环境管理_环境学之水体环境概述

水污染,我们必须与其他生命共同分享我们的地球 蕾切尔卡逊,水体环境概述,一、天然水的物质组成,天然水化学成分的形成,天然水的化学组成,决定于与水接触物质的成分和溶解度,水与接触物质作用的条件,溶解气体,溶解固体（微量元素）,生源物质（生物生成物）,胶体物质,水体,水体是以相对稳定的陆地为边界的天然水域，包括有一定流速的沟渠、江河和相对静止的塘堰、水库、湖泊、沼泽，以及受潮汐影响的三角洲与海洋。水体作为一个完整的生态系统，除水以外还包括水中的悬浮物质、溶解物质、底泥和水生生物等。,按“类型”可划分为：海洋水体与陆地水体。,从“区域”的角度理解：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。,二、水体和水体的自净,水体环境概述,水体环境概述,水质,水体：还包括除水相以外的固相物质。,举例：水（相）污染和水体污染的区别。,水质指水相的质量，是通过水的物理、化学和生物的特征及组成状况表现的，它反映了水体环境自然演化过程和人类活动影响的程度。,水体环境概述,三、水体的自净作用,水体自净作用,水体自净作用指受污染的水体在物理、化学和生物等作用下，水中污染物自然降低的过程。,水体自净机制,物理自净,化学自净,生物自净（主导地位）,水体环境概述,影响水体自净的主要因素,水情要素,污染物的性质,水生生物的种类和数量,环境介质条件,河流地貌部位、水体与大气之间的边界条件、太阳辐射状况、水底沉积物的性质等。,水体环境概述,水体污染的发生,反映水体污染的指标（物理、化学、生物）,悬浮物（ss）,输入,输出,四、水体污染和污染源,有机物,pH,细菌,有毒物质,水体环境概述,农业退水指农作物栽培、牲畜饲养、食品加工等过程排放出的污水和液态废物。,人们日生活中产生的各种污水的混合液，包括厨房、洗涤室、浴室等排放的污水和厕所排出的含粪便污水等。,城市污水排入城市污水管网的各种污水的总和。,水体污染源,工业污染源（工业废水）,生活污染源（生活污水）,农业污染源（农业退水）, 水体中主要污染物及其影响,一、无机无毒物质,酸、碱及各吩无机盐,来源：酸矿山废水和多种工业废水、碱碱法造纸、化学纤维、制碱、制革及炼油等。,对环境的影响,增加淡水资源矿化度，影响各种用水水质。,42化学方面,41物理方面,颜色、浊度、温度、悬浮固体、放射性, 水体中主要污染物及其影响,氮、磷等植物营养物质,来源：生活污水、农业退水、某些工业废水,氮磷污染危害（水体富营养化）,“营养化”的概念,水体富营养化的类型,水体富营养化简单过程,水体富营养化的表现：水华、赤潮,水体中植物营养物质氮、磷的转化,氮、磷污染与水体富营养化,水体富营养化的判别, 水体中主要污染物及其影响,二、无机有毒物质,重金属,重金属：比重大于5（4）的金属（Hg、Cd、Pb、Cr、As ）,重金属在水环境中的污染特征,重金属在水体中的迁移转化,迁移方式：机械迁移、物理化学迁移、生物迁移,重金属的迁移（概念）,物理化学迁移的主要作用：,沉淀作用、吸附作用、络合作用、氧化还原作用, 水体中主要污染物及其影响,氰化物,来源：电渡废水、焦炉和高炉的煤气洗涤水、合成氨、有色金属选矿、冶炼、化学纤维生产、制药等各种废水。,影响：氰化物是指含有氰基的化合物，有剧毒。,氟化物,来源：电镀加工含氟废水和含氟废气洗涤水。,影响：对很多生物具有明显毒性。“氟斑牙、氟骨症”。, 水体中主要污染物及其影响,三、有机无毒物质（耗氧有机物）,耗氧有机物的概念,有机合成原料,有机酸碱,油脂类,高分子化合物,表面活性剂,耗氧有机物的来源, 水体中主要污染物及其影响,常用的耗氧有机物指标,化学耗氧量（CODChemical Oxygen Demand ）,生化需氧量（BODBiochemical Oxygen Demand ）,在规定的条件，使水样中能被氧化的物质氧化所需耗用氧化剂的量，以每升水消耗氧的毫克数表示。,在好气条件下，微生物分解水体中有机物质的生物化学过程中所需溶解氧的量，是反映水体中有机污染的综合指标之一。目前国内普遍采用20培养5天的生物化学过程需要氧的量为指标，记为BOD5。, 水体中主要污染物及其影响,常用的耗氧有机物指标,总有机碳（TOCTotal Organic Carbon ）,总需氧量（TODTotal Oxygen Demand ）,水中溶解性和悬浮性有机物中存在的全部碳量，是评价水体中需氧有机物的一个综合指标。,水中有机物中除含碳有机物外，还有含氢、氮、硫等元素。当有机物全部被氧化时，碳被氧化为二氧化碳、而氢、氮、硫则被氧化为水、一氧化氮和二氧化硫等。此时氧化所需的氧量称为总需氧量。