课件：水环境与健康.ppt

水环境与健康,吴锦华 博士 环境科学与工程学院,可利用水资源状况,水是生命之源 水覆盖 80% 的地球表面, 但其中的 97% 是海水且2% 储存于南北极及冰山 降雨及水体在全球呈现地域和季节的极其不均匀 仅有少量的水能被利用 其中淡水资源极少 目前, 毒性有机物及持久性有机物对安全用水构成的严重的威胁,长江水源的污染情况,滇池的富营养化污染,第一节,水资源种类及其环境健康学特征,其所含有的物质分为三大类： 溶解性物质 包括钙、镁、钠等无机盐类和 氧、二氧化碳等水溶性气体 胶体物质 硅胶、腐殖质、酸、铝、铁 氢氧化物等； 非溶解性物质 泥沙、细菌、藻类及悬浮物,降水,即雨雪水 有明显地域性和时间性且不受人类控制 来源 如海水含碘量高等 大气如酸雨等 环境健康学特征 水质不稳定，矿物质含量较低，水中微生物较多，水中氯化物或硫酸盐含量较高，水量没有保证。,地表水,即江、河、湖泊水等 类型 封闭型：即死水，易污染。 开放型：即流水，抗污染力较高 环境健康学特征 感官性状不好，水质较软，有机物多，细菌含量较高，浑浊度大，受污染机会较大，矿物质含量较低，溶解氧含量高，但 自净能力强，水量充足，取用方便。,地下水,即井水、泉水 浅层地下水 水质较清洁，悬浮物、有机物较少细菌含量较少，色度较低，含矿物质含量较多，受污染机会较小，溶解氧少，自净能力较差。 深层地下水 水质透明无色，水温恒定，有机物和细菌含量很少，水的硬度高（含矿物质多），受污染机会极小，溶解氧很，自净能力很差。 泉水 水质与浅层或深层地下水相似 环境健康学特征 相对卫生，但矿化程度高，硬度大，有时水质有异常。,第二节,水的性状和评价指标,水温 它可影响到水中生物、水体自净和人类对水的利用。 色度 正常水为无色透明色度不超过15度 臭和味 清洁水不应有任何臭气和异味。 浑浊度 turbidity 定义 水中的悬浮颗粒和胶粒。 定量 1L蒸馏水中含1mg硅藻土为1度。 总固体 悬浮和溶解性物质的总称。 将水蒸干测量溶解性物质要注意挥发性物质的损失。,物理和感官性状指标,化学性状指标,pH 1.天然水pH在7.2-8.5之间 2.影响因素 有机物污染 微生物有氧代谢生成CO2，pH下降 富营养化 光和作用消耗CO2，pH上升 3.生活饮用水和地面水水质标准pH 均定为6.5-8.5,硬度 hardness of water 1.它是指溶解于水中的钙、镁等盐类的总量,以CaCO3(mg/L)表示。 它可分为碳酸盐硬度（钙、镁的碳酸盐和重碳酸盐）和非碳酸盐硬度（钙、镁的硫酸盐、硝酸盐和氯化物）。 规定硬度不得超过450mg/L。 2.类型 暂时硬度 加热可沉淀部分。 永久硬度 加热不能沉淀部分。 3.1德国度 1L水中含有10mgCaO。,三氮：NH3 NO2 NO3 1.包括有机氮、蛋白氮、氨氮、亚硝酸 盐氮和硝酸盐氮。 水体受含氮有机物或粪便污染后，经微 生物有氧代谢，依氧化程度不同的产物 2. 三者含量不同和变化可提示污染新近 或陈旧状况 当水中有机氮和蛋白氮显著增高时，说明 水体新近受到明显的有机性污染。,溶解氧：dissolved oxygen 1.指溶解在水中的氧含量，简称DO 是作为评价水体受有机物污染及其自净程度的间接指标，空气中氧气和水温是影响DO的两大因素。 2.参考标准 3-4mg/L 3.耗氧过程和复氧过程 耗氧过程 污染物经微生物有氧代谢而消耗氧过程 复氧过程 大气中氧向水中溶解增氧过程,化学耗氧量 chemical oxygen demand 1.是指在规定的条件下，用强氧化剂氧化1升水中还原性物质(有机物)所消耗的氧量。 COD是评价水中有机物含量的间接指标。 