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第7章 突发环境灾害的防治(3)

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。随着现代工业的发展和国民经济的不断增长,环境热污染将日趋严重。然而,人们尚未用一个量值来规定其污染程度的严重性。这表明人们并未对热污染给予足够的重视。为此,全球许多科学家都呼吁相关部门应尽快制订环境热污染的控制标准,并采取行之有效的措施防治热污染。

(1)科学规划,加大绿化工程的建设。对污染特别严重的地区要加强绿化面积,西欧许多国家的城市、房顶、墙壁都利用起来做绿化,可以在房顶上种植花草,在墙壁上种植爬山虎等植物。大量种植植被可以使植物不断地从周围环境中吸收大量的热量,从而降低空气的温度。据相关林业部门的专家统计,每公顷的绿地每天能从环境中吸收相当于1890台功率为100瓦的空调的热量。此外,绿化植物可以滞留空气中的尘埃,而空气中的粉尘等悬浮颗粒物带有大量的太阳热辐射,经过绿化植物的净化后,空气中的含尘量会大大地降低,并且空气的温度也会相应地降低,从而减少了热污染;需要通过建立生态系统,并进行系统分析,采取合理的规划用地、绿化等措施,最后得出最优化的绿化率指标;要改善热环境,需建立良好的绿化系统。在布局规划时就要确定合理的绿化率,充分发挥森林植被和水体作用。

(2)综合利用废热。减少热污染的最主要措施就是要充分利用工业的余热。生产过程中产生的余热种类繁多,有高温烟气余热、高温产品余热、冷却介质余热和废气废水余热等,而这些余热都是可以利用的二次能源。我国每年可利用的工业余热相当于5000万吨标煤的发热量。在冶金、发电、建材、化工等行业,可以通过热交换器利用余热来预热空气、原燃料,干燥产品,供应热水等。此外还可调节水田里的水温以防止冻结。对于压力高、温度高的废气,要通过汽轮机等动力机械直接将热能转为机械能。对于冷却介质余热的利用方面主要是电厂和水泥厂等冷却水的循环使用,改进冷却方式,减少冷却水排放。

(3)利用城市生态学方法改善热环境。城市生态学方法是通过调节城市生态系统内生物群落和周围环境之间的相互作用而改善城市热环境的一种方法。改善城市热环境的任务就是对城市生态系统施加有益影响,建立合理的热平衡系统结构,创造舒适的热环境。鼓励进行生态住宅建设,发展生态建筑。所谓生态住宅就是最大限度地利用自然资源来维持运行的住宅,如夏季降温、夜间照明、冬季供热都依靠太阳能。生态住宅的支持核心是太阳能技术,即如何有效、廉价地将太阳能转化为电能并予以储存使用。

(4)采用系统综合利用的方法防治热污染。我们需要制定排放标准,加强热污染的管理,对温室气体及废热水的排放加以限制。强化环境监测系统。依托科技,改善能量利用率,加强点源余热的综合利用来防治热污染。例如,发电厂采用新的技术,提高发电效率,减少废热排放;改善车间冷却方式,使冷却水达到排放标准。另外,综合利用排水中携带的巨大潜在热能,在水产养殖、农业及林业等领域运用生态学能量转换原理来充分利用排水的余热,变废为宝。美国、德国以及前苏联等许多国家,利用排水余热开展水产养殖业已取得了相当多的成果,而且他们还发展了以生产电能和供热为双重目的的电厂。

瑞典在许多城市的市区都装备了利用电厂排水余热能的供热体系,使电厂的热效率提高很多。在美国的俄亥俄州,有人采用铺设地下管道的方法把温排水余热输送到土壤中,用加温土壤来促进作物的生长或延长作物的生长时间,进而增加产量。

总的来说,人类要生活就永远离不开热能,所以人类面临的最重要的问题就是在利用热能的同时如何去减少热污染。解决问题的关键就是需要在源头和途径上考虑。在源头上,应该尽可能地多使用风能、太阳能、潮汐能等绿色能源。工业推动了文明,也影响了我们的环境。

热机的使用,使我们人类可以将化学能转化为机械能、电能,但我们也相应地付出了沉重的代价,那就是大量热能的散失和一些有害气体的排放。在热能的转化途径方面,各工厂以及我们平时生活中在热能的利用上,都应该提高热能的转化效率和使用效率,携手把排放到大气中的热能和二氧化碳降低到最小量。既要做到节省能源,又有利于我们赖以生存的环境。

随着人口的增长和工业的发展,必然会有更多形式的多余热量释放到环境中,环境热污染将会日趋严重,对人类及其生存环境的危害也会越来越大。因此,人类在合理利用能源的同时,必须增强环保意识,注意控制热污染,保护人类的生存环境。

4振动污染的防治

(1)锻造机重锤端部高速锤打工件,会产生很强的冲击振动,经常用空气弹簧隔振。但像锻造机这类产生强烈冲击的机械,仅用空气弹簧,其阻尼不够,一般要以叠板簧的滞后进行补偿。因此在用空气弹簧时,要用惯性基座,并配合使用能兼作支承部件的叠板簧。

