环境管理_水和废水监测管理

2019/12/16,环境监测技术,第一节水质污染与监测,第二节水质监测方案制订,第三节水样的采集和保存,第四节水样的预处理,第五节物理指标检验,第六节金属化合物的测定,第七节非金属无机物的测定,第八节有机污染物的测定,第九节底质监测,第十节活性污泥性质的测定,水和废水监测,2019/12/16,环境监测技术,第一节水质污染与监测,水资源概述水污染情况水质监测与评价水污染防治策略,2019/12/16,环境监测技术,水是人类社会的宝贵资源,全球水资源,淡水资源,一、水资源概述,人类易于利用的淡水约占全部淡水的20左右，而直接能取用的河、湖淡水仅占全部淡水的0.3,（14亿）km3,（3800万）km3,2019/12/16,环境监测技术,水体是地表水圈的重要组成部分，指的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。把水体当做完整的生态系统或综合自然体来看待，其中包括水中的悬浮物质、溶解物质、底泥和水生生物等。,水体可划分为“类型”的概念和“区域”的概念。1按“类型”可划分为：(1)海洋水体：包括海和洋。(2)陆地水体：包括地表水体河流、湖泊、沼泽；地下水体。2“区域”的概念：是指某一具体的被水覆盖的地段，如太湖、洞庭湖、鄱阳湖，按类型划分它们同属于陆地地表水体中的湖泊；按区域划分它们是三个区域内的水体。,2019/12/16,环境监测技术,区分水质与水体的概念十分重要。水质主要指水相的质量。通过水体的物理(色度、悬浮物等)、化学(有机和无机物含量)和生物(细菌、微生物、浮游生物、底栖生物)的特征及组成状况，反映了水体环境自然演化过程和人类活动影响的程度。水体则包含有除水相以外的固相物质，内容广泛得多。例如重金属元素污染物可从水相转移到固相底泥中，水相中重金属含量较低，而底泥受到重金属污染。从水体范畴已受到重金属的污染。,2019/12/16,环境监测技术,水资源供应不足是世界各国所面临的严重问题。由于地理条件的差异引起的水资源分布不均水污染导致的水质性缺水,海水被蒸发后，又以大气降水形式回归海洋的，称为局部的海洋水分循环。陆地水自地表蒸发到大气中，又以降水形式回到陆地的称为局部的内陆水分循环。上述两种情况融合以后，形成比较复杂的水分循环，称为全球水分循环。淡水循环的主要形式为降雨，循环分布区域为大气层到地下5公里，淡水储藏主要为地下水（浅水层蓄水层）和地表水（河流、湖泊、沼泽、冰川等）人类能够较好利用的只是那些循环较快的淡水（大约1100万km3）,2019/12/16,环境监测技术,目前世界各国每年所消耗的淡水约2088km3，连同可以循环使用的水，总量约为3300km3a，约占全球全年总径流量的90，其余10的淡水流到海洋中。因而从全球角度来看水资源是丰富的。但是，随着世界人口的不断增加和工农生产的迅速发展，人类对水量的需求日益增多；而水资源的利用和水量分布极不平均，可用的水源和人口分布不成比例关系。与此同时，人类利用水资源时，又使未经处理的废水和废物排入水体造成人为的水质污染。,2019/12/16,环境监测技术,A.有限的水资源,各种威胁世界人口急剧膨胀；平均每人用水量上升；工业用水急剧增加；拉美和亚洲的大农业生产；全球变暖；工业生产（采矿业）；地球表面“硬壳化”,缺水实例美国Ogallala蓄水层；墨西哥谷地城市下陷；中东危机-努比亚蓄水层、海水侵蚀；中国“奇迹”华北平原-地下水位年均下降1.5米,2019/12/16,环境监测技术,B.水的厄运,有毒物的排放：农药、化肥、细菌、医院废弃物、化学物质和放射性物质,污染：工业、农业、畜牧业等的污染（S、N等酸雨）,湿地、森林的消失湿地功能：控制侵蚀、储蓄水份、过滤污染物、工业化、城市化、大规模的农业灌溉导致湿地消失森林功能：保护和净化水源阻挡污染物入侵，出口创汇砍伐森林,全球气候变暖海平面上升、沿海湿地消失；土壤水份，江河湖海加剧蒸发；积雪场数量减少；湖水更新时间变长,2019/12/16,环境监测技术,过渡灌溉和不可持续的农业灌溉并不总是好事，可能的负面影响：土地盐碱化；沙漠化；表层土寝室；水资源短缺咸海：世界第四大湖阿姆河、锡尔河机械化农业体积减少80毒盐,大坝和水库大坝目的：水力发电、改进航运、城市用水和农业灌溉弊端：淹没植被滋生细菌吸收土壤中的汞被鱼吸收生物链富集作用；淹没植被分解释放温室气体和硫化氢等；地震生态系统的破坏,实例：充满毒物的世界水系统中国80的主要河流不适合鱼类生存亚洲之最日本：污染源主要为高度氯化的溶剂俄罗斯：75的河水和湖水不适宜引用美国：液化粪便溢出粪便和抗生素致死塑料袋和药品的污染：阻塞湿地和排水系统；化学物质和荷尔蒙（德国：部分地区自来水含高浓度的雌性激素）,2019/12/16,环境监测技术,中国的水资源状况中国水资源紧张，多年平均水资源总量为28124亿立方米。