2.指标无法区分还原性物质的种类，是一项表观总体指标。,生化需氧量 biochemical oxygen demand 1.是指水体中有机物在有氧条件下，被微生物分解时所消耗的溶解氧量。 BOD是评价水体污染状况的一项重要指标。影响BOD的因素是水中有机物和水温， 一般清洁水中BOD5201mg/L。 2.一般测试条件： 20培养五日，BOD5 20 3. BOD与COD一样，也是一项表观总体指标，只是测试条件不同，其结果的意义也不同。 COD反映能被KMnO4氧化的还原性物质总量，BOD反映能被微生物有氧代谢的有机物总量。,氯化物 氯化物增高表明水可能受到人畜 粪便、生活污水或工业废水的污染。 硫酸盐 地面水中的含量突然升高时，表 明水被生活污水，工业废水或硫酸铵 化肥等污染的可能。 卫生标准为小于250 mg/L。,有机碳和总需氧量 有机碳TOC 只能是相对表示水中有机物 的含量， 总需氧量TOD 评定水体被污染程度的一个 重要指标，其数值愈大，污 染愈严重。 有害物质 主要指水体中重金属和难分 解的有机物，主要受工业废 水的的污染。,生物学性状指标,指示菌 1.具有反映各种致病菌基本状态的菌。 2.特征 代表性强、易检测 细菌总数 total bacteria count 1.1ml水在普通琼脂培养基中经37 24hrs生长的菌落总数。 2.反映水体是否受生物污染及污染程度 只可作为水被生物性污染的参考指标。 3.生活饮用水水质标准规定小于100个/ml,总大肠菌群 total coliform group 1.指一群需氧和兼性厌氧菌在37生长 时能使乳糖发酵，在24hrs 内产酸产 气的革兰氏无芽孢杆菌。 2.作为粪便污染水体的指示菌的原因 它是肠道中数量多而且较易培养的细菌 它在环境中生存条件与肠道病原菌相似 检验方法较简便。 肠道中数量多而且较易培养的细菌有 大肠菌群、粪链球菌和厌氧梭菌三类,2.两种表示方法 大肠菌指数coli-group index 指1升水中所含的大肠菌群数目。 饮用水标准规定小于3个/L水。 大肠菌群值 是指发现1个大肠菌群的最小水量，即 多少毫升水中发现1个大肠菌群。 两者关系是大肠菌群指数=1000/大肠菌群值。 3.反映水体是否受粪便和植物污染及其污染程度的指标。指示致病菌的污染情况,放射性指标,主要指同位素的和射线 大剂量接触、内吸入，或小剂量 长期接触有致畸、致癌的可能。,第三节,水体的污染源和污染物,水体污染,是指人类活动排放的污染物进入水体，其数量超过了水体的自净能力，使水及水体底质的理化性质和环境中的生物特性、组成发生改变，从而影响水的使用价值，造成水质恶化，乃至危害人体健康或破坏生态环境的现象。 指理、化、生、放射性等特性改变。 影响水的有效利用，如危害健康等。 超过水体自净能力，水质恶化。,水体污染源,工业废水污染 工业生产未处理或处理不彻底的废水排放，是目前最大污染源。在工业大发展时期，导致公害病。,生活污水污染 1.粪便污水 致病微生物造成介水传染病。 2.洗涤用水 高P洗涤剂造成水体富营养化。 3.富营养化 向水体排放营养元素后，使水中植物和微生物大量生长，通过有氧代谢而消耗水中DO，水质恶化。 危害 严重影响水产养殖业（DO下降）； 严重污染饮用水水源（有机物增加）。,农业污染 农药（有机氯农药）的滥用造成全球性水源污染，从珠穆朗玛峰到南极、北极的积雪水中都能检测到有机氯农药。,水体污染物,化学性（毒物、有机物等） 物理性（热、射线等） 生物性（致病微生物等）,第四节,水体污染的自净和污染物的转化,一、各种水体污染特点,河流 河流的污染程度取决于河流的径污比、河 水混合能力、河水流动的推力作用和河流大小。 