,注：注意各指标之间的相互关系, 水体中主要污染物及其影响,需氧有机污染物一般分为三大类，即碳水化合物、蛋白质和脂肪，生物降解作用有共同特点：首先在细胞体外发生水解，复杂的化合物分解成较简单的化合物，然后再透入细胞内部进一步发生分解。,耗氧有机物的生物降解,碳水化合物生物降解步骤和最终产物, 水体中主要污染物及其影响,脂肪和油类的生物降解步骤和最终产物,蛋白质的生物降解步骤和最终产物,耗氧有机物的生物降解, 水体中主要污染物及其影响,四、有机有毒物质,酚类化合物,有机农药,多环芳烃（PAH）,煤气、焦化、石油化工、制药、油漆等排放苯酚，苯酚是产生臭和味的物质，溶于水，毒性较大，能使细胞蛋白质发生变性和沉淀。,石油、煤等燃料及木材，可燃气体在不完全燃烧或在高温处理条件下所产生的 ，具有致癌或致突变作用。,多氯联苯（PCB）,多氯联苯是联苯上的氢被氯置换后生成物的总称。, 水污染综合防治,一、水污染综合防治对策,减少耗水量（节水减排）,建立城市污水处理系统（末端治理）,调整工业布局（充分利用环境的自净功能）,加强水资源的规划管理,水污染防治与管理,二、污水处理技术简介,物理法,通过物理作用，以分离、回收污水中不溶解的呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变其化学性质。物理法操作简单、经济，常用的有：,重力分离法,过滤法,气浮（浮选）,离心分离法,水污染防治与管理,化学法,化学法指向污水中投入某种化学物质，利用化学反应分离、回收污水中某些污染物质或使其转化为无害物质。,化学沉淀法,混凝法,中合法,氧化还原法,污水处理技术简介,水污染防治与管理,物理化学法,利用萃取、吸附、离子交换、膜分离技术、气提等操作过程，处理或回收工业废水的方法可称为物理化学法。,萃取法,吸附法,离子交换法,反渗透,污水处理技术简介,水污染防治与管理,生物法,利用生物新陈代谢功能，使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害物质，使污水得以净化.,活性污泥法,生物膜法,污水处理技术简介,Thank You !,我们必须与其他生命共同分享我们的地球 蕾切尔卡逊,赤 潮,水华,云南滇池爆发蓝藻,云南滇池爆发蓝藻,含氮化合物在水体中的转化,水体中的含氮物质：,有机氮蛋白质、氨基酸和尿素等,无机氮氨氮、亚硝态氮和硝态氮等,含氮物质的转化：,氨化和硝化过程,反硝化过程,含磷化合物在水体中的转化,水体中的含磷化合物：,水体中磷的存在形态很复杂，但可溶性磷含量较少，因为它们很容易与Ca2+、Fe3+、Al3+等生成难溶性的沉淀物，沉积于水体底泥。,聚积于底泥中磷的存在形式和数量，一方面决定于污染物输入和通过地表与地下径流的排出情况；另一方面决定于水中的磷与底泥中的磷之间的交换情况。水中的无机磷经生物吸收及有机磷沉淀，从表层除去。沉积物中的磷，通过悬浮作用和湍流扩散作用，释放到上层水体中去。,含磷化合物在水体中的转化,在湖泊水体中磷的循环，大体可以看作是一个动态的稳定体系，其中在各不同部分中磷含量的变化在稳定环境条件下是很小的，并且是很缓慢的，它影响到湖泊水体中磷的有效状态。其交换与转化过程（见下图）。,氮、磷污染与水体富营养化,利贝格最小值定律（Iiebig law of the minimum）：植物生长取决于外界供给它所需要的养料中数量最少的那一种。,结论：藻类的生产量主要取决于水体中磷的供应量。当水体中的磷供应充足时，藻类可以得到充分增殖。,水体富营养化的判别,水体富营养化的判别指标可大致分为三类：物理指标，即水温、透明度、光强等，透明度最为常用；化学指标是与藻类增殖直接相关的O2、CO2、COD以及营养盐等指标；生物学指标，大致可分为藻类现存量(叶绿素)、生物指标(调查特定生物出现的状况)、多样性指数(调查群集生物的多样性)和藻类增殖的潜在能力。 目前，虽有多种水体富营养化判别标准，但尚未统一，其中以基于营养盐因子的判别标准和多因子判别标准最为典型。,水体富营养化的判别,基于营养盐因子的判别标准：以沃伦威德提出的标准为代表，认为营养盐是导致水体富营养化的最关键因素，因此可通过营养盐指标间接反映水体富营养化级别。,水体富营养化的判别,多因子判别标准：以吉克斯塔特（Gekstatter）提出的标准为代表（并为美国环境保护局（EPA）在水质富营养化研究中得到采用），认为造成水体富营养化现象的原因十分复杂，须同时考虑这些影响因子。,水体富营养化的判别,湖北省环境保护研究所等单位在对武汉东湖进行环境质量评价中，提出了东湖富营养化水质评价标准。（多因子）,重金属在环境中的行为和影响,重金属元素在自