第十章 其他物理性污染及防治技术

第十章其他物理性污染及

防治技术

新疆教育学院理学分院二零一二年六月第十章其他物理性污染及防治技术热污染电磁污染放射性污染光污染热污染热污染

是指自然界和人类生产、生活产生的废热对环境造成的污染，是环境温度反常的现象。自然界火山爆发，大量的地热释放，直接或间接地对地球气温变化产生影响，而人类活动是环境热污染的主要原因。热污染是现代工业生产和生活中排放的废热所造成的环境污染。热污染可以污染大气和水体，下面就大气和水体热污染分别进行讨论。

大气热污染

CO2、水蒸气吸收从地面辐射的热能，悬浮在空气中的微粒物吸收从太阳辐射来的能量，加之人类活动向大气中释放的能量，使得大气温度不断升高，造成大气热污染。由于能源的大量消耗，近30年来大气中的CO2含量每年以0.7mg/L的速率在增长，大气中的CO2含量已从19世纪的3×10-1L/m3增加到2004年的3.79×10-1L/m3。

大气热污染对地球环境造成的影响

全球变暖大气热污染导致全球变暖，其后果便是高山冰雪融化、两极冰川消融、海水受热膨胀，海平面不断升高。有关资料表明，自19世纪以来海平面已经上升了10cm

以上，我国沿海海面也上升了11.5cm。有人预测，依照现在的状况到21世纪末，海平面将会比现在上升50cm，甚至更多，这对于那些地势较低的海岛小国和沿海地区生活着大量人口的国家无疑是灾难性的。热污染

加剧温室效应

空气中的CO2有80%来自人和动植物的呼吸，20%来自燃料的燃烧。近几十年来，由于人口急剧增加，工业迅速发展，呼吸产生的CO2以及煤炭、石油、天然气燃烧产生的CO2远远超过了过去的水平；另一方面，由于对森林的乱砍乱伐，大量农田改建成工厂，破坏了植被，减少了将CO2转化为有机物的条件，破坏了CO2生成与转化的动态平衡，使大气中的CO2含量逐年增加。热污染大气中的CO2具有保温的功效，它对太阳光的透射率较高，致使通过大气照射到地面的太阳光增强；同时地表升温后辐射出来的红外线（热能）又能较多地吸收，然后再以逆辐射的形式还给地表，从而使地层温度升高。

形成城市热岛

城市热岛效应(Urbanheatislandeffect)是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象。在近地面温度图上，郊区气温变化很小，而城区则是一个高温区，就象突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表高温的城市区域，高温的城市处于低温郊区的包围之中，所以就被形象地称为城市热岛。热污染城市人口集中，城市建设使大量的建筑物、混凝土代替了农田，改变了地表反射率和蓄热能力，形成了同农村有很多差别的热环境；工业生产、机动车辆行驶和居民生活等排出的热量远远高与郊区农村；为了降温，机关、单位、家庭普遍安装使用空调，又新增了能耗和热源，形成恶性循环，加剧了环境的升温。

大气热污染的危害

加剧了城市的大气污染热污染

由于城市人口集中并不断增多，工业发达，居民生活，工业生产和交通工具消耗大量的燃料，释放出大量的人为热，导致城市气温高于郊区，形成“城市热岛”。当大气环流微弱时，由于城市热岛的存在，引起空气在城市上升，在郊区下沉，在城市和郊区之间形成了小型的热力环流，称为城市风。

厄尔尼诺现象热污染厄尔尼诺现象是赤道附近因海水偏高引起的全球性气候异常现象，台风、暴风、海啸、酷热、旱涝等灾害会频频发生是厄尔尼诺现象的主要特征。它改变了全球各地的雨量分配，使得地球某些地区长时间的严重干旱，某些地区则出现严重洪涝。世界上一些缺水地区的降水和地表径流减少，变得更加缺水，加剧了这些地区土地荒漠化的程度。

（西班牙语：ElNino），又称圣婴现象，是秘鲁、厄瓜多尔一带的渔民用以称呼一种异常气候现象的名词。主要指太平洋东部和中部的热带海洋的海水温度异常地持续变暖，使整个世界气候模式发生变化，造成一些地区干旱而另一些地区又降雨量过多。

厄尔尼诺现象厄尔尼诺在西班牙语中意为“圣婴”，因为这种气候现象通常在圣诞节前后开始发生。而其中厄尔尼诺在西班牙语是“男孩”之意。这现象往往持续好几个月甚至1年以上，影响范围极广。厄尔尼诺相反的自然现象称为拉尼娜（LaNiña），拉尼娜就是“女孩”的意思。