采用空气弹簧隔振时要注意保护空气弹簧的气室不受物理损伤,避免锻造作业时灼热的铁屑和油滴飞溅落入空气弹簧的气室内,通常在沟槽部位都设有罩盖,防止减振效果受到影响。

锻造机常用叠板簧直接支承防振装置。利用叠板簧的弹性和滞后产生的阻尼,在锻造机周围安装叠板簧,用起吊螺栓悬挂台架,再将锻造机置于台架上。需要惯性基座时,就将台架和惯性基座合为一体。

悬挂基础由于在靠近底部处安装弹簧,这不仅检修弹簧方便,还可通过调整起吊螺栓,使弹簧均匀承载,并能调节高度。但由于部件密集、基础加深造成土建成本高等原因,近年来仅限用于大型锻造机。

上述各种形式适用于新设备的安装和搬迁,但对已有设备作防振处理,则停机时间长,基础改造费用高。解决的对策是利用现有基础,设置能在狭窄空间使用的碟簧方式。

这仍属直接支承形式,只是将叠板簧换成碟簧,通过碟簧的不同组合,能使弹簧常数和阻尼与预期值相符合。不过,碟簧与叠板簧不同,本身没有承受砧座横向位移的功能,故需要采用导辊。

5交通振动污染防治

(1)地铁减振措施

地铁由于采用地下线路,地铁列车运行产生的振动成为其最主要的污染。

根据国内主要城市地铁振动监测结果,在标准线路条件下的地铁振动源强为870—87分贝。地铁振动轨下峰值频率在40—100赫兹,隧道振动速度级峰值一般出现在40—80赫兹。

地铁振动在土壤介质传播中获得的衰减由两部分组成,一部分是由于土壤内部结构的变化而引起阻尼衰减,另一部分则是由于距离的增加而引发的辐射衰减。其中辐射衰减是传播衰减的主要贡献者,其简单定量计算目前国内主要是采用经验公式进行。阻尼衰减相对较小,在地铁影响范围内,衰减量一般小于5分贝。不同建筑物对振动的响应是不同的。一般而言,重量大、基础好的建筑物对振动有较大的衰减;而重量轻、基础差的建筑物对振动产生放大作用。

为防止地铁振动污染,选线与城市规划时应注意防振对策。

线路走向尽量与城市高速路、主干道或次干道相重合。这样一方面地铁线路在道路下面选线布局有较大的余地,能尽量减少对地表敏感建筑物的影响;另一方面,上述道路两侧商业、公共福利性建筑较多,基础好的建筑多,不易产生振动环境影响问题。

合理控制地铁线路两侧建筑物类型和建设距离,同时按项目环境影响评价的要求预留相应的防护距离,并加强建筑物的抗振性能。

在轨道交通规划布局中,应充分利用振动波的天然屏障,如河流、高大建筑物等,来阻隔振动的影响。

(2)车辆减振措施

车辆轻型化:根据日本轨道交通的研究成果,车辆轴重与振动加速度级存在以下关系:

L=20lg(W1W0)式中:

W1——车辆轻量化后的轴重;W0——车辆轻量化前的轴重。

由式(3—60)可知,当车辆轴重由16t减至11t时,车辆产生的振动约降低3分贝。

车轮平滑化:通过采用弹性车轮、阻尼车轮和车轮踏面打磨等车轮平滑措施,可有效降低车辆振动强度。

弹性车轮一般是在车轮的轮箍与车圈间用弹性材料(如天然橡胶块)分开,其主要作用是减少或消除滑动振动;阻尼车轮主要是在车轮的轮箍上采用阻尼结构,其作用原理主要是利用阻尼材料把车轮的振动能转换成热能,从而达到降低振动的目的;车轮在运营一段时间后,踏面就会出现不同程度的粗糙面。当踏面出现长度大于18毫米的一系列粗糙点时,就应对车轮进行修整。试验表明打磨后的光滑车轮可降低振动10分贝。

(3)轨道结构减振措施

采用重型钢轨和无缝线路重型钢轨不仅能增强轨道的稳定性,减少养护维修工作量和降低车辆运行能耗,而且能减少列车的冲击荷载。

资料表明,车辆在60千克米钢轨上运行产生的振动较50千克米钢轨降低10%。

车辆在钢轨接头处产生的振动是非接头的3倍,因而铺设无缝线路,减少钢轨接头,可大大减少地铁振动源强。

扣件减振措施:扣件除能固定钢轨,阻止钢轨的纵向和横向位移,防止钢轨倾覆外,还能提供适量的弹性,具有较好的减振效果。

国外已较早地研究了在轨道与地基之间的装置减振器,德国设计出了称为“科隆蛋”的专利产品。

目前,常用的有科隆蛋减振器(可减少3—5分贝)、改进型科隆蛋减振器(可减少7—8分贝)和新型减振弹性扣件。

道床减振措施:地铁工程受隧道净空和维修作业的要求,普遍采用整体道床。其中一般减振地段采用短枕式或长枕式整体道床结构形式,较高减振地段采用弹性整体道床,特殊减振地段采用浮置板道床。

6.放射性污染的防治

在产生放射性污染的各污染源中,放射性同位素所产生的射线主要是通过外照射危害人体的,对此应加以防护。而对核工业等工业生产中所产生的放射性废物,也会通过各种途径来危害人体,对这些放射性废物必须加以处理和处置。

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