湖泊、水库 湖泊、水库水面宽阔、流速缓慢、沉淀作 用强，稀释混合能力较差，水交换缓慢。 地下水 地下水的水质动态与地表水有着密切关系 地下水污染过程缓慢，地下水自净能力较差。 海洋 各种各样的工业废水和生活污水通过江河 注入海洋，形成持续性污染。,二、水体污染的自净,定义 在理、化、生作用下，水体 污染物逐渐清除、恢复到原来状态。 水体自净过程的特征 污染物进入水体后就开始了自净过 程，该过程有弱到强，直至水质逐渐恢 复到正常状态。,物理自净过程 1.稀释 如水流作用等。 2.吸附和沉降 悬浮颗粒的吸附和沉淀。 3.物理过程不减少绝对量，但影响 浓度分布，对水体自净极为有利。,化学自净过程 1.中和 酸性废水与盐的中和作用。 2.氧化还原 亚铁氧化为铁。 3.化学过程可改变污染物的绝对 量和毒性。,生物自净过程 1.有机物降解 微生物酶的催化作用，如硝化酶、 氧化酶等，终点产物为无害化的 无机物。 2.病源体死灭 生物拮抗等作用，致病源生命终结。 3.生物过程通过微生物酶的作用，是 水体自净的主要途径，不同于大气 自净过程。可作为污水处理的基本 原理，加以利用。,三、水体污染物的转化,概念 1.生物蓄积 bioaccumulation 指同一生物个体对某种物质的摄入 量大于排出量，体内绝对量不断增加。 仅指绝对量。 2.生物浓缩 bioconcentration 指同一生物个体摄入某种物质后， 在体内由于浓度的分配不均，造成某些 部位浓度不断增加。 指浓度、无绝对量的念。,3.食物链 food chain 各生物体以食物形式按摄入和被摄入 的关系组成的循环。DDT、甲基汞放大10 万倍实例。 解释： 为什么饮河里水不中毒，吃河里鱼却中毒 4.生物放大 biomagnification 污染物在食物链的高端生物体内比低 端生物体内逐渐增加、放大。 指不同生物个体，绝对量和浓度均可,污染物的迁移 污染物所发生的空间位置的移动及其所 引起的富集、分散和消失的过程，称为污染 物的迁移。它包括机械迁移、物理-化学迁移 和生物迁移。 污染物的转化 污染物在水体中通过物理的、化学的、 光化学和生物学的作用改变或转变成另一种 物质的过程。 1.解毒作用 大部分污染物在环境中通过转化作用变成无毒或毒性较低的简单化合物， 2.活化作用 少数毒物通过转化变成毒性更大 化合物。,100 100000 1000000,人,水鸟,大鱼,小鱼,水生食物链：DDT,大鱼,正常水生食物链,不正常水生食物链,第五节,水污染对人群健康的影响,一、生物性污染的危害,水体受生物性污染 最常见的危害是居民通过饮用水，被污染的水产品和接触等途径引起介水传染病的流行。 这类疾病包括霍乱，伤寒，痢疾，肝炎等肠道传染病，血吸虫病等寄生虫病以及钩端螺旋体病等。,汞和和甲基汞污染 1.汞的理化性质 常温常压下唯一的金属，易挥发。 2.汞的甲基化 Hg + -CH3 = Hg-CH3 甲基化后毒性增强、脂溶性增加。 3.污染来源 主要为含汞矿石的开采冶炼、化工厂、 汞仪表厂、冶炼厂、造纸厂、灯泡厂、含汞 农药厂等含汞废水。 氯碱工业：早期汞用作电极。 农药生产：用作催化剂。,二、化学性污染的危害,4.生物放大作用 汞在高端生物体内含量增加，对人的 危害增大。 5.危害 甲基汞可穿过血脑屏障和胎盘。 靶器官：大脑中枢神经。 损害最严重的是小脑和大脑，特别是 枕叶、脊髓后束和末梢神经。甲基汞随血 液透过胎盘组织，侵入胎儿的脑组织，从 而对胎儿脑细胞造成更为广泛的损害。 共济失调 ,语言障碍, 视野缩小, 听力障 碍等等，严重是可致全身瘫痪、精神错乱 甚至死亡。,水俣病 1.水体卫生中最重要的一种公害病 2.