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水环境和海洋环境保护 引 言 水是人类一切文明之源 n n 人类的祖先来源于水，水对人体健康 至关重要，一旦失去体内水分 10%，生 理功能即严重紊乱；失去水分 20%，人 很快就会死亡。 n 水对人类以外的生命也是如此，它是 一切生命之源，人类在外星球寻找生命 ，首先是找水。 地球上水储总量达到 138.6亿亿立方米 ，但其中的97.5% 是咸水。可直接应用 的河流湖泊中的水量只占淡水总量的 0.5%。 世界上每年约有 65% 的水资源集中在 10 个国家里，而人口共占世界总人口的 40% 的80 个国家却严重缺水，另 26 个 国家的水资源也很少。 世界水资源概况 人类的主要淡水来源是河流、湖泊和水库 。全年流经河流的淡水总量约68%为地表径 流,其余为稳定地下水流. 最大的淡水来源是降水.约20%降在陆地 上.地球各地的降水差别很大.大陆降水中约 有65%被蒸发掉,余下的部分或留在地表,或 储存于底下. 淡水与环境的其他方面息息相关. 世界水资源概况 世界水质污染严重 n 据统计，全世界 污水排放量已达到 4000亿立 方米，使 5.5万亿立方米水体受到污染，占全世界 径流总量的 14% 以上。全世界约有 10亿多人由于 饮用水被污染，受到疾病传染的威胁。 n 世界卫生组织（WHO）调查，人类疾病的 80% 与水有关。国际自来水协会称，每年有 2500 万5 岁以下儿童因饮用被污染的水而生病致死。 n过去300年中,人类用水量增加了35倍多 :69%用于农业, 23% 用于工业, 8%为居 民用水. 各地用水的差异较大. n缺水国家的标准：如果一个国家所拥有 的可更新的淡水供应量在每人每年 1700 吨以下，那么这个国家就会定期或经常 处于少水的状况；如果每人每年水供应 量在 1000 吨以下，那就会感到水紧缺。 一个新的水资源紧缺时代到来 n目前平均年每人供应水 1000 立方 米以下的国家有 15 个，马耳他年 人均只有 82 立方米，其缺水情况 位居缺水国家之首。预计到 21 世 纪中，这些国家的水将比石油还贵 。 n色列买一瓶矿泉水要花 1.25 美元， 而这 1.25 美元能买 4 瓶牛奶。 n淡水质量:污水和土壤侵蚀带来过量营养 物;污水传播疾病的病原体;来自工业、 开矿及农业的重金属和合成有机物在海 洋生物体中造成生物富集。 nWHO和UNEP列举的特殊关注的情况： n人类粪便携带各种细菌和病毒； n由于灌溉不善造成高盐份； n氮污染，主要来自肥料和动物粪便。 n 1972 年的联合国向全世界发出警告： “水不久将成为一项严重的社会危机，石油危机之 后的下一个危机就是水。” n1977 年联合国大会进一步强调： “水，不久将成为一个深刻的社会危机”。 n1992 年，一些专家指出， 到 21 世纪，水、粮食和能源这三种资源中，最重 要的是水。 n1997 年联合国再次大声疾呼： “目前地区性的水危机可能预示着全球性危机的到 来”。 n今年3月22日是“世界水日”，其主题是“21世纪的 水”。 我国水质污染的状况 废污水排放量 1998 年全国废污水排放总 量共 593 亿吨（不包括火电直流冷却水） ；其中工业废水占 69%，生活污水占 31%。 河流水质根据 1998 年水质监测资料，对 全国109700 公里河长进行评价的结果， 类水河长占 5.4%，类水河长占 24.4%， 类水河长占 33.0%，类水河长占 13.7% ，类水河长占 6.6%，超类水河长占 16.9%。 n1991年至1993年监测结果表明，辽宁沿海地区的 大连、锦州、葫芦岛等地海水入侵总面积已达 766km2，其中侵及耕地大约3.86万ha，并使海侵区 580眼机电井报废，减少水田面积 大约20万ha，每 年减产粮食1300 万kg；给工农业 生产和人民生活 造成了较严重的 影响。 赤潮 海洋在流血！ 1989 年 8 月 10 月间黄骅附近海域 发生的大面积赤潮使对虾养殖遭受了灭 顶之灾，造成直接经济损失达 2 亿多元 。 1998 年 9 月 18 日至 10 月 3 日，渤海 锦州湾东部发生赤潮，面积达 3000 平 方公里；天津新港外发生赤潮，面积达 800 平方公里。据事后统计，该次赤潮 灾害造成的直接经济损失约为 5.6l 亿元 。 n2000年春节前后，河北省白洋淀十几个 村养殖专业户的鱼大量死亡，本次白洋 淀鱼类大面积死亡事故系保定市排放了 未经处理的污水所致。此次白洋淀受污 染水域涉及安新县 4 个乡镇 38 个村庄 679 个养殖户，受污染水域 46187 亩， 造成经济损失 2385.92 万元，其中养殖 业 907.58 万元，天然渔业资源 1478.34 万元。 水：我国可持续 发展的战略重点 n洪水：我国的心腹大患 n1998年的特大洪水使全国29各省（市、区）遭受了不同程度 的灾害，受灾面积3.18亿亩，成灾面积1.96亿亩，受灾人口 2.23亿人，死亡3004人，倒塌房屋497万间，各地估报直接经 济损失1666亿元。 n缺水：经济发展的瓶颈 n 全国城市每天缺水 1600 万立方米，估计每年工业产值损失 2000 亿元 ，仅胜利油田1995年因黄河断流减产30亿元。 