城市热污染成因分析

　　一. 温室效应

　　温室效应主要影响大环境的热平衡，由于大气CO2质量浓度的升高，使热平衡向高温方向偏移，整个生态环境面临更高的环境温度。城市是人为排放CO2集中区域，CO2质量浓度的升高也会对局地的热平衡产生一定影响，使城市的温室效应强于周边地区。

　　由于大气的水平和垂直交换，在城市这样一个小的范围，高CO2环境只有在稳定、强大的CO2源条件下才能维持，所以城市的规模、城市CO2的排放规模以及CO2排放的时空分布均对由CO2引起的城市温室效应有影响。

　　二.下垫面的改变

　　城市是受人类影响最强烈的区域，在一些较发达的城市，城市的地面多为水泥、柏油等覆盖，且建筑物密集。几乎不存在自然状态的下垫面，城市绿地大多是人工绿地，绿地植物或多或少地依赖人工养护。城市地区下垫面的改变产生以下3方面影响:

　　(一)辐射平衡被改变。地表覆盖物的改变导致地表反射率和反射过程的双重改变，使短波辐射在城市环境中能更充分地被吸收，直接增加了城市可吸收的基础能量。

　　(二)水分平衡被改变。在城市中，除了绿地之外的下垫面基本全部被水泥、沥青覆盖，能够吸收自然降水的下垫面就是面积有限的绿地面积。以合肥市为例，根据文献研究，在17.6 km2的主城区，森林斑块面积占9.8%，水面斑块占8.54%，一般绿地斑块占2.26%，合计占城区总面积的20.6%。以面积比计算，自然降水的流失率为79.4%，即城区的大部分自然降水没有补充到土壤中。考虑到暴雨时降水的流失，实际的损失率更高。下垫面固化导致下垫面的蓄水能力严重不足，不能提供充足的水分供给蒸发。这就导致从环境获得的能量将主要用于增加下垫面和空气的温度。实际观测表明:7月份下午14:00左右，在同样的太阳辐射条件下，水泥地面的温度可达65℃，而潮湿草地地表的温度在40℃以下，干燥草地地表的温度在50-55℃。不同的地表热力特点对空气加热的结果也显著不同。城市地表状态改变所导致的城市地表水分环境与自然状况显著不同，对地表的热力特性有极大地影响，进而使地表对空气的加热也与自然状况显著不同，使得城市的夏季大气环境更加酷热。

　　(三)局地环流被改变。城市建筑物密集，粗糙度也相应增大，低层大气的水平交换受阻，局地性垂直交换强烈而不稳。局地环流的改变使得城市风速减小，不利于低层热量的扩散，也加重了城市的热效应。因此，在城市规划和建设时应充分考虑局部环流小气候的影响，在注意降低污染的同时，也要考虑如何改善城市热环境。

　　三.人为释热

　　在城市中存在形态各异的人为热源。城市热源可分为两类:即生活热源和生产热源。生活热源包括各种生活用能，如烧火做饭、冬季取暖、夏季制冷及家庭轿车等。生产热源则包括了一切形式的生产活动，因为一切的生产活动都需要由能量作为动力，这些能量最终或者被固化到产品中由消费者释放出来，或者在生产的过程中以各种各样的形式排放出去，如热电厂排放的废热水、废水、蒸汽等。

　　由于城市是人类集中活动的区域，所以人为释热是城市热平衡中不可忽略的重要项目。如北欧不少城市单位面积的人为释热量已经超过该地区所获得的太阳辐射量，随着人们日益重视生活质量，我国城市的人为释热总量和强度均在稳定增长。由于人为释热直接改变了局地的热平衡，所以由人为释热所导致的热岛效应随着城市的发展正变得越来越强。一般意义上，热岛效应多指冬季由于取暖等导致的城市高温，而实际上，随着夏季制冷需求的大幅度增加，夏季的热岛效应也越来越强。