对厄尔尼诺现象形成的原因，科学界有多种观点，普遍的看法是：在正常状况下，北半球赤道附近吹东北信风，南半球赤道附近吹东南信风。信风带动海水自东向西流动，分别形成北赤道洋流和南赤道暖流。从赤道东太平洋流出的海水，靠下层上升涌流补充，从而使这一地区下层冷水上泛，水温低于四周，形成东西部海温差。但是，一旦东南信风减弱，就会造成太平洋地区的冷水上泛减少或停止，海水温度就升高，形成大范围的海水温度异常增暖。而突然增强的这股暖流沿着厄瓜多尔海岸南侵，使海水温度剧升，冷水鱼群因而大量死亡，海鸟因找不到食物而纷纷离去，渔场顿时失去生机，使沿岸国家遭到巨大损失。

对人体造成危害热污染医学研究表明，人体最能适应的温度范围为25～29℃，称为中性区，而超过中性点的温度环境都可称之为高温环境。人体在30℃以上就会部分启动汗腺以排出体热；35℃时身体汗腺会全部投入工作；37℃以上的高温对人体的蛋白质有一定的破坏；体内温度超过正常值（37℃）2℃时，人体的机能就开始丧失；若人体温度达到40℃以上，生命中枢就会直接受到威胁；体温升高到43℃以上，只需要几分钟的时间就会死亡。

危害地球生命系统热污染全球变暖将会使多种业已灭绝的病毒细菌死灰复燃，使业已控制的有害微生物和害虫得以大量繁殖，人类自身的免疫系统也将因此而降低，从而对地球生命系统构成极大的威胁。热污染导致空气温度升高，助长病原体的繁殖，引起各种疾病。

引发森林火灾森林随全球平均温度的上升而出现自燃现象并引发森林火灾。

加剧城市能耗热污染夏季为了降低室温和和提高空气流通速度，人们普遍使用空调、电扇等电器装置，从而消耗更多的能源，使更多的废热排放到环境中去，进一步加剧了城市的热岛效应。

大气热污染的防治

制定法律法规和标准，严格限制热排放

对于大气环境究竟能接受多少热值而不致引发全球性气候变化，目前尚无可被科学界所普遍接受的数字。国外有些科学家提出，该值不应大于地球表面太阳能入射量的1%；若按此值推算，已知太阳能的入射量均值为250W/m2，则该值应为2.5W/m2。热污染

加强绿化

绿色植物通过光合作用吸收空气中的CO2，减少温室气体，削弱了温室效应。据实验测定，1hm2绿地每天平均可以吸收1.8t的二氧化碳。森林植被能够防风固沙、滞留空气中的粉尘，每公顷森林可以滞留粉尘2.2t，降低含尘量50%左右，从而进一步抑制大气升温。研究表明，城市绿化覆盖率与热岛效应成反比，绿化覆盖率大于50%时，绿地对热岛效应的削减作用极其明显。规模大于3hm2且绿化覆盖率达到60%以上的集中绿地，基本上与郊区自然下垫面的温度相当，即消除了城市热岛效应，在城市中形成了以绿地为中心的低温区域，成为人们户外活动的优良环境。热污染

积极开发和利用清洁型能源

所谓清洁型能源，是指那些不产生或极少产生环境污染物的能源。如太阳能、地热能、风能、生物质能、潮汐能、水能等。发展清洁型能源，减少化石性能源的使用量，对于减少热污染必将起到积极的作用。但是清洁型能源的开发和利用要受到许多条件的限制，在人类利用的能源结构中只占有极小的部分。

造成热污染最根本的原因是能源未能被最有效、最合理地利用。目前，我国的能源利用效率只是世界平均水平的50%，存在着极大的能源浪费现象。因此，改进现有能源利用技术，提高热力装置的热能利用率是十分重要的。

提高热能利用率

热污染热污染

水体热污染火力发电厂、核电站、钢铁厂的循环冷却系统以及石油、化工、铸造、造纸等工业排出的废水中均含有大量废热，向自然水体排放后使其升温，当水温影响水生生物的生存，导致生态结构发生变化时，可认为水体遭受热污染。

水体热污染的危害

降低水体溶解氧水中溶解氧（DO）随温度的升高逐渐降低，而微生物分解有机物的能力是随着温度的升高而增强的，从而提高了其生化需氧量。由于水体严重缺氧，厌氧菌大量繁殖，有机物质严重腐败，并不断分解释放出各种腐败气体，加重了水体污染。热污染热污染