n污水：污染环境的毒瘤 n90年代初期中国环境污染造成的损失为1085亿元，占当年 GNP3%以上。（1993年） n90年代中期中国环境污染造成的损失为1875亿元，占当年 GNP的3.27%。（1995） 90年代初期：水污染对各行业造成的经济 损失为326.2亿元 90年代中期：水污染对各行业造成的经济 损失为1428.3亿元 水是地球上一切生命赖以生成、也是 人类生活和生产中不可缺少的基本物质 之一。20世纪以来，由于世界各国工农 业的迅速发展，城市人口的剧增，缺水 已是当今世界许多国家面临的重大问题 ，尤其是城市缺水状况，越来越加剧。 第一章 水环境保护 1.1水资源开发利用现状 n1.1.1 水资源及其重要作用 （1）水资源 水资源定义通常是指可供人们经常可用的水量， 即大陆上有大气降水补给的各种地表、地下淡水体的 储存量和动态水量。 n 从表1-1可以看出，水资源的可利用量不到1%， 仅是河流、湖泊等地表水和地下水的一部分。只有约 20%的淡水是人类易于利用的，而能直接取用的河、 湖泊水仅占淡水总量的0.3%。可见，可供人类直接利 用的淡水资源是十分有限的。 n （2）水循环 n 地球表面的水在太阳辐射能和地心引力的 相互作用下，不断地蒸发和蒸腾到大气中，并 在空气中形成云，在大气环流的作用下传播到 不同的地域，再以降水或降雪等形式回到海洋 或陆地的表面。水循环见下图1。 （3）水资源的重要作用 n调节气候 n水磨塑造地球表面的形态 n水具有物质运输的功能 n水是一切生物必不可少的物质 n水是人类生成和生产的最基本的物质基础 n影响水资源丰缺的主要因素 （4）影响水资源丰缺的主要因素 n地理位置 n 由于降水是水资源的最主要来源，所以人们常 常以年平均降水量与年平均蒸发量之比（P/E）来判 断一个地区湿润程度。表1-2 列出了1978年全球不同 纬度的平均年降水量与年蒸发量比值（P/E）。由此 可见，全球不同纬度地带的降水与蒸发比值相差很大 。 n地形条件 n 在同一地区，海拔越高，气温越低，大气湿度越 大，降水量越大。 土壤和植被 n 土壤和植被也是影响一个地区水分入渗、蒸发、 径流、降水各个循环环节的重要因素。 n人类活动 n 人类对于水资源的影响，其方向有积极的和消极 两种可能。人们兴修水利，拦蓄径流，植树造林，保 持水土，跨流域调水，可以改善一个地区的水资源状 况。但是不合理地开发利用水土资源，使植被遭到破 坏，土壤受到侵蚀，气候逐年变得干燥，土地荒漠化 ，生态条件恶化以及过多水体污染排放，必然造成水 资源的衰减。 n 1.1.2世界水资源的利用状况 （1）世界水资源概况 n 世界各地自然条件不同，降水和径流相差也很 大。世界各大洲年平均降水量和年平均径流量的情 况见表1-3。 （2）世界水资源供给与利用 通常人们将全球陆地入海径流总量作为理论上的水 资源总量，即全球水资源总量为47000km3，这一水资 源数量在全球分布是不均匀的，各国水资源丰缺程 度相差很大。世界用水量逐年增长，1900-1975年间 ，每年以3%5%的速度递增，即每20年左右增长一 倍。到2000年，世界总水量将达到6000亿m3，占世界 总水量的15%。 n在人类消耗的淡水资源中生活用水量只占总用水量 的一小部分，目前全世界的生活用水量只占河川径 流量的7%，但随着人类生活水平的不断提高，生 活用水量在不断的增长。 n在工业用水中，主要是能源部门的冷却用水量大（ 图2）。农业用水的耗水量主要是灌溉用水（图3） 。 图2工业冷却用水 图3 农业生产用水 （3）水危机产生的原因 自然条件的影响 (具体内容) 城市与工业区集中发展 (具体内容) 水体污染 (具体内容) 用水浪费 (具体内容) 盲目开发地下水 (具体内容) 1.1.3我国水资源的利用状况 （1）我国水资源概况 （2）我国水资源特点 我国水资源的时空分布特点，可通过降水、蒸发、 径流等水平衡要素的分布反映如下： 水资源总量较丰富，人均和地均拥有量少（具体内容 ） 水资源时空分布不均 （具体内容） （3）我国水资源利用的主要问题 我国水资源人均和亩均水量少 水资源时空分布不均匀，水土资源组合不平衡 水土流失严重，许多河流含沙量大 我国水资源开发利用各地不平衡 1.1.4 水资源利用与保护 n 随着人口的增长，城市化、工业化以及灌溉对水需求 的日益增加，21世纪将出现毒多用水紧缺问题。在可供淡 水有限的情况下，应积极采取措施保护宝贵的资源。一般 采用以下几种措施： （1）提高水的利用效率，开辟第二水源 n降低工业用水量，提高水的重复利用率 n实行科学灌溉，减少农业用水浪费 n回收利用城市污水，开辟第二水源 （2）调节水源流量，增加可靠供水 建造水库 ；跨流域调水 ；地下蓄水 ；海水淡化 ； 拖移冰山 ；恢复河、湖水质 ；合理利用地下水 。 （3）加强水资源管理 （4）完善下水道建设，发展城市污水处理厂 1.2水体污染和重要污染物 n1.2.1水体污染 n（1）水体概念 n 水体含义：水体系河流、湖泊、沼泽、水库、地 下水、冰川和海洋等“贮水体”的总称。在环境科学 领域中，水体不仅包括水，而且还包括水中的悬浮物 、底泥及水中生物等。从自然地理的角度看，水体是 指地表水被覆盖的自然综合体。 水体的分类 水体可以按“类型”区分，也可以按“区域” 区分。按“类型”区分时，地表贮水体可分为海 洋水体和陆地水体。陆地水体又可分为地表水体 和地下水体。