物理高新技術環(huán)境科學下的物理學熱污染公開課一等獎優(yōu)質(zhì)課大賽微課獲獎課件

1、 熱污染第1頁一、 熱環(huán)境定義：就是指供給生物種群賴以生存繁衍空間溫度環(huán)境。第2頁1.1環(huán)境熱源基礎熱源太陽能輔助能源地熱能其它輔助能源化石燃料（煤、石油、天然氣等）、風能、水能、海洋溫差能、自然冷能、波浪能、生物質(zhì)能、潮汐能等。第3頁1.2熱環(huán)境對人體影響生物體有自己特定體溫和體溫調(diào)整系統(tǒng)，另外人類對熱環(huán)境有較大范圍適應性。低溫環(huán)境對人體影響造成人體環(huán)境散熱加劇，輕易引發(fā)傷風感冒或其它疾病，降低人體抵抗力；高溫環(huán)境對人體影響引發(fā)人體過多熱量在人體內(nèi)積累，同時造成人體大量出汗而脫水，會造成積熱中暑；另外還輕易引發(fā)事故和降低勞動效率。16-25是人們感覺最舒適溫度范圍。第4頁1.3高溫環(huán)境依據(jù)環(huán)

2、境溫度及人體熱平衡之間關系，普通將35以上生活環(huán)境和32以上生產(chǎn)勞動環(huán)境作為高溫環(huán)境。特點自然高溫環(huán)境比如，夏季高溫受緯度、海拔高度和當?shù)貧夂蛳嚓P，含有影響范圍廣特點。人為高溫環(huán)境對自然高溫含有加劇作用，受影響范圍相當較小。第5頁1.3高溫環(huán)境高溫環(huán)境對人體影響及危害破壞人體熱平衡狀態(tài)氣溫過高會造成人體體溫升高影響人體水鹽代謝出現(xiàn)食欲減退、消化不良等癥狀加重心臟負擔，增加血液粘稠度降低神經(jīng)系統(tǒng)興奮性，繼而引發(fā)中暑中暑：熱射病、日射病、熱痙攣、甚至會造成出現(xiàn)突然情緒失控加重腎臟負擔，降低機體免疫力高溫還會造成不育癥第6頁1.3高溫環(huán)境高溫防護局部防護全身性防護環(huán)境溫度干預與調(diào)整主動防護：高溫適應

3、性訓練第7頁1.4人類活動對熱環(huán)境影響溫室效應溫室效應概念？溫室效應原理？溫室氣體種類？第8頁1.4.1溫室效應概念溫室效應是指地球大氣層一個物理特征，即大氣層中溫室氣體吸收紅外線輻射量多于它釋放到太空外量，使地球表面溫度升高現(xiàn)象。第9頁1.4.2溫室效應原理第10頁1.4.2溫室效應原理第11頁1.4.3溫室氣體種類溫室氣體占大氣層不足1%。其總濃度需視乎各源和匯平衡結果。源是指一些化學或物理過程使到溫室氣體濃 度增加，相反匯是令其降低。人類活動可直接影響各種溫室氣體源和匯而所以改變了其濃度。大氣層中主要溫室氣體可有二氧化碳(CO2)，甲烷(CH4)，一氧化二氮(N2O)，氯氟碳 化合物(C

4、FCs)及臭氧(O3)。第12頁1.4.4主要溫室氣體特征氣體 源 匯 對氣候影響 CO21) 燃料；2) 改變土地使用 （砍伐森林） 1) 被海洋吸收2) 植物光合作用 吸收紅外線輻射，影響大氣平流層中O3濃度 CH4 1) 生物體燃燒 ；2) 腸道發(fā)酵作用；3) 水稻 1) 和OH起化學作用2) 被土壤內(nèi)微生物吸收 吸收紅外線輻射，影響對流層中O3及OH濃度，影響平流層中O3和H2O濃度， 生成CO2 N2O 1) 生物體燃燒；2) 燃料；3) 化肥 1) 被土壤吸收；2) 在大氣平流層中被光線 分解與及和O起化學作用 吸收紅外線輻射，影響大氣平流層中O3濃度 O3光線令O2生成光化作用

5、與NOx，ClOx及HOx等化合物催化反應。 吸收紫外光及紅外線輻射 CO1) 植物排放；2) 人工排放（交通 運輸和工業(yè)） 1) 被土壤吸收 2) 和OH起化學作用 影響平流層中O3和OH循環(huán)，生成CO2 CFCs工業(yè)生產(chǎn) 在對流層中不易被分解，但在平流層中會被光線分解和跟O生成化學作用 吸收紅外線輻射，影響平流層中O3濃度 SO21) 火山活動 2) 煤及生物體燃燒 1) 干和濕沉降 2) 與OH生成化學作用 形成懸浮粒子而散射太陽輻射 第13頁1.4.6溫室效應增強后影響 氣候轉變，全球變暖比如：大氣層云量及環(huán)流轉變。當中一些轉變可使地面變暖加劇(正反饋)，一些則可令變暖過 程減慢(負反

6、饋)。 海平面升高 一個是海水受熱膨脹令水平面上升。二種是冰川和格陵蘭及南極洲上冰塊溶解使海洋水份增加。 第14頁1.4.7溫室效應對人類生活影響 經(jīng)濟影響 海平面上升對沿岸低洼地域及海島會造成嚴重經(jīng)濟損害比如：加速沿岸沙灘被海水沖蝕、 地下淡水被上升海水推向更遠內(nèi)陸地方。 農(nóng)業(yè)影響 在CO2高濃度環(huán)境下，植物會生長得更加快速和高大。改變?nèi)蛴炅糠植寂c及各大洲表面土壤含水量。 海洋生態(tài)影響 沿岸沼澤地域消失必定會令魚類，尤其是貝殼類數(shù)量降低。河口水質(zhì)變咸可會降低淡水魚品種數(shù)目，相反該地域海洋魚類品種也可能相對增多。 水循環(huán)影響 全球降雨量可能會增加。 區(qū)域分布情況復雜第15頁1.4.8溫室氣體