导致藻类群落更替当水温达到35℃以上时蓝藻在藻类群落中占优势，蓝藻不仅不是鱼类的良好饵食，而且其中有些还有毒性。它们的增殖速度加快，会降低饮用水水源的水质，产生异味，还会阻塞水流和航道。

加快生化反应速度在0～40℃的温度范围内，温度每升高10℃，水中生化反应速率增加一倍。水中含有的污染物，如毒性比较大的汞、铬、砷、酚和氰化物等，其化学活动性和毒性都因水温的升高而加剧。当水温从8℃升高到18℃时，氰化钾对鱼类的毒性将提高一倍。热污染热污染

破坏鱼类等水生生物的生存环境水体热污染首当其冲的受害者是水生生物，由于水体温度升高，水中溶解氧减少，当溶解氧降到1mg/Ｌ时，大部分鱼类便会发生窒息而死亡。鱼类是冷血动物，其体温虽然能在一定的温度范围内随环境温度波动，但其调节能力远不如陆生生物那么强。

引起疾病流行河水水温上升给一些致病微生物造成一个人工温床，使它们得以滋生、泛滥，引起疾病流行，危害人类健康。如近几年曾出现过很多致死、致病病毒（如某种脑膜炎变形虫病毒）滋生繁衍。

热污染热污染

水体热污染的危害

加强监督和管理，制定废热排放标准

提高降温技术水平，减少废热排放量

对温热水进行综合利用电磁污染电磁污染电磁污染是指天然和人为的各种电磁波的干扰及有害的电磁辐射。由于广播、电视、微波技术的发展，射频设备功率成倍增加，地面上的电磁辐射大幅度增加，已达到直接威胁人体健康的程度。电场和磁场的交互变化产生电磁波。电磁波向空中发射或汇汛的现象，叫电磁辐射。过量的电磁辐射就造成了电磁污染。

电磁污染的危害

产生电磁干扰

当飞机在空中飞行时，如果通讯和导航系统受到电磁干扰，就会同基地失去联系，可能造成飞行事故，电子计算机的差错甚至还可能使民航系统的警报拉响而发出假报警；当舰船上使用的通信、导航或遇险呼救频率受到电磁干扰，就会影响航海安全；电磁污染电磁污染

产生电磁干扰

电磁波还会对有线电设施产生干扰，使铁路信号误动作，交通指挥灯失控。高频辐射能够使导弹制导系统控制失灵，电爆管的效应提前或滞后，导致导弹发射失败。干扰信号可直接影响电子设备、仪器仪表的正常工作，造成信息失真、控制失灵，以致酿成大祸。电视机受到射频设备的干扰，将会引起图象不清晰，影响收看效果；装有心脏起搏器的病人处于高电磁辐射的环境中，心脏起搏器的正常会受影响；医院的脑电图、心电图等医疗设备受到电磁干扰，可使信号失误、图形失真、性能下降乃至无法工作，甚至造成医疗事故和设备损坏。电磁污染电磁污染

引燃引爆

高频辐射可使金属器件与金属器件互相碰撞时打火而引起火药、雷管燃烧爆炸等严重事故。

危害人体健康

早在50年代科学家们就发现，从事微波工作的人员在无防护的条件下工作半年，则导致白内障的发病率增高。如在高压线附近工作的人，其癌细胞生长速度比一般人快24倍；美国科罗拉多州大学研究人员近10年来调查表明，电磁污染较严重的丹佛地区儿童死于白血病者是其它地区的两倍以上；瑞士的研究资料指出，周围有高压线经过的住户居民，患乳腺癌的概率比常人高7.4倍；长期在高压线附近工作的，癌细胞生长速度比一般人快4倍；1988年美国加利福尼亚的一个科研小组对视屏作业的妊娠妇女进行跟踪调查，结果表明，孕妇如一周内有20ｈ在电脑前工作，其流产率增加一倍等等。

电磁污染电磁污染

电磁辐射的防治

防治电磁辐射污染可从两方面考虑：一是将电磁辐射的强度减小到容许的强度，二是将有害影响限制在一定的空间范围。

根据电磁污染的特点，必须采取防重于治的策略。首先是要减少和控制污染源，使辐射量在规定的限值内；其次，要从国家标准出发，对产生电磁波的各种工业和家用电器设备和产品，提出较严格的指标，通过产品设计，合理降低辐射强度，尽量减少电磁能量的泄漏；最后，还要加强电磁辐射污染的管理工作，在继续落实国家环保总局《电磁辐射环境保护管理办法》基础上，将电磁辐射环境检测纳入环境监测体系之中，建立和健全有关电磁辐射监视项目的环境影响评价及审批制度。电磁污染电磁污染