按1998年人口计算，人均水资源占有量为2221立方米，仅为世界人均的1/4。居世界第121位。水土资源的区域分布条件不相匹配南方片北方片内陆河片生态环境用水问题突出黄河、永定河泥沙河道西北内陆地区河流生态脆弱全国300多个城市缺水，其中近百个城市严重缺水。,2019/12/16,环境监测技术,中国的地表水资源主要集中在七大水系：长江（年径流量：9513亿立方米）黄河（年径流量：661亿立方米）松花江（年径流量：762亿立方米）辽河（年径流量：148亿立方米）珠江（年径流量：3338亿立方米）海河（年径流量：228亿立方米）淮河（年径流量：622亿立方米）,2019/12/16,环境监测技术,按人均拥有水量计，我国仅有2200m3/人，约占世界平均水平的1/4。,据上海2000年的统计，上海淡水资源：,总量：595.6亿m3,地表水593.5亿m3可利用118.8亿m3,地下水2.1亿m3,上海2000年需水量为158.5亿m3,2019/12/16,环境监测技术,污染物进入水体后首先被稀释，随后经过复杂的物理、化学和生物转化，使污染物浓度降低、性质发生变化，水体自然地恢复原样的过程称为自净。自净能力决定着水体的环境容量（洁净水体所能承载的最大污染物量。当污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体后，其含量超过了水体的自然净化能力，使水体的水质和水体底质的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值和使用功能的现象，被称作为水体污染。1984年颁布的中华人民共和国水污染防治法中为“水污染”下了明确的定义，即水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特征的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象称为水污染。,二、水污染情况,2019/12/16,环境监测技术,（一）水质污染分类化学型污染由酸碱、有机和无机污染造成的污染；物理型污染色度、浊度、悬浮固体、热污染、放射性；生物型污染生活污水、医院污水。,（二）水体污染来源水体污染源指的是向水体排放污染物的场所、设备和装置等。通常也包括污染物进入水体的途径。工业废水、农业退水（含灌溉、农药喷洒、养殖排泄等）、生活污水（含复杂的混合型城市污水）,（三）主要水污染类型,2019/12/16,环境监测技术,2019/12/16,环境监测技术,2019/12/16,环境监测技术,日本水俣病事件,从1949年起，位于日本熊本县水俣镇的日本氮肥公司开始制造氯乙烯和醋酸乙烯。由于制造过程要使用含汞（Hg）的催化剂，大量的汞便随着工厂未经处理的废水被排放到了水俣湾。1954年，水俣湾开始出现一种病因不明的怪病，叫“水俣病”，患病的是猫和人，症状是步态不稳、抽搐、手足变形、神经失常、身体弯弓高叫，直至死亡。经过近十年的分析，科学家才确认：工厂排放的废水中的汞是“水俣病”的起因。汞被水生生物食用后在体内被转化成甲基汞（CH3HCl），这种物质通过鱼虾进入人体和动物体内后，会侵害脑部和身体的其他部位，引起脑萎缩、小脑平衡系统被破坏等多种危害，毒性极大。在日本，食用了水俣湾中被甲基汞污染的鱼虾人数达数十万。,2019/12/16,环境监测技术,（四）富营养化,“营养化”(Eutrophication)是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。,水体富营养化类型:天然（湖泊）、人为营养化的特征：共同特征为藻类和浮游生物大量繁殖，水体溶解氧量下降，使鱼类或其他生物大量死亡、水质恶化的现象。因占优势的浮游生物的颜色不同水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等，这种现象在江河湖泊中称为“水华”，在海洋则称为“赤潮”。