环境学.ppt

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 水体与水质的区别 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 4 2化学方面 4 1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 COD ChemicalOxygenDemand 生化需氧量 BOD BiochemicalOxygenDemand 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 TOC TotalOrganicCarbon 总需氧量 TOD TotalOxygenDemand 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 ThankYou 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 Iiebiglawoftheminimum 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