7、濃度轉變 第16頁1.5熱島效應城市熱島效應就是指因為城市化發(fā)展，造成城市中氣溫高于外圍郊區(qū)現(xiàn)象。在氣象學近地面大氣等溫線圖上，郊外遼闊地域氣溫改變很小，如同一個平靜海面，而城區(qū)則是一個顯著高溫區(qū)，如同突出海面島嶼，因為這種島嶼代表著高溫城市區(qū)域，所以就被形象地稱為城市熱島。在夏季，城市局部地域氣溫，能比郊區(qū)高6甚至更高，形成高強度熱島。熱島現(xiàn)象也稱為“大氣熱污染現(xiàn)象”第17頁1.5.1城市熱島效應成因城市下墊面熱力學屬性改變，即城市化造成人工下墊面增加，自然下墊面降低； 人工熱源造成熱量增加；城市大氣污染 。第18頁1.5.2城市熱島效應與能源消耗一年四季都可能出現(xiàn)城市熱島效應。對居民生活和

8、消費組成影響主要是夏季高溫天氣下熱島效應。為了降低室內(nèi)氣溫和使室內(nèi)空氣流通，人們使用空調(diào)、風扇等電器，而這些都需要消耗大量電力。如當前美國1/6電力消費用 于降溫目標，為此每年需付電費400億美元。 第19頁1.5.3城市熱島效應影響影響人們生活，降低人們工作效率加劇大氣污染造成局部地域水災熱污染會造成惡性循環(huán)，增加人為熱源增加，進而加劇城市熱島效應。加劇水資源供給擔心改變城區(qū)季節(jié)改變，降低霜雪。第20頁1.5.4緩解城市熱島效應路徑 綠地能夠有效緩解城市熱島效應城市綠化覆蓋率與熱島強度成反比，綠化覆蓋率越高，則熱島強度越低。當覆蓋率大于30%后，熱島效應得到顯著減弱；覆蓋率大于50%，綠地對

9、熱島削減作用極其顯著。規(guī)模大于3公頃且綠化覆蓋率到達60%以上集中綠地，基本上與郊區(qū)自然下墊面溫度相當，可消除熱島現(xiàn)象，在城市中形成了以綠地為中心低溫區(qū)域。水面、風等也能緩解城市熱島效應。 第21頁1.5.4緩解城市熱島效應路徑降低人為熱量排放源合理規(guī)劃城市布局引導新式健康生活習慣改變建筑材料和熱學特征革新設計，降低城市建筑密度第22頁1.5.4緩解城市熱島效應路徑采取高反射能素材、涂料；采取透水性、保水性鋪修； 確保“城市風道”；地面灑水 。第23頁二、熱污染第24頁1、熱污染概念熱污染是指人類生產(chǎn)和生活活動中排放廢熱，造成環(huán)境溫度改變并對環(huán)境和人類產(chǎn)生影響現(xiàn)象。根本原因是能源未被完全有效合

10、理地利用而被棄置于環(huán)境中。我國還未制訂環(huán)境熱污染控制標準。第25頁1.1熱污染形式主要包含： 改變大氣組成，改變太陽輻射和地球輻射透過率。如大氣中顆粒物濃度增加、對流層上部水蒸汽增加、臭氧層破壞都會改變大氣組成。 改變地表情況，改變反射率，改變地表和大氣之間換熱過程。如過分農(nóng)牧造成沙漠化會改變地表反射率，城市建設形成城市熱島，污染物排放造成冰面反射率降低而吸熱溶化等。 直接向環(huán)境排熱。如煉鋼、煉焦向大氣放熱，電廠向水體放熱等。第26頁1.2 熱污染影響水體熱污染直接危害水生生物氣候異常生存陸地降低危害人類健康加劇了能源消耗嚴重可致人類滅亡第27頁2、水體熱污染及防治水體熱污染起源水體熱污染影響

11、水體熱污染防治第28頁水體熱污染因為人類活動向自然水體排放溫水，使水體溫度升高到有害程度，影響到水生生物生長，最終降低水體功效現(xiàn)象就稱為水體熱污染。 第29頁2.1水體熱污染起源水體熱污染主要因為工業(yè)冷卻水排放。電力工業(yè)，冶金化工石油造紙機械工業(yè)等。第30頁2.2水體熱污染影響水體熱污染會影響水質(zhì)和水生生物和生態(tài)，給人類帶來間接危害。水各種物理性質(zhì)受溫度影響，比如氧氣在水中溶解度會降低。水溫升高、水體中物理化學和生物反應速度會加緊，由此帶來后果是：有毒物質(zhì)毒性加強，需氧有機物氧化分解速度加緊，耗氧量增加，水體缺氧加劇等等。水溫升高造成水體生態(tài)結構改變，水溫越高，藍藻越占優(yōu)勢，從而越不宜飲用和漁業(yè)用。 第31頁2.2水體熱污染影響降低水中溶解氧含量造成水生生物種群改變加緊生化反應速度破壞水產(chǎn)品資源影響人類生產(chǎn)和生活危害人類健康第32頁2.3水體熱污染防治技術路徑改進冷卻方式，降低溫排水廢熱水綜合利用廢熱水技術標準化法律路徑盡快完善我國水體熱污染防治法體系中華人民共和國水污染防治法中華人民共和國海洋環(huán)境保護法第33頁3、大氣熱污染影響及防治當大氣升溫影響到人類