水体富营养化状态判断标准：吉克斯塔特（Gekstatter）提出的划分水质营养状态的标准，并为美国环境保护局（EPA）在水质富营养化研究中得到采用。,2019/12/16,环境监测技术,贫营养湖泊与富营养湖泊特征比较,吉克斯塔特划分水质营养状态的主要参数和标准,2019/12/16,环境监测技术,武汉东湖富营养化评价标准,2019/12/16,环境监测技术,中国制定的地面水环境质量标准GB383888把水分为五类。一类水质：水质良好。地下水只需消毒处理，地表水经简易净化处理(如过滤)、消毒后即可供生活饮用者。二类水质：水质受轻度污染。经常规净化处理(如絮凝、沉淀、过滤、消毒等)，其水质即可供生活饮用者。三类水质：适用于集中式生活饮用水源地二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区。四类水质：适用于一般工业保护区及人体非直接接触的娱乐用水区。五类水质：适用于农业用水区及一般景观要求水域。超过五类水质标准的水体基本上已无使用功能。具体指标多达四十多项，且各个国家和地区会有一些差异。一些常见指标的分析后续内容详细介绍。2008年中国环境状况公报指出：全国地表水746个国控断面类水质比例为47.7，劣类水质比例为23.1。,（五）中国水质标准和水质状况,2019/12/16,环境监测技术,七大水系水质类断面比例为55.0，劣类为20.8；与上年相比，七大水系类断面比例升高5个百分点，劣类断面比例下降3个百分点。,2008年七大水系水质类别比例,长江水系水质状况干流水质为优；支流水质良好；14个目标考核断面中，12个达到2008年水质目标。黄河水系水质状况干流水质为优；支流为重度污染；9个目标考核断面中，7个达到2008年水质目标。珠江水系水质状况干流水质良好，支流水质优；广州段轻度污染；4个目标考核断面，均达到2008年水质目标。松花江水系水质状况干流为轻度污染；支流为中度污染；5个目标考核断面中，4个达到2008年水质目标。淮河水系水质状况干流为轻度污染，类断面同比增加43个百分点；支流为中度污染；25个目标考核断面中，20个达到2008年水质目标。海河水系水质状况干、支流均为重度污染；18个目标考核断面中，11个达到2008年水质目标。辽河水系水质状况辽河干流为中度污染；辽河支流、大辽河为重度污染；大凌河为中度污染；5个目标考核断面中，2个达到2008年水质目标。,2019/12/16,环境监测技术,滇池:重度污染，重度富营养；滇池环境质量变化：19862008年，滇池氮、磷一直为类劣类，富营养化程度严重；草海较外海更为严重。,2019/12/16,环境监测技术,太湖:重度污染，中度富营养；,太湖环境质量变化：19892008年，太湖高锰酸盐指数和总氮浓度波动上升，总磷浓度变化不大；2008年49月太湖交替出现零星性水华和局部性水华。,2019/12/16,环境监测技术,巢湖:中度污染，中度富营养；巢湖环境质量变化：19962008年，巢湖水质有好转趋势。总磷和总氮浓度略有下降；2005年以来水质由劣类提高到类。,2019/12/16,环境监测技术,洪泽湖:重度污染，轻度富营养；洪泽湖环境质量变化：19862008年，洪泽湖总氮、总磷浓度均有所升高；高锰酸盐指数基本维持在达标水平。,洞庭湖:中度污染，中营养；洞庭湖环境质量变化：19972007年，洞庭湖总氮浓度有所升高。,2019/12/16,环境监测技术,鄱阳湖:轻度污染，中营养。鄱阳湖环境质量变化：2003年以来，鄱阳湖水质在劣类之间波动。泥沙淤积速度较快，湿地功能有下降趋势。,存在的主要问题黄淮海流域缺水形式加剧；中国的主要湖泊富营养化问题突出；城镇缺水日益突出；用水浪费现象严重；水污染加剧（尤其是北方城市），干旱地区水土资源过渡开发，生态环境恶化超采地下水的危害：地处渤海之滨的河北沧州市由于过量开采地下水，市中心地面整体沉降以达1.68米，成为我国“成长”最快的地下水漏斗群之一。我国华北地区已经形成世界最大的“地下水漏斗”，面积超过4万平方公里。解决调水和水资源短缺问题不单单是工程问题，也是一种哲学、思想和社会经济发展问题。南水北调不过是一种手段，而建立节水型社会才是解决中国水资源短缺难题的关键！