按区域划分的水体，是指某一具体 的被水覆盖的地段，如太湖、洞庭湖、鄱阳湖， 是三个不同的水体，但按陆地水体类型划分，它 们同属于湖泊；又如长江、黄河、珠江，它们同 为河流，而按区域划分，则分属于三个流域的三 条水系。 （2）水体污染 n 水体污染是指排入水体的污染物在数量上 超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环 境容量，从而导致水体的物理特性、化学特性 和生物特性发生不良的变化，破坏了水中固有 的生态系统，破坏了水体的功能及其在经济发 展和人民生活中的作用。 n 水的污染有两类：一类是自然污染；另 一类是人为污染。当前对水体危害较大的是人 为污染。水污染可根据污染杂质的不同而主要 分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三 大类。 （3）水质（污染）指标 nCOD：即化学需氧量，指用化学氧化剂氧化水中有机 污染物时所需的氧量，以每升水消耗氧的毫克数表示 。 nBOD：即生物化学需氧量，简称生化需氧量，表示在 有氧条件下，好氧微生物氧化分解单位体积水中有机 物所消耗的游离氧的数量。 nTOD：当有机物完全被氧化时，C、H、N、S分别被氧 n化为CO2、H2O、NO和SO2，此时的需氧量称为总需氧量 n（TOD）。 TOC：表示的是污水中有机污染物的总含碳量。 nDO：水中氧溶解的量。该指标是水生生物生存的基本 条件，一般含量低于4mg/L时鱼类就会窒息死亡。 悬浮物：指水中呈固体状的不溶解物质。 细菌污染指标：在水处理工程中，对污水进 行细菌分析主要用两种指标表示水体被细菌 污染的程度：1ml水中细菌（杂菌）的总数与 水种大肠菌的多少。水中含有大肠菌，即说 明已被污染。 有毒物质指标：我国已制定了“地面水中有 害物质的最高允许浓度”的指标，列出汞、 隔、铅、铬铜、锌、镍、砷、氰化物、氟化 物、挥发性酚、石油类、六六六、DDT等40种 有毒物质。 1.2.2 水体中主要污染物来源及危害 n（1）无机无毒物 n 无机无毒物主要指排入水体中的酸、碱及一般 的无机盐类。其大致可以分为三种类型：一是属于 砂粒、矿渣一类的颗粒状的物质；二是酸、碱无机 盐类、三则是氮、磷的植物营养物质。 n（2）无机有毒物 n 这类污染物可分为两类： n重金属如Pb、Hg、Cd、Cr n等与非金属的无机毒性物 n质如氰化物、砷、硒等。 图8 喝了含砷的地 表水而中毒的孩子 （3）有机无毒物 n 有机无毒物主要指需氧有机物。有机污染物排 入河流后，主要引起两个方面的影响，一是生态效 应，一是溶解氧效应。 n（4）有机有毒物 n 这类物质多属于人工合成的有机物质，往往含 量低，毒性大，异构体多，毒性大小差别悬殊。常 见的有：农药、酚类化合物、多环芳烃（PAH）、 多氯联苯（PCB）、表面活性剂等。 n（5）水体中的其他污染物 n 另外的污染物像石油类污染物（见图9、图10） ，还有如火电站和原子能发电站大量的热废水排入 水体造成的热污染；原子能反应堆、原子能电站等 排泄物又引起水体的放射性污染。 图9、图10 海洋油污染 1.2.3水体自净作用 n 自然环境包括水环境堆污染物质具有一定的承受能 力，即所谓的环境容量。水体能够在其环境容量的范围 以内，经过水体的物理、化学和生物作用，使排入污染 物质的浓度和毒性随着时间的推移在向下游流动的过程 中自然降低，称为水体的自净作用。按作用机理，水体 的自净过程可分为物理自净、化学自净和生物自净三个 方面。 n（1）物理自净 （具体内容） n（2）化学自净 （具体内容） n（3）生物自净 （具体内容） 1.3水体中污染物的转化 n1.3.1水体中有机物的生物降解 n 有机物在水中的降解主要通过化学氧化、光化学 氧化和生物化学氧化来实现，其中生物化学氧化作用 具有最重要的意义。 n1.3.2水体中重金属的转化 n 重金属化合物在水中不能被微生物降解，只能发 生形态间的相互转化及分散和富集过程。这些过程通 称重金属迁移。重金属在水体中的迁移主要与沉淀、 络合、螯合、吸附和氧化还原等作用有关。 1.3.3 水体富营养化 n（1）富营养化的发生 n 水体富营养化的发生主要是由于水体中氮、磷等 营养元素的增多所引起的。从现象看，其发生与水体 中藻类的多寡密切相关。 图11 云南滇池发生蓝藻图12 水体发生富营养化 （2）富营养化程度的判断标准 一般地说，总磷和无机氮分别超过20mg/m3和300 mg/m3就认为水体处于富营养化状态。 （3）富营养化的危害与防治 富营养化发生后，将先引起水底有机物消耗速度 超过其生长速度，处于腐化污染状态，并逐渐向上 层扩展，在严重时可使一部分水体区域完全变为腐 化区。这样，由富营养而引起有机体大量生长的结 果，倒过来又走向反面，藻类、植物及水生物、鱼 类趋于衰亡以至绝迹。这些现象可能周期性地交替 出现，破坏水城地生态平衡并且加速湖泊等水域地 衰亡过程。 对水体富营养化防治的方法可归纳于下表 1.4污水处理技术概述 n1.4.1污污水处处理概述 n 一般废水的处理方法大致可分为物理法、化学法 、物理化学法以及生物法四大类。另外，按照处理程 度，废水处理方法可分为三级，一级处理是去除废水 中的漂浮物、悬浮物和其他固体物，调节废水的PH值 ，减轻废水的腐化和后续处理工艺的负荷，一般经过 一级处理后，悬浮物固体的去除率为70%80%，而 BOD5的去除率为25%40%左右。