10.4.1 热污染
热污染系指日益现代化的工农业生产和人类生活中排出的各种废热所导致的环境污染。热污染可以污染大气和水体，如工厂排出的热水及工业废水中都含有大量废热。废热排入湖泊河流后，造成水温骤升，导致水中溶解氧气锐减，引发鱼类等水生动植物死亡。大气中含热量增加，还能影响到全球气候变化。热污染还对人体健康构成危害，降低人体的正常免疫功能。
一、热污染形成的原因
热污染是异常热量的释放或被迫吸收所产生的环境“不适”造成的。近百年来全球气候变化主要影响因子按重要程度排序为CO2浓度增大、城市化、海温变化、森林破坏、气溶胶、沙漠化、太阳活动、O3、火山爆发、人为加热。使用化石燃料及核电站排出的废热是全球范围内热污染的主要来源。概括起来，热污染的原因包括异常气候变化带来的多余热量和各种有害的“人为热”。
1.异常气候变化
（1）近年来，太阳活动频繁，到达地球的太阳辐射量发生改变，大气环流运行状况亦随之发生变化。太阳黑子活动强烈时，经向环流活跃，南北气流交换频繁，导致冬冷夏热。如在1987年7月，希腊遭受持续8天的热浪袭击，使雅典郊区温度猛增至45℃，导致900余人丧生，这是由于太阳活动变异导致的。
（2）森林随全球平均温度的上升而出现自燃现象并引发森林大火，同时向大气释放大量热量和CO2，最终又直接或间接地导致全球大气总热量增加，破坏了生态平衡，并给人类带来无法估量的损失。全世界每年有几百万平方千米的原始森林被破坏，极大地削弱了森林对气候的调节作用。
（3）由于大气环流原因，改变了大气正常的热量输送，赤道东太平洋海水异常增温，厄尔尼诺现象增强，导致地球大面积天气异常，旱涝等灾害性天气增多。
（4）火山爆发频繁，释放的大量地热和温室气体直接或间接地对地球气温变化产生影响，而地震、风暴潮等灾害也严重影响着人类的生产和生活。
2.直接或间接的“人为热”释放
（1）CO2等温室气体的排放。工业的迅速发展，各种燃料（煤、石油、天然气等）消费剧增，产生的大量CO2等温室气体被释放到大气之中，温室效应显著，加速了地球大气平均温度的增高，造成全球热量平衡紊乱。据探测，南极冰芯气泡中CO2含量的取样及雪中18O同位素与当地温度关系成正相关，与近年来工业生产CO2的释放相吻合。1970年以来，CO2每年增量为0.4%～1%，1986年比工业革命以前增加了20%～25%。由于人类大量砍伐森林、草原过度放牧，使能吸入CO2放出O2的森林和牧草大量减少，也使CO2的含量进一步增加。
（2）工业生产（如电力、冶金、石油、化工、造纸、机械等部门）过程中的动力、化学反应、高温熔化等，居民生活（如汽车、空调、电视、电风扇、微波炉、照明、液化气、蜂窝煤等）向环境排放了大量的废热水、废热气和废热渣，也散失了大量热量。
（3）工业生产过程中，与热过程有关的工业热灾害，如火灾、爆炸和毒物泄漏，也是热污染的来源。这些灾害可以引起大范围的人员伤亡和大面积的区域污染，而且持续时间长。
二、热污染的危害
1.危害人体健康
热污染对人体健康构成严重危害，降低了人体的正常免疫功能。高温不仅会使体弱者中暑，还会使人心跳加快，引起情绪烦躁、精神萎靡、食欲不振、思维反应迟钝、工作效率低。高温气候助长了多种病原体、病毒的繁殖和扩散，易引起疾病，特别是肠道疾病和皮肤病。
2.影响全球气候变化
随着人口和耗能量的增长，城市排入大气的热量日益增多。人类使用的全部能量最终将转化为热，传入大气，逸向太空。这样，地面对太阳热能的反射率增高，吸收太阳辐射热减少，沿地面空气的热减少，上升气流减弱，阻碍云雨形成，造成局部地区干旱，影响农作物生长。近一个世纪以来，地球大气中CO2不断增加，气候变暖，冰川积雪融化，使海水水位上升，一些原本十分炎热的城市变得更热。专家预测，如按现在的能源消耗速度计算，每10年全球温度会升高0.1～0.26℃，一个世纪后即为1.0～2.6℃，而两极温度将上升3～7℃，对全球气候会有重大影响。
整个地球的热污染可能破坏大片海洋从大气层中吸收CO2的能力，热污染使得吸收CO2能力较强的单细胞水藻死亡，而使得吸收CO2能力较弱的硅藻数量增加。如此引起恶性循环，使地球变得更热。热污染使海水温度升高，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，同时滋生未知细菌和病毒，杀害海洋生物，威胁人类的健康。热污染引起南极冰原持续融化，造成海平面上升。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。热污染引起冰川的融化最初可能导致洪水肆虐，储有冰川融水的冰川湖也可能泛滥成害，一旦冰川湖枯竭，河流就会断流。
由于全球气候变暖，空气中水汽相对较少，干旱地区明显增多，土地干裂，河流干涸，沙化严重，全世界每年都有超过600多万平方千米的土地变成沙漠，尤其是在副热带干旱区和温带干旱区。由于地面状况的改变，使这些地区的太阳辐射强度大，而且地表对太阳辐射的吸收作用明显增强，又为地球大面积增温起到了一定的推动作用。因此，从某种意义上说，全球变暖与干旱地区日益扩大有很大关系。