,2019/12/16,环境监测技术,黄河边上的贫困小孩,断流的黄河,干旱带来的水荒,2019/12/16,环境监测技术,长江口（杭州湾）海水环境质量状况图,(2002年中国海域环境质量状况),2019/12/16,环境监测技术,水质监测的对象和目的水质监测的分类环境水体监测水污染源监测水质监测的对象环境水体：地表水（江、河、湖、库、海水）地下水水污染源：工业废水生活污水和医院污水等,三、水质监测与评价,2019/12/16,环境监测技术,水质监测的目的：(1)对江、河、水库、湖泊、海洋等地表水和地下水中的污染因子进行经常性的监测，以掌握水质现状及其变化趋势。(2)对生产、生活等废（污）水排放源排放的废（污）水进行监视性监测，掌握废（污）水排放量及其污染物浓度和排放总量，评价是否符合排放标准，为污染源管理提供依据。(3)对水环境污染事故进行应急监测，为分析判断事故原因、危害及制订对策提供依据。(4)为国家政府部门制定水环境保护标准、法规和规划提供有关数据和资料。(5)为开展水环境质量评价和预测预报及进行环境科学研究提供基础数据和技术手段。,2019/12/16,环境监测技术,监测项目监测项目受人力、物力、财力的限制，不可能将所有的监测项目都加以测定，只能是对那些优先监测污染物加以监测。优先监测污染物：标准中要求控制、在环境中难以降解；危害大、毒性大、影响范围广；出现频率高，有可靠检测方法。,（一）地表水监测项目水温、pH值、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总氮（湖、库）、总磷、铜、锌、硒、砷、汞、镉、铅、铬（六价）、氟化物、氰化物、硫化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、粪大肠菌群。,2019/12/16,环境监测技术,（二）生活饮用水监测项目常规检验项目：肉眼可见物、色、嗅和味、浑浊度、pH、总硬度、铝、铁、锰、铜、锌、挥发酚类、阴离子合成洗涤剂、硫酸盐、氯化物、溶解性总固体、耗氧量、砷、镉、铬（六价）、氰化物、氟化物、铅、汞、硒、硝酸盐、氯仿、四氯化碳、细菌总数、总大肠菌群、粪大肠菌群、游离余氯、总放射性、总放射性。,2019/12/16,环境监测技术,（三）废（污）水监测项目第一类：是在车间或车间处理设施排放口采样测定的污染物，包括总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总铅、总镍、苯并（a）芘、总铍、总银、总放射性、总放射性。第二类：是在排污单位排放口采样测定的污染物，包括pH、色度、悬浮物、生化需氧量、化学需氧量、石油类、动植物油、挥发性酚、总氰化物、硫化物、氨氮、氟化物、磷酸盐、甲醛、苯胺类、硝基苯类、阴离子表面活性剂、总铜、总锌、总锰。,2019/12/16,环境监测技术,水质监测分析方法1.国家或行业的标准分析方法其成熟性和准确度好，是评价其他监测分析方法的基准方法，也是环境污染纠纷法定的仲裁方法；水和废水标准分析方法（第四版）2.统一分析方法是经研究和多个单位的实验验证表明是成熟的方法。3.试用方法是在国内少数单位研究和应用过，或直接从发达国家引进，供监测科研人员试用的方法。标准分析方法和统一分析方法均可在环境监测与执法中使用。,2019/12/16,环境监测技术,（一）选择监测分析方法的原则（二）监测分析方法的分类1.用于测定无机污染物的方法原子吸收法、分光光度法、等离子发射光谱（ICP-AES）法、电化学法、离子色谱法；其他方法：化学法、原子荧光法、等离子发射光谱-质谱（ICP-MS）法、气相分子吸收光谱法等。,2.用于有机污染物的监测分析方法气相色谱法（GC）、高效液相色谱法（HPLC）、气相色谱-质谱法（GC-MS）；其他方法：有机污染物类别测定、耗氧有机物测定,2019/12/16,环境监测技术,3.对污染物形态进行分析常用的方法直接测定法：专一性的化学方法或物理化学方法，测定样品中污染物的各种形态，如用离子选择电极法测定离子态元素。分离测定法：是将样品中不同形态的待测组分用物理法（离心、超滤、渗析等）或物理化学法（萃取、层析、离子交换等）先进行分离，然后逐一测定。干法：是用电子探针、X射线衍射仪、核磁共振波谱仪等对颗粒状样品或生物样品进行非破坏性的形态分析。理论计算法：是利用被研究体系有关热力学数据进行计算，确定其形态的方法。,污染物形态分析1.污染物形态污染物形态是指污染物在环境中呈现的化学状态、价态和异构状态。一定形态的污染物在环境中有其发生和演变过程，并且在不同的条件下可转变为其他形态，具有不同强度的毒性。2.