震驚世界的水俁病,日本水俣病爆发地,镉 1.污染来源 主要来源为有色金属冶炼厂、电镀厂、 铜镉合金制造厂、荧光颜料厂等含镉工业 废水，其次是含镉矿渣和废气污染。 2.危害 中毒主要表现为骨骼和肾脏的损害。 症状以疼痛为主，初期腰背疼痛，以后 逐渐扩至全身，疼痛性质为刺痛，安静 时缓解，活动时加剧，多发生病理性骨 折，四肢骨骼可扭曲变形,工 业 废 水,酚类 1.污染来源 主要来自焦化厂、化工厂、制药厂、 炼油厂、合成纤维厂、染料厂等的工业 废水。 2.危害 急性中毒可表现为大量出汗、肺水肿、 吞咽困难、肝及造血器官损害、腹泻、口 腔炎及黑尿等。 慢性中毒表现为记忆力,多氯联苯 1.污染来源 工业长用作增型剂、绝缘剂、高温润滑 剂、橡胶软化剂以及油漆、油墨等添加剂等。 如为经处理任意排放，可造成水源污染。 2.危害 中毒症状主要为皮疹、色素沉着、浮肿、 无力、呕吐甚至肝脏损害。它还可通过胎盘 屏障进入胎儿体内减退、皮疹、头昏、失眠、 贫血等症状,三、物理性危害,热污染 thermal pollution 水体热污染主要来源于工业冷却水， 发电厂排出的冷却水。水体水温增加， 可导致以下几个方面： 增加水体中悬浮物的沉降速度； 加快水分蒸发； 增加水中化学反应的速度； 降低水中溶解氧含量； 水温升高对藻类生长的影响； 水温增加对鱼类的影响。,放射性污染 水体中的放射性物质分为天然 和人工两类 。 水体中放射性可通过饮水或摄 入被水污染的食物进入体内。,第六节,地面（表）水水质标准,地面水水质标准意义 地面水中有害物质的最高容许浓度 指居民用水水源取水点的水质要求，是 任何一次采样，测定均不能超过的上限值。 地面水水质标准制订原则 1.防止地面水传播疾病； 2.防止地面水引起急慢性中毒及远期效应； 3.保证地面水感官形状良好； 4.保证地面水自净过程能正常进行。,一、地面（表）水水质标准指定原则,二、地面（表）水水质标准研究方法,毒理学试验 剂量-效应、剂量-反应关系试验，包括 感官形状试验，寻找“阈值”。 污染物在地面水中转归行为试验 如，稳定性、自净、迁移等 现场流行病学调查 修正或加强现场的真实因素综合效应，从 宏观上了解污染物的有害影响。 经济上的可行性研究 保证标准能够在全行业、或全国切实可行 地面水水质卫生标准的计算方法 C1/M1+ C2/M2Cn/Mn1,制定标准方框图,三、地面（表）水相关标准,地表水环境质量标准 GB 38382002 2002年6月1日，按五级标准划分功能 1级：国家自然保护区、源头水； 2级：饮用水水源一级保护区、珍稀 （贵） 水产养殖区； 3级：饮用水水源二级保护区、水产养 殖区、游泳水域； 4级：工业用水水源、非接触娱乐水域； 5级：农业用水水源、一般景观水域；,相关排放标准 污水综合排放标准（GB8978-88）规定 污水分一、二、三级标准排放，特殊保 护水域不得新建排放口； 重点保护水域排入执行一级标准； 一般保护水域排排入执行二级标准； 对排入城镇下水道的污水，并进入二级 污水处理厂进行生物处理的污水三级标准； 对未经污水处理厂的城镇下水道的污水， 必须据下水道出口受纳水体的功能要求执行 一级标准或二级标准。,第 七 节,水体卫生防护,推行“清洁生产”，开展污染源头预防 包括清洁能源、清洁生产过程和清洁产品 工业废水的利用与处理 废水处理方法可分为物理法、化学法、 物理化学法和生物法。 生活污水的利用与处理 常用物理处理和生物处理。 医院污水的处理 包括病人生活污水和医疗废水两大部分,第 八 节,水体污染的调查、监测和监督,一、水体污染的调查,污染源调查 在进行水体污染状况的调查时，首先应 调查水体污染的来源，了解本地区工业