3.污染大气
人类使用的全部能源最终将转化为一定的热量进入大气环境，这些热量会对大气产生严重影响。
1）大气增温效应(https://www.daowen.com)
进入大气的能量会逸向宇宙空间。在此过程中，废热直接使大气升温，同时煤、石油、天然气等矿物燃料在利用过程中产生的大量CO2所造成的“温室效应”也会使气温上升。大气层温度升高将会导致极地冰层融化，造成全球范围的严重水患。据观测，近100年间海平面升高了约10 cm。
2）CO2等温室气体的“温室效应”
温室效应，是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏对流等热交换而产生的保温效应。在地球周围的大气中，CO2具有保温的功效，对太阳光的透射率较高，而对红外线的吸收力却较强，致使通过大气照射到地面的太阳光增强，而使地表受热升温。同时地表升温后辐射出来的红外线（热能）也较多地被CO2吸收，然后再以逆辐射的形式还给地表，从而减少了地表的热损失。温室效应使地表升温、海水膨胀和两极冰雪消融，海平面由此而上涨，有可能淹没大量的沿海城市，台风、暴风、海啸、酷热、旱涝等灾害会频频发生。如前所述，CO2的增加对目前增强温室效应的贡献约为70%，CH4约为24%，N2O约为6%。
3）城市的“热岛效应”
一般城区的年平均气温比城郊、周边农村要高0.5～3℃，这种现象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。英国气候学家赖壳·霍德华把这种气候特征称为“热岛效应”。
“热岛效应”形成的首要原因是城市人口稠密、工业集中、交通工具多，生产、生活中排放的废水、废气、废渣形成低压区，吸引着周边地区热量向城市中心汇聚。其次是城市下垫面建设没有规划好，绿色面积较少。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合，从而形成一个以城区为中心的低压旋涡，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。其危害主要有：直接刺激人们的呼吸道黏膜，轻者引起咳嗽流涕，重者会诱发呼吸系统疾病；刺激皮肤，导致皮炎，甚至引起皮肤癌；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。
4）城市风和酸雨、酸雾
因城区和郊区之间存在大气差异，可形成“城市风”。“城市风”可干扰自然界季风，使城区的云量和降水量增多；大气中的酸性物质形成酸雨、酸雾，诱发更加严重的环境问题。
4.污染水体
火力发电厂、核电站和钢铁厂冷却系统排出的热水，以及石油、化工、造纸等工厂排出的生产性废水中均含有大量废热。
1）影响水质
温度变化会引起水质发生物理的、化学的和生物化学的变化，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。水温升高，还会引起溶解氧减少，氧扩散系数增大。水质的改变会引发一系列问题。
2）影响水生生物
溶解氧的减少，存在的有机负荷因消化降解过程加快而加速耗氧，出现氧亏。鱼类会因缺氧而死亡。温度升高还会使水中化学物质的溶解度增大，生化反应加速，影响水生生物的适应能力。水体升温使水生生物群落结构发生变化，影响生物多样性指数，不同季节的温排水对动物影响有所区别，还使动物栖息场所减少。持续高温导致南极浮动冰山顶部大量积雪融化，使群居在南极冰雪地带海面浮动冰山顶部的阿德利亚企鹅数目大减，大量企鹅失去了赖以产卵和孵化幼仔的地方。
3）使水体富营养化
水体的富营养化以水体有机物和营养盐（氮和磷）含量的增加为标志，它引起水生生物大量繁殖，藻类和浮游生物暴发性生长。这不仅破坏了水域的景色，而且影响了水质，并对航运带来不利影响。如海洋中的赤潮使水中溶解氧急剧减少，破坏水资源，使海水发臭，造成水质恶化，致使水体丧失饮用、养殖的价值。水温升高，生化作用加强，有机残体的分解速度加快，营养元素大量进入水体，更易形成富营养化。
4）使传染病蔓延，有毒物质毒性增大
水温的升高为水中含有的病毒、细菌形成了一个人工温床，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。
5）加快水分蒸发
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而上升，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汽水，使陆地上失水增多，这对贫水地区尤其不利。
6）增加能量消耗
冷却水水温升高，给许多利用循环水生产的工厂在经济和安全方面带来危害。水温直接影响电厂的热机效率和发电的煤耗、油耗。水温超过一定限度，将严重影响发电机的负荷，成为发电机组安全的巨大隐患。