废水的净化程度不高 ，一般达不到排放标准。对于二级处理来说，一级处 理就是预处理。(见图13、图14) 图13 预处理图14 一级处理 二级处理可以大幅度地去除废水中的悬浮物、 有机污染物和部分金属污染物。长期以来，将生 物处理作为污水二级处理的主体工艺。一般通过 二级处理后，废水中的BOD5可去除80%90%，废水 基本具备排放标准的要求。但还有部分微生物不 能降解的有机物、氮、磷、病原体及一些无机盐 等尚不能除去。（见图15、图16） 图15、图16 二级处理系统 三级处理又称深度处理，它是将二级处理未 能去除的部分污染物进一步净化处理，常用超 滤、活性炭吸附、离子交换、电渗析等。（见 图16、图17） 图16、图17 三级处理系统 1.4.2污水的物理处理法 n 物理处理方法是利用物理作用，将废水中的悬 浮物、油类、可溶性盐以及其他固体质分离出来， 从而保护后续处理设施能正常运行，降低其他处理 设施的处理负荷。废水的物理处理方法主要可分为 两类，即隔滤（如格栅、筛网、过滤、离心等）与 分离（如沉淀、上浮等），这里将主要介绍水质调 节，过滤、沉淀法和离心分离法。 n（1）调节调节 （具体内容） n（2）过滤（具体内容） n（3）沉淀 （具体内容） n（4）离心分离（具体内容） 1.4.3废水的化学处理法 n 水的化学处理是向废水中投加某种化学物质，利用 化学反应来分离、回收废水中的某些污染物质，或使 其转化为无害的物质。它的处理对象主要是水和废水 中的无机或有机的（难以生物降解的）溶解物质或胶 体物质。主要的方法有化学混凝法、中和法，化学沉 淀法和氧化还原法等。 n（1）中和 n对酸性废水中和处理可以有以下几种方法：酸性废水 和碱性废水混合、投药中和过滤中和。 n对对碱性废水，可以采用以下途径进行中和：向碱性 废水中鼓入烟道气；向碱性废水中注入压缩二氧化碳 气体；向碱性废水中投入酸或酸性废水等 。 （2）化学混凝 n 化学混凝所处理的对象，主要是水中的微小悬浮 物和胶体杂质。 n 混凝剂按无机和有机类可分成以下几种，无机混 凝剂主要包括铝盐（如硫酸铝、明矾、聚合氯化铝等 ）、铁盐（硫酸铁、硫酸亚铁、三氯化铁）等，有机 混凝剂主要包括人工合成的混凝剂与天然高分子物质 （如甲壳素等）。 n 混凝沉淀处理流程包括投药、混合、反应及沉淀 分离几个部分，其示意如下图所示。 （3）化学沉淀 n 向废水中投加某些化学药剂，使其与废水中的污染 物发生化学反应，形成难溶的沉淀物的方法称为化学 沉淀法。 n化学沉淀法的工艺流程和设备与化学混凝法相类似， 它包括： n（1）化学药剂（沉淀剂）的配制和投加设备； n（2）混合、反应设备； n（3）使沉淀物与水分离的设备（如沉淀池、浮上池等 ）。 n 化学沉淀法按照投加的化学剂种类分为：氢氧化物 沉淀法、硫化物沉淀法、碳酸盐沉淀法、铁氧体沉淀 法等。 （4）氧化还原 n 废水中的污染物质可以通过氧化还原反应，转 变为无毒无害（如 CO2、H2O等）或微毒的新物质而 得到去除，这种方法称为氧化还原法。 n 在废水处理中，若有毒污染物处于氧化型，用还 原剂将其转变为无毒的还原型，叫做还原处理法； 若有毒污染物处于还原型，用氧化剂将其转变为无 毒的氧化型，叫做氧化处理法，有时一个化合物既 可以用氧化法处理，又可用还原法处理。 1.4.4废水的物理化学处理法 n（1）吸附 n 吸附法是利用多孔固体物质作为吸附剂，以吸附 剂的表面吸附废水中的某种污染物的方法。 n（2）离子交换 n 利用离子交换剂的可交换离子与水相中离子进行 当量交换的过程称为离子交换，也叫离子交换反应。 提供离子交换的物质叫离子交换剂 。 n （3）电渗析 n 电渗析最初发展于海水淡化。这对去除废水中的 无机营养物（磷、氮）是很有前途的一种方法，而在 废水处理流程中可以作为最后一个步骤。 n（4）反渗透 n 反渗透技术主要用来分离水中的分子态或离子态溶 解物质。它是利用某种特殊的半透膜具有能渗析水而溶 质被阻留的特性来进行工作的。 n （5）超过滤 n 超过滤法简称超滤法，它是与反渗透法很相似的一 种膜分离技术。它同样是利用半渗透膜的选择透过性质 ，在一定的压力条件下，使水可以通过半渗透膜，而胶 体、微小颗粒等不能通过，从而达到分离或浓缩的目的 。 n（6）萃取（液液）法 n 将不溶于水的溶剂投入污水之中，使污水中的溶质 溶于溶剂中，然后利用溶于水的密度差，将溶剂分离出 来。再利用溶剂于溶质的沸点差，将溶质蒸馏回收，再 生后的溶剂可循环使用。常采用的萃取设备有脉冲筛板 塔、离心萃取机等。 海水淡化、苦咸水脱盐和纯净水生产 1960年，世界脱 盐工厂的容量为 每天18.9万吨， 1990年达到每天 1325万吨。 家用纯水机 1.4.5废水的生物处理法 n（1）好氧生物处理 n 常用的人工好氧生物处理法有活性污泥法和生物 膜法两种。活性污泥法是水体自净的人工化，是使微 生物群体在反应器（曝气池）内呈悬浮状，并与废水 接触而使之净化的方法，所以又称悬浮生长法。生物 膜法又称固定生长法，是土壤自净（如灌溉田）的人 工化，是使微生物群体附着于其它物体表面上呈膜状 ，并让它和废水接触而使之净化的方法。生物处理主 要用来去除废水中溶解的和胶体有机物，悬浮物质则 可用沉淀等方法加以去除。 （a）活性污泥法 n 活性污泥法是处理城市生活污水最广泛使用的方 法。它能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解有 机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物 质，无机盐类（磷和氨的化合物）也能部分地被去除 ，类似城市生活污水的工业废水也可用活性污泥法处 理。 n 活性污泥法从本质上分析与天然水体（江、湖） 的自净过程相似，二者都为好氧生物处理，只是它的 净化强度大，因而活性污泥法是天然水体自冷作用的 人工化和强化。 （b）生物膜法 n 生物膜法主要用于从废水中去除溶解性有机污染 物，是一种被广泛采用的生物处理方法。生物膜法从 本质上与土壤处理的过程相似，是污水灌溉和土壤处 理的人工化和强化。生物膜法的主要设施是生物滤池 、生物转盘和生物接触氧化池。生物滤池有间歇生物 滤池、普通（单层）生物滤池、塔式（多层）生物滤 池等多种型式。 n 生物膜法的主要特点是微生物附着介质“滤料” 表面上，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解有 机污染物被微生物吸附转化为H2O、CO2 、NH3 和微生 物细胞质，污水得到净化，所需氧气一般直接来自大 气。 （2）厌氧生物处理 n 好氧生物处理法是在有氧条件下，由好氧微生物 降解废水中有机污染物质得处理方法。污泥及某些工 业废水，其有机物含量大大高于城市污水，是不宜直 接采用好氧法处理的，一般须进行厌氧处理，即在无 氧条件下，借兼性菌和厌氧菌降解有机污染物，分解 的主要产物是以甲烷为主的沼气。 n 我国农村推广的沼气池，也是利用厌氧处理的原 理，以粪便、草禾茎秆等作为原料抽取沼气，并提高 肥效的一种方法。 （3）组合工艺处理法 n 处理某一种特定的废水，有效的措施是能够尽量克 服这些限制；这就要求开发一种能够充分利用各自优 势并符合特定水质特征的经济可行的组合工艺。近年 来，多项单元技术的优化组合技术处理难降解有机废 水的研究十分活跃。 （a）厌氧（表氧）好氧生物处理系统（具体内容） （b）化学氧化生物组合技术（具体内容） n 另外，近年来，物化与生物技术的组合也发展的 比较快，特别是在印染废水的处理上，已经得到大范 围的使用，并取得了较好的效果。多项单元技术的优 化组合是当今水处理的发展方向，适合实际废水组合 工艺的开拥有广阔的前景。 1.4.6 污水生态处理 n（1）人工湿地污水处理系统 n湿地系指不问其为自然或人工、长久或暂时之沼泽地 ，湿原，泥炭地或水域地带；带有或静止或流动，或 为淡水，半咸水或为咸水水体者，包括低潮时水深不 超过6的水域。 n 人工湿地是一种由人工建造和监督控制的，与沼 泽地类似的地面。湿地能净化污水，是自然环境中自 净能力很强的区域之一。它利用自然生态系统中的物 理、化学和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、 共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污 水的高效净化。 （见图18） （2）土地渗滤 n 土地渗滤也叫土壤含水层处理，它使水源水通过 堤岸过滤或沙丘渗滤以利用土壤中生长的大量微生物 对水中污染物质进行降解去除以净化水质的方法。由 于污染物经过表土层及下包气带时产生一系列的物理 、化学和生物作用，许多微生物和化学物质通过吸附 、分解、沉积、离子交换、氧化、还原及其他化学（ 在土壤表层）被去除，这些过程延迟了某些化学物质 进入地下的速率，使一些污染物质降解为无毒无害的 组分，一些污染物质由于过滤吸附和沉淀而截留在土 壤中，还有一些被植物吸收或合成到微生物里，使污 染物浓度降低。（见图19） n （3）生物塘 n 生物塘系统由三部分需氧层、污泥层和厌氧层组 成。系统表面裸露，厌氧层由压实的土壤构成。底部 是深厌氧层，中间是污泥层，最上部是由需氧菌和藻 类构进水成的需氧层。 n 处理运行时污水自下部进入深厌氧层 ,可沉降的固 体即沉淀下来，由于厌氧菌的存在，污水在这里进行 酸性发酵，产生的沼气和废水一起上升通过中间的污 泥层进入上部需氧层。需氧层设置表曝器，强制循环 曝气，在这里,污水中可溶性成分得以氧化分解,分解 物逐渐下沉。由于表曝机的强制表面循环作用 ,需氧 层中的需氧菌和藻类也能参与循环反应 ,这样导致表 面水流速度下降，曝气产生的固体污泥因重力作用下 沉至污泥层和深厌氧层进行进一步的分解和稳定处理 。（见图20） 图18 人工湿地图19 土地渗滤图20 生物塘 1.5 水污染综合防治 n1.5.1水污染综合防治的必要性和迫切性 n 一是水资源紧缺、供需不平衡的矛盾突出，而 水环境污染严重使这一矛盾更加突出，迫切需要 解决：二是以点源治理为基础的排污口净化处理 ，不能有效地解决水污染问题，必须从区域或水 系的整体出发进行水污染综合防治，由点源治理 的尾部控制过渡到源头控制，才能从根本上控制 水污染 1.5.2 水污染综合防治的基本原则 转变经济增长方式，提高资源利用率与水污染治理 相结合 合理利用环境的自净能力与人为措施相结合 污染源分散治理与区域污染集中控制相结合 生态工程与环境工程相结合 技术措施要与管理措施相结合 1.5.3 水体污染综合防治的主要对策 n水环境功能分区是进行水污染综合防治的依据 n制定水污染综合防治规划 n实行排污许可证制度，对主要污染源逐步由浓度向总 量控制过渡 n乡镇企业的水污染综合防治对策 第二章 海洋环境保护 第二章 海洋环境保护 n 中国近海海域分为四大海区:渤海、黄海、东海和 南海，总面积达470多万km2，其中渤海、黄海、东海 面积为123万km2，南海为350万km2，它们南北相连， 全国海域共有岛屿6500多个，大陆岸线约1.8万km， 岛屿岸线长约1.4万km。 