电磁辐射的防护

屏蔽法

将电磁场源与其环境隔离开来，使辐射能限制在某一范围内，达到防止电磁污染的目的，这种技术手段称为屏蔽防护，这是目前应用最多的一种方法，可以屏蔽辐射强度很大的辐射源。当交变的电磁场传向金属壳体时，一部分被金属表面所反射，一部分在壳体内部被吸收，这样透过壳体的电磁场强度便大幅衰减。电磁辐射防护方法有：主动或有源场屏蔽被动或无源场屏蔽电磁污染电磁污染对于不同的屏蔽对象和要求，应采用不同的电磁屏蔽装置或措施：

屏蔽罩对小型仪器或器件适用，一般为铜制或铝制的密实壳体。

屏蔽室对大型机组或控制室等适用，一般为铜板或钢板制成的六面体。

屏蔽衣、屏蔽头盔和屏蔽眼罩用于个人防护，主要保护微波工作人员。

电磁屏蔽装置的电磁屏蔽效果与电磁波频率、壳体厚度和屏蔽材料有关，一般地说，频率越高，壳体越厚，材料导电性能越好，屏蔽效果也就越好。

电磁污染电磁污染

吸收法

吸收屏蔽是利用吸收材料在电磁波作用下达到匹配或发生谐振的原理来进行工作的。吸收材料敷设于场源的外围，吸收电磁辐射能并转化为热能，将泄漏的能量衰减。吸收屏蔽可以防止大范围的污染，大多用于近场区、且要求将辐射能大幅度衰减的场合。当因工作需要从事专业操作的技术人员，在进入辐射污染区时，应注意穿戴防护用品，如穿防护衣，戴防护头盔和防护眼镜等，以保证作业安全。

个人防护

同时，为了减轻家庭居室内电磁污染及其有害作用，必须讲究各种家用电器的科学使用，在家中使用具有电磁辐射的家用电器时应注意一些问题。电磁污染电磁污染

电磁辐射的治理

合理规划布局，加大对电磁辐射建设项目的管理力度，对电台、电视台、雷达站的布局及选址，必须严格按照有关规定执行。由于电磁辐射在空中的能量传播随距离的增加迅速衰减，对工业集中的城市，可以将电磁辐射源相对集中在某一区域，使其远离稠密的居民区。

加强对电磁辐射环境的保护，实行区域控制，确定管理和控制的重点，逐步加以改造和治理。对已经进入到环境中的电磁辐射，则要采取一定的技术防护手段，以减少对人的危害。电磁污染电磁污染

电磁辐射的治理

合理布局作业场所高频设备，减轻电磁波的干涉、反射和二次反射，降低工作人员所在地的电磁场强度；厂区电器集中地可采取抑制干扰传播技术，实施遥控和遥测，提高自动化程度，减少工作人员接触高强度电磁辐射的机会。改进电气设备，减少泄漏，减少对周围环境的电磁污染。

加强宣传教育，提高公众认识。鉴于当前电磁辐射对人体健康的危害日益严重，特别是这种看不见、摸不着、闻不到的危害不易为人们察觉，往往会被忽视。因此，广泛开展宣传教育，唤起人们防护意识已成为当务之急。放射性污染放射性污染

在自然界和人工生产的元素中，有一些能自动发生衰变，并放射出肉眼看不见的射线。这些元素统称为放射性元素或放射性物质。在自然状态下，来自宇宙的射线和地球环境本身的放射性元素一般不会给生物带来危害。50年代以来，人的活动使得人工辐射和人工放射性物质大大增加，环境中的射线强度随之增强，危机生物的生存，从而产生了放射性污染。放射性污染很难消除，射线强弱只能随时间的推移而减弱。一些物质由于其原子核内部发生衰变而放射出射线（α、β、γ射线与中子射线等）的性质叫做放射性。具有自发地放出射线特征的物质，称为放射性物质。放射性物质造成的环境污染称为放射性污染。放射性污染放射性污染

放射性污染的来源大自然中放射性物质和宇宙射线形成的放射性污染源称为天然放射性污染源。由于人类在开发利用核技术、核燃料的过程中，因核泄漏和核废物排放构成的放射性污染源称为人工放射性污染源。