了解污染物形态的意义深入认识其环境行为正确评价对环境的影响设计污染物分析监测方案和治理方法,2019/12/16,环境监测技术,水质监测评价体系,1、水质评价数据的来源水利系统的水质监测工作始于1956年，其建立的监测网站覆盖了全国主要的江河湖库，最大优势在于与水文站（hydrologicstations）结合，可做到水生生物（Aquaticbiology）、沉积物（sediment）、水量（waterquality）、水质（waterquantity）同步监测。,水质监测评价体系由水利部、流域（流域直属）、省及地市水环境监测中心和分中心四级组成，共有251个监测中心，2600余个监测站。,2019/12/16,环境监测技术,2019/12/16,环境监测技术,2、水质评价内容1、按河流长度、湖库面积评价水体的水质级别；2、按水功能区的使用功能(Waterfunctionzones)评价水功能区的达标状况。,水利部定期发布水质信息：中国水资源公报（水质部分）中国水资源质量年报全国主要江河重点河段水质通报省界水体水环境质量通报重点城市供水水源地水资源质量状况旬报,2019/12/16,环境监测技术,1.3、水质监测数据要求,2019/12/16,环境监测技术,4、水质评价标准专业标准：不同部门的用水水质标准,2019/12/16,环境监测技术,综合标准：不同水体水质的管理标准。,2019/12/16,环境监测技术,4、水质评价标准：通常国家GB3838-2002标准,GB3838-2002标准的水质分类及水域功能,2019/12/16,环境监测技术,5、水质评价项目(Qualityassessmentparameter),2019/12/16,环境监测技术,6、评价方法：assessmentmethod根据应实现的水域功能类别，选取相应类别标准，进行单因子评价。单因子评价即根据标准中规定的水质类别，将某监测断面个水质参数的实测浓度值与标准值进行对比，选取最差水质参数的类别最为该水体的水质类别。Accordingtothewatersfunctions,choosingcorrespondingqualitytarget,theruleofsinglegeneappraisalisapplied.Thismethodalwayschoosingthelowestormostparametervaluefromacertainset.Thisrulecanbeappliedatthequalityclassificationsatamonitoringpoint.,2019/12/16,环境监测技术,7、评价方法：assessmentmethod划分单元河段：为便于对整个河流水质进行评价，按一定原则划分单元河段。单元河段浓度平均值的确定方法(1)(2),式中：Cn单项参数i的河段浓度均值，mg/L；M单元河段的监测断面数；Cm单项参数i的断面浓度均值，mg/L；I断面上的测点数；Ci单项参数i的实测浓度值，mg/L。,2019/12/16,环境监测技术,人类的反击水体污染的防治和管理污水的处理技术,四、水污染防治策略,2019/12/16,环境监测技术,对抗水污染修复水系统反建坝运动国际合作基本原则,一、人类的反击,全世界人民联合起来，推动技进步，完善法律规范,保护现有优质区，恢复传统水利，综合治理污染区,100年兴建4万座大坝，水库面积占地球表面积的1,水是公共财产，水属于所有物种，得到足够的净水的权利是基本人权，所有公民和政府均具有同等的权利和义务去保护水资源，任何时候都必须节约用水，被污染的水必须净化，尽量避免大规模的水转移,2019/12/16,环境监测技术,二、水体污染的防治和管理,(一)制定水环境质量标准1水质标准：水质标准是指为了保障人体健康，维护生态平衡，保护水资源，控制水污染，在综合水体自然环境特征、控制水环境污染的技术水平及经济条件的基础上，所规定的水环境中污染物的容许含量、污染源排放污染物的数量和浓度等的技术规范。按照水体的类型，水质标准可分为地面水水质标准、海水水质标准和地下水水质标准；按照水的用途，又可区分为生活饮用水水质标准、渔业用水水质标准、农业灌溉水质标准、娱乐用水水质标准和工业用水水质标准等。由于各种标准制定的目的、适用范围和要求不同，同一污染物在不同标准中所规定的数值也不同。,2019/12/16,环境监测技术,2工业废水排放标准：要使天然水体水质达到规定的环境质量标准，必须控制工业废水的排放。1988年我国