n2.1.1 生物资源特征 n（1）种类多、分布广 n（2）区域性强 n（3）结构复杂（具体内容） n2.1.2 矿产资源特征 n（1）油气资资源（石油、天然气） n（2）海滨滨砂矿矿 n（3）其它矿产资矿产资 源（滨滨海煤田和油页页岩、钴结钴结 壳、 海底热热液矿矿床、海岸带带其它矿矿床资资源、金刚刚石矿矿、 明矾矾石矿矿、叶腊石矿矿、滑石矿矿、菱镁矿镁矿 、石墨矿矿、 铜铅锌矿铜铅锌矿 、钨铜矿钨铜矿 、高岭土矿矿、地下卤卤水矿矿等） 2 .1 我国的海洋资源特征 2.1.3 化学资资源特征 （1）海盐资源 n（2）其它盐类资 源 n（3）淡化海水资源 n2.1.4 能源资资源特征 n 包括海洋能和风能 n2.1.5 港口资资源特征 n 全国宜建港的海湾不多，特别是那些适宜建深水 大港的岸段是非常宝贵的资源，应倍加爱护，充分、 合理地开发利用。 （见表1-4） 2.1.6 旅游资源特征 n（1）海岸景观 n主要分布在辽东半岛、浙江、福建、广东、广西等地 ， n 海蚀景点 n 砂质海岸景点 n 河口海岸景点 n 热带海岸景点 n 泥质海岸景点 n （2）岛屿景观 n主要有长山列岛、庙岛群岛、崇明岛、平潭岛、厦门 岛、东山岛、南澳岛、万山群岛、上下川岛、海陵岛 、东海岛、涠州岛、西沙群岛、南沙群岛等。 （3）奇特景观 n 海市蜃楼 n 涌潮景点 n 震迹景点 n（4）生态景观 n大连蛇岛自然保护区、 n庄河仙人洞自然保护去（森林生态）、云台山森林 生态自然保护区 n盘锦大苇田，河北昌黎海岸林带， n山东的车由岛（海鸥）， n禽类自然保护区 （具体内容） （5）海底景观 n 主要分布在广东、广西和海南三地，已知的有电 白的放鸡海域、北海的白虎头海礁海区、涠州岛海域 、琼海的海洋养殖和三亚的东西玳瑁洲海域等。 n（6）山岳景观 n 主要有辽宁的大孤山、琅山；河北的东联峰山， 山东的文峰山、昆嵛山、崂山；江苏的云台山、狼山 ；浙江的普陀山、天台山、括苍山、雁荡山；福建的 太姥山、鼓山、科山、清源山、洪济山等。 2.2 我国近岸海域的环境状况 n2.2.1 我国海洋环境污染现状 n 据1998年全国环境状况公报，1998年近海岸海域 水体污染严重，局部海域环境质量仍呈恶化趋势，总 之，我国近海海域环境质量总体上未见好转，主要污 染指标是无机氮、活性磷酸盐与重金属（按海水水 质标准GB3097-1997）。（见图1-21图1-23） n 重大污染事件以赤潮为最，其次为溢油。1998年 的溢油事故，我国近岸海域监测到20余起，其中1起 为大型溢油事故。（见图1-24图1-25） n （1）全国近岸海域水质综合评价结果 n 监测表明，目前全国近岸海域监测站位上的监测值以超 三类海水占优势。据统计，在11个沿海省（市、自治区）近 岸海域的291个监测战位中，有124个为超三类海水，占 42.5%；一类海水站位占有率为26.5%，二、三类海水站位占 有率均为15.5%。（见图26） n 全国近岸海域海水超标污染项目有无机氮、无机磷、石 油类、COD、悬浮物、挥发酚、铜、大肠菌群等八项，其中 无机氮、无机磷、石油类超标率高、污染面广，是全国近岸 海域的主要污染物。 （2）全国四大海区水质状况比较 n 四大海区比较而言，一类海水比率最高的为黄海 的近岸海域，占35.1%，其次为渤海和东海，分别占 30.4%和24.2%，南海近岸海域一类海水率最低，只有 13.9%；超三类海水率最低的为黄海近岸海域，为 27.2%,最高的为南海近岸海域,占57.0%。相对来说， 全国黄海近岸海域水质状况最好，而南海近岸海域的 污染相对较重（见表1-5） （3）全国近岸海域重点海湾水质评价结果分析 表1-6 全国近岸海域重点海湾水质状况 由综合评价结果可以看出，在全国近岸的重点海湾中，污染最 重的为胶州湾、杭州湾、伶仃洋及渤海湾，其中胶州湾、杭州湾 测点超三类海水达100%，超标污染物有无机氮、无机磷、悬浮物 和石油类（见上表）。其中胶州湾是典型的封闭性海域，水体交 换能力差，它接纳了青岛市的大量工业及生活污水，以致对水质 造成了很大的影响。杭州湾水质污染主要是由于沿岸河流如钱塘 江、曹娥江等携带大量污染物入海所致。伶仃洋是珠江入海口， 由于沿岸一些工矿企业直接向海洋排放大量污水，造成了伶仃洋 的严重污染。超三类的站位占90.0%，主要污染类型为营养盐类污 染，无机氮的超标量最大。此外，渤海湾也受到了一定城度的污 染，超三类的站位占61.4%，石油类和营养盐类普遍超标。水质状 况最好的是湄州湾，虽然是半封闭海湾，水体交换能力并不强， 但由于沿岸没有较大河流流入，且工业污染较少，水质保持了良 好状况，基本没有受到污染。 