天然放射性污染源它们来自宇宙射线和存在于土壤中、岩石中、水和大气中的放射性核素（如铀-235、钾-40、镭-229、氡-222等）产生的照射。这些辐射称为天然本底辐射。放射性污染放射性污染

人工放射性污染源人工放射性污染源主要有核武器实验过程形成的污染源、原子能工业生产过程形成的污染源和放射性核素应用过程形成的污染源。

核武器试验

20世纪40年代核军事工业逐渐建立和发展起来，核武器试验成为全球放射性污染的主要来源。从1945年美国进行首次核实验至今，全球已进行了1000多次核试验，核试验造成的全球性污染比其他原因造成的污染要严重得多。核爆炸产生的放射性沉降物中危害较大的有锶（90Sr）、铯（137Cs）、碘（131I）和碳（14C）。这些沉降物除了落到爆炸区附近外，还可随风扩散到广泛的地区，造成对地表、海洋、人及动物的污染。放射性污染放射性污染

原子能工业核燃料在开采、生产、使用及回收的循环过程中，每一个环节都会排放放射性物质。另外，由于元件包壳的微小破损也会泄漏裂变产物。核电站排出的放射性污染物为人工放射性核素，即反应堆材料中的某些元素在中子照射下生成的放射性活化物。

放射性核素的应用放射性核素在医学、工业、农业、科学研究和教学方面的实际和潜在用途达数千种，每年都有几百万居里的放射性物质从生产者输送到消费者。工业方面放射性核素可用于金属探伤，农业可用于育种、保鲜等。在医疗上，常用“放射治疗”以杀死癌细胞，有时也采用各种方式有控制地注入人体，作为临床上诊断或治疗的手段。放射性污染放射性污染

放射性污染对人体的危害

放射性污染是通过发射α、β、γ或中子射线来伤害人体。这些射线与生物体作用时会造成直接损伤和间接损伤，它不仅扰乱和破坏机体组织的代谢活动，而且直接破坏细胞和组织结构，并能引起机体的白细胞、淋巴细胞和血小板的减少。

直接损伤辐射物直接使机体物质的原子或分子电离，破坏机体内某些大分子，使这些分子的共价键断裂，也可能将它们打成碎片。放射性污染放射性污染

间接损伤放射性元素产生的电离辐射能杀死生物体的细胞，妨碍正常的细胞分裂和再生，并且引起细胞内遗传信息的突变。

各种放射线首先将体内广泛存在的水分子电离，生成活性很强的Ｈ+、ＯＨ-和分子产物等，继而通过它们与机体的有机成份作用，产生与直接损伤作用相同的结果。射线对人体造成危害程度，处决于照射部位和照射剂量。当内照射剂量大时，可能出现近期效应，主要表现为：头痛、头晕、食欲下降、睡眠障碍等神经系统和消化系统的症状，继而出现白细胞和血小板减少等。超剂量放射性物质在体内长期残留，可产生远期效应，主要症状为肿瘤、白血病和遗传障碍等。放射性污染放射性污染

放射性污染的防治对放射性污染的防护，首先应尽可能防止或减少放射性核素通过吸入、食入或皮肤渗透进入人体体内。

放射性物质进入人体的途径主要有三条，即消化道食入，呼吸道吸入，皮肤、粘膜或伤口等侵入，其中消化道食入较为重要。放射性核素既能被人体直接摄入，也能通过生物体经食物链途径进入体内。

外照射防护由于外照射的辐射源处于人体外部，其照射主要来自中子、γ射线、ｘ射线、β射线等，防护的目的在于控制辐射人体的照射量，使之保持在可以接受的最低水平。外照射防护通常可采取以下三种方法：放射性污染放射性污染时间防护除以上几种基本方法外，还应特别注意防止意外伤害。如医生使用射线装置给病人诊治病症时，要根据病人的实际需要，严格控制Ｘ射线检查的适用范围，使患者免受不必要的照射；要耐心劝导那些主动要求但实际并不需要使用射线装置诊治的病人，引导他们走出误区；孕妇孕期应禁止接触Ｘ射线，即使是必需的检查,也应保护非受检部位，使Ｘ射线的辐射损伤减少到最低程度；应杜绝对儿童Ｘ射线的滥用，同时，要避免无防护意识的陪护者受到照射。

距离防护

屏蔽防护放射性污染放射性污染

内照射防护造成内照射的原因通常是吸入被放射性污染的空气，饮用被放射性污染的水，食入被放射性污染的食物