的一氟三氯甲烷和二氟二氯甲烷,由於其化學穩定性可以長久保留在大氣中,只是在上升到平流層(這需要幾年的時間)後,才被日光分解釋放出氯而破壞臭氧層。如果這類化合物的排放量保持在1975年水平,估計到1990年平流層的臭氧將因而減少 5%。臭氧減少不僅影響到達地面的直接輻射,而且使大氣豎向溫度分佈和豎向迴圈的速率都要隨之改變。

改變地表狀態,改變反射率,改變地表和大氣之間的換熱過程

農牧業引起的變化:農牧業曾使森林化為農田、草原,再化為沙漠,不斷地改變地面的反射率,改變環境的熱平衡,形成熱汙染。表1給出截至20世紀70年代的概況。

城市建設造成的變化:城市建設使大量的建築物、混凝土代替了田野和植物,改變了地表反射率和蓄熱能力,加速了徑流,形成同農村有很多差別的熱環境,表2給出一些比較數字。

石油洩漏引起的變化:在北冰洋洩漏的石油憑藉流動的浮冰可以分佈到很大面積的冰面上。由於生物對石油的分解作用在這裡進行得極為緩慢,石油可以長久覆蓋冰面,使冰面的反射率顯著降低。夏季,在強烈的日光照射下,海冰可能完全融化,從而引起全球性的氣候變化。對這個問題的爭論是洩漏的石油能否覆蓋足夠大的冰面?海冰融化後會不會再凍結?

直接向環境放熱

向大氣放熱:隨著人口和耗能量的增長,城市排入大氣的熱量日益增多。這裡說的不僅是廢熱。按照熱力學定律,人類使用的全部能量終將轉化為熱,傳入大氣,逸向太空。據計算,1975年世界耗能總量佔地球接收的淨輻射千分之一弱。在區域性地區,如美國的曼哈頓地區耗能密度最大,達600W/m2,是當地接受太陽淨輻射的6倍。

向水體放熱:發電或其他工業生產過程產生的廢熱有時會汙染江河、湖泊或海洋。這會使區域性水溫升高,但對氣候影響極小。

危害

20世紀60年代末非洲下撒哈拉牧區曾發生持續6年的乾旱。由於缺少糧食和牧草,牲畜被宰殺,因饑饉致死者超過 150萬人。這是熱汙染給人類帶來災害的典型事例。當然,熱汙染不是導致乾旱的唯一原因。從地區看來,比較明顯的人為因素是過度放牧,引起的連鎖反應為:土地裸露,地面反射率增高,吸收太陽輻射減少,沿地面空氣得熱減少,上升氣流減弱,阻礙雲、雨形成。從大範圍看來,由於大氣中微粒和CO2增多,改變了不同緯度和豎向的溫度分佈狀況,影響大氣迴圈過程,使季風和雨區南移,形成乾旱。熱汙染和氣候異常還可以助長病原體的繁殖和遷移,引起疫病蔓延。

水體熱汙染波及範圍很小,對氣候幾乎沒有影響,但會影響漁業生產,因為水溫升高使水中溶解氧減少,另一方面又使魚的代謝率增高而需要更多的氧,魚在熱應力作用下發育受到阻礙,甚至很快死亡。為了減少這種熱汙染的危害,美國環境保護機構建議控制廢熱的排放,並提出廢熱水進入水體經混合後溫度升高不得大於下列數值:河水5恦(2.83℃),湖水3恦(1.66℃),海水冬季4恦(2.2℃),夏季1.5恦(0.83℃)。

環境熱汙染對人類的危害大多是間接的。環境冷熱變化首先衝擊對溫度敏感的生物,破壞原有的生態平衡,然後以食物短缺,疫病流行等形式波及人類。危害的出現往往要滯後較長時間。今天人們對自然氣候還遠未充分了解,控制與之有關的熱汙染問題尚處於探索階段。

參考書目

P.R.Ehrlichetal., Ecoscience, Population,Resources andEnvironment,W.H.Freeman&Co., SanFrancisco,1977.

參考文章

什麼是熱汙染?環保百科熱汙染環保百科