营养盐类和石油类污染物超标是全国近岸海域污染的主要因子 ，这些污染物致使全国大部分近岸水质变成三类和超三类。 （4）全国近岸海域的底质现状 n 海洋底质是反映海水污染程度的一项内容，海底沉积物主要 来自海水中的部分溶解性物质。 n 据不完全统计，全国近岸海域海底中的总汞含量均值范围为 0.100.60mg/kg，最大值出现在浙江省近岸海域。底质中铜的含 量均值范围为2.6817.23mg/kg，最大值出现在天津近岸海域。 底质中砷的含量均值范围是1.7310.60mg/kg，最大值出现在广 西近岸海域。底质中铅的含量均值范围是8.9422.93mg/kg，最 大值出现在广西近岸海域。底质中总铬在辽宁、山东两省均值的 含量范围为2.6135.88mg/kg，最大值出现在山东省近岸海域。 底质中石油类的含量均值范围为0.37177.9mg/kg，最大值出现 在天津近岸海域。 n 从这五省市不完全的底质监测资料可以看出，从整体上看底 质污染状况尚不太重。如果用19791981年渤、黄海监测数据的 评价方法，超标的只有以下各项：铅（天津、辽宁和山东）；汞 （天津和浙江）；砷（广西），其它均在标准之内。 但是，局部河口海湾或排污口附近海域底 质污染较重。据海洋局海洋环境监测中心对锦 州湾、大连湾、员当湖（厦门西海域）湛江港 、马栏河口、上海南区和西区排污口及大鹏湾 等8个重点河口、排污口附近海域底质统计表明 ，在这些测点上底质的重金属污染是相当严重 的。其中湛江港的铜、铅、锌、镉、汞超标， 葫芦岛锌厂的汞、铅、锌、镉超标很高。 2.2.2海洋环境污染与破坏的原因分析 n（1） 排污量不断增长，海洋纳污能力有限制 n图1-27显示了沿海地区工业废水直接排入海量对比。 n图1-27 沿海地区工业废水直接排入海量对比 工业废水直接排入海量仍呈增长趋势（图1-27）。与此同 时，海上石油开采和海洋运输业都发展较快，海上污染的排污 量也相应增加，但近岸海域的环境容量（纳污能力）是有限的 ，这是造成海洋环境污染的重要原因。 （2）以工业污染物为控制对象，收效不大 n 引起海域富营养化的无机氮和总磷主要不是由于工业污染， 而现行措施都以工业污染为主要控制对象，因而收效不大。 n（3）没有以生态理论为指导制定综合防治对策 n（a）向陆域和海域无限制地索取，对海洋资源的开发强度（规 模和速度）超出了海域的承载能力，沿海地区陆域经济增长加快 ，经济增长的模式仍是粗放经营； n（b）人口持续增长，消费水平提高，消费方式不变，经济、人 口增长的后果是资源消耗量大（利用率不高），废物排放量大 。 n 2.2.3 海洋环环境污污染与生态态破坏的危害 n（1）海洋环环境污污染的危害 n、近海环环境污污染对对水产资产资 源的不良影响 n（a）内湾水产资产资 源遭到破坏 渤海海域的三大湾 辽东辽东 湾、渤海湾、莱州湾，原本是经济鱼虾类经济鱼虾类 最 重要的产产卵场场、索饵场饵场 和高幼场场，由于污污染严严重， 如今这这里的渔业资渔业资 源几乎遭到毁灭灭性破坏。 n（b）外海渔场渔场 也遭受不同程度的损损害 n（c）回游性鱼虾产鱼虾产 卵场场、滩滩涂贝类贝类 、河性鱼虾类鱼虾类 等水产资产资 源也都受到损损害或破坏。 海域环境污染对人体健康的影响 n海洋环境污染对人体健康的影响，主要是污染物通过食物 链迁移、转化、富集进入人体，直接危害人体健康。 n食用带石油味的鱼虾后，轻者恶心，重者呕吐、腹泻。 n沿海渔民头发中汞、砷、铅、镉等的含量均高于相应地区 的农民，其中以汞最为显著。 n渤、黄海沿岸渔民恶性肿瘤死亡率高于全国普查的恶性肿 瘤死亡率。 海洋环境污染对旅游资源的影响 n石油污染严重损害了滨海旅游资源。 n滨海城市的一些海水浴场也发现了油污染，而大肠 菌群数超标和富营养化使海水浴场的水质降低，已达 不到国家规定的海水浴场的水质标准，对在海水浴 场游泳的人群必将造成不良影响。 n 赤潮、溢油等海洋污染事件的危害 n 以渤海为例，20世纪90年代以来，发生赤潮达数 十次，影响面积数千平方千米，造成经济损 失数十 亿元。此外，渤海几乎每年都发生由于拆船、撞船、 沉船、井喷、漏油等原因造成的溢油事件，海域石油 污染严重，给水产养殖和海滨旅游事业带来巨大威 胁。 （2）海域生态破坏的损害 n 海域生态破坏的损害主要有：捕捞过度、导致渔 业资源衰退；滩涂不合理开发及乱砍滥伐红树林造成 的不良后果。 n 过过度捕捞对渔业资捞对渔业资 源的损损害（具体内容） n 滩涂不合理开发造成的不良影响 （具体内容） n 乱砍滥滥伐红树红树 林造成的不良后果（具体内容） 2.3 海洋环境保护综合防治对策及海洋环境管理 n2.3.1综综合防治对对策 n 基本原则则 n（1）以经济 建设为 中心，坚持可持续发 展战略 n（2）以生态理论为 指导 n（3）以防为主，坚持源头控制原则 n（4）合理利用海洋环境自净能力，与人为措施相结合 n（5）按功能区实行总量控制与海域环境浓度控制相结合 n（6）全面规划，突出重点，系统分析，整体优化 n（7）技术措施与管理措施相结合 n 主要内容 n（1）海洋环境调查评 价 n（2）近岸海域环境功能区划 n（3）海域环境保护战 略目标及总量控制目标 n（4）海洋污染防治对策 n（5）海洋生态环 境保护对 策 2.3.2我国近岸海域环环境功能区划简简况 n 按照海水用途，海水水质要求分为3类：第一类适 用于保护海洋生物资源和人类的安全利用（包括盐 场、食品加工、海水淡化、渔业和海洋养殖等用水） ，以及海洋自然保护区，在环境功能区划中这是重点 （或特别）保护区；第二类适用于海水浴场及风景 游览区；第三类适用于一般工业水、港口水域和海洋 开发作业区。 