城市熱污染成因分析
一. 溫室效應
溫室效應主要影響大環境的熱平衡，由于大氣CO2質量濃度的升高，使熱平衡向高溫方向偏移，整個生態環境面臨更高的環境溫度。城市是人為排放CO2集中區域，CO2質量濃度的升高也會對局地的熱平衡產生一定影響，使城市的溫室效應強于周邊地區。
由于大氣的水平和垂直交換，在城市這樣一個小的范圍，高CO2環境只有在穩定、強大的CO2源條件下才能維持，所以城市的規模、城市CO2的排放規模以及CO2排放的時空分布均對由CO2引起的城市溫室效應有影響。
二.下墊面的改變
城市是受人類影響最強烈的區域，在一些較發達的城市，城市的地面多為水泥、柏油等覆蓋，且建筑物密集。幾乎不存在自然狀態的下墊面，城市綠地大多是人工綠地，綠地植物或多或少地依賴人工養護。城市地區下墊面的改變產生以下3方面影響:
(一)輻射平衡被改變。地表覆蓋物的改變導致地表反射率和反射過程的雙重改變，使短波輻射在城市環境中能更充分地被吸收，直接增加了城市可吸收的基礎能量。
(二)水分平衡被改變。在城市中，除了綠地之外的下墊面基本全部被水泥、瀝青覆蓋，能夠吸收自然降水的下墊面就是面積有限的綠地面積。以合肥市為例，根據文獻研究，在17.6 km2的主城區，森林斑塊面積占9.8%，水面斑塊占8.54%，一般綠地斑塊占2.26%，合計占城區總面積的20.6%。以面積比計算，自然降水的流失率為79.4%，即城區的大部分自然降水沒有補充到土壤中�？紤]到暴雨時降水的流失，實際的損失率更高。下墊面固化導致下墊面的蓄水能力嚴重不足，不能提供充足的水分供給蒸發。這就導致從環境獲得的能量將主要用于增加下墊面和空氣的溫度。實際觀測表明:7月份下午14:00左右，在同樣的太陽輻射條件下，水泥地面的溫度可達65℃，而潮濕草地地表的溫度在40℃以下，干燥草地地表的溫度在50-55℃。不同的地表熱力特點對空氣加熱的結果也顯著不同。城市地表狀態改變所導致的城市地表水分環境與自然狀況顯著不同，對地表的熱力特性有極大地影響，進而使地表對空氣的加熱也與自然狀況顯著不同，使得城市的夏季大氣環境更加酷熱。
(三)局地環流被改變。城市建筑物密集，粗糙度也相應增大，低層大氣的水平交換受阻，局地性垂直交換強烈而不穩。局地環流的改變使得城市風速減小，不利于低層熱量的擴散，也加重了城市的熱效應。因此，在城市規劃和建設時應充分考慮局部環流小氣候的影響，在注意降低污染的同時，也要考慮如何改善城市熱環境。
三.人為釋熱
在城市中存在形態各異的人為熱源。城市熱源可分為兩類:即生活熱源和生產熱源。生活熱源包括各種生活用能，如燒火做飯、冬季取暖、夏季制冷及家庭轎車等。生產熱源則包括了一切形式的生產活動，因為一切的生產活動都需要由能量作為動力，這些能量最終或者被固化到產品中由消費者釋放出來，或者在生產的過程中以各種各樣的形式排放出去，如熱電廠排放的廢熱水、廢水、蒸汽等。
由于城市是人類集中活動的區域，所以人為釋熱是城市熱平衡中不可忽略的重要項目。如北歐不少城市單位面積的人為釋熱量已經超過該地區所獲得的太陽輻射量，隨著人們日益重視生活質量，我國城市的人為釋熱總量和強度均在穩定增長。由于人為釋熱直接改變了局地的熱平衡，所以由人為釋熱所導致的熱島效應隨著城市的發展正變得越來越強。一般意義上，熱島效應多指冬季由于取暖等導致的城市高溫，而實際上，隨著夏季制冷需求的大幅度增加，夏季的熱島效應也越來越強。 |