2.3.3近岸海域环环境功能区划的步骤骤和方法 n（1）海域环境质量调查 n（2）海域环境质量预测 n（3）现状使用功能的矛盾分析及其协调 n现状使用功能与海洋长远开发的矛盾 n现状使用功能与城市发展规划的矛盾 n各类修改意见的汇总 n不同方案的经济分析 2.3.4中国近岸海域环环境功能区划方案 n 在对全国近岸海域的环境质量基本概况进行大量 调查评 价的基础上，进行了环境预测，并充分考虑 到近岸海域的使用现状及其历史过程，按照统一的原 则和方法，汇总编 制出全国近岸海域环境功能区划 方案。该方案对中国近岸海域四大海区，共划分为 792个环境功能区。其中渤海海区80个，黄海海区192 个，东海海区107个，南海海区413个。 n 按四类划分法分类统计，共划分出一类区78个， 二类区259个，三类区31个，四类区241个。汇总各大 海区的近岸海域的环境功能区划分个数如下： 中国近海域环境功能区结果分析 n从本次区划结果可明显看出： n中国近岸海域环境污染发展十分迅速，高类区增长 很快，尤其是经济开放地区海域，污染已十分严重， 难以控制； n一类环境功能区，大部分分布在远离岸边地深水海 域，北方海水污染比南方严重； n四类环境功能区，大部分分布在经济开放地区海域 ，北方近岸海域的四类环境功能区明显多于南方； n许多近岸海域管理现状混乱，或无章可循，或执法 不严，失去控制能力。 2.3.5海洋环境保护战略目标及总量控制目标 n海洋环境保护战略目标 n（1）确定海洋环境战略目标的依据主要有3点： n国家提出的关于可持续发展和环境保护的战略目标，如中国 21世纪议程和“中国跨世纪的环境保护目标”； n经济快速发展和人民生活水平提高对海洋环境质量的要求； n技术经济发展的现实水平。 n（2）表述 中国海洋环境保护战略目标可概括地表述为：加强 海洋环境管理，控制海洋污染发展和保护海洋生态。严格控制陆 源污染物和海上污染物的排放，防止、减少和控制海洋生态环境 的退化，力争减轻海洋环境灾害，2000年海洋污染和生态环境退 化加剧的趋势得到基本控制，使部分污染比较严重的重点河口、 海湾、海域的环境质量有所改善。 n长远的目标是：维持海洋生态平衡和海洋资源永续利用。 海洋环境总量控制目标 n（1）确定总量控制目标的指标体系 根据“九五”期间全国 主要污染物排放总量控制计划，确定控制8种废水污染物：化学 耗氧量（COD）、石油类、氰化物、砷、汞、铅、镉、六价铬。 n国家环境保护“九五”计划和2010年远景目标中确定， n渤海：重点控制石油类和营养盐类（氮、磷）； n黄海：重点控制石油类和有机物（COD）的污染； n东海：重点控制营养盐类入海量，减轻航道、港口油污染； n南海：重点控制石油污染，减少珠江口营养盐类入量。 n（2）确定总量控制水平 2000年全国主要污染物排放量的控制 水平，在全国环境保护“九五“计划中确定以1995年为基准， 2000年东海沿海地区主要污染物排放量要比1995年主要污染物排 放总量降低（削减）10%。 2.3.6海洋环境污染防治对策 n（1）合理调整产业结构及工业结构 n（2）改善工业布局，优化排污口分布 n（3）按海洋环境功能进行总量控制 n（4）采取有力措施防止事故性油污染及面源污染 n2.3.7海洋生态环境保护对策 n内容：保护海洋生物多样性，强化海洋生物资源管理 ，防止海洋生态环境退化，改善生态环境，维护海洋 生态平衡。保证海洋资源永续利用，实现海洋资源可 持续发展。 （1）海洋生态环境保护现状 截止1997年底，已建立的各种类型的海洋自然保护区39个，总 面积1.29104km2，其中包括海湾保护区、海岛保护区、河口海岸 保护区、珊瑚礁保护区、红树林保护区、海洋自然遗迹保护区、 海草床保护区和湿地保护区等。 （2）海洋生物多样性保护 n国家环境保护“九五”计划和2010年远景目标已列入的重点 保护领域有： n 保护沿海红树林； n 保护珊瑚礁； n 加强海洋自然保护区建设。 n（3）强化海洋生物资源管理 n（4）建立海洋生态示范区及可持续开发实验区 n 建立渤海生态示范区和其他重要海湾的可持续综合开发实验 区；在南鹿列岛自然保护区内开展保护与开发协调发展实验，建 设人与生物圈保护区。 2.3.8海洋环境管理 n（1）含义：海洋环境管理是运用海洋环境科学和环 境管理学的理论和方法，通过战略协调、规划协调和 政策协调，促进海洋经济与海洋环境协调发展，运用 法律、经济、技术、行政和教育手段，限制或禁止人 们损害海洋环境质量的活动，达到维护海洋生态平衡 和海洋资源永续利用，实现海洋经济可持续发展的目 的。 （2）海洋环境管理的主要内容 n 按宏观与微观来分析 n可分为：宏观海洋环境管理（如制定和实施海洋环境 保护战略）；微观海洋环境管理（如海洋石油开发环 境管理，海洋船舶环境管理）。 n 按照范围来划分 n(a)海洋区域环境管理：如渤海湾环境管理、大连湾 环境管理； n(b)海洋行业环境管理：如海洋交通运输环境管理、 海洋养殖业环境管理、海洋旅游业环境管理， n(c)海洋资源（生态）环境管理：如海洋