专题水环境和海洋环境保护.ppt

第四专题水环境和海洋环境保护 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 水危机产生的原因 自然条件的影响 城市与工业区集中发展 水体污染 用水浪费 盲目开发地下水 1 1水资源开发利用现状 1 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 地球上的水约为14亿立方公里 覆盖着近3 4的地球表面 水环境中的淡水资源却很少 仅占总水量的2 53 其中3 4存在于冰川和冰帽中 目前能供人类直接取用的淡水资源仅占0 22 全球水分布 总量约 1 38X109km3 世界河流平均年径流量 468000亿m3 亚洲最大占31 我国水资源特点 总量多 人均占有量少地区分布不均匀季节分布不均匀河流含沙量大水污染日益严重地下水开采过量 我国水资源总量 27000亿m3排世界第五 但人均仅2500m3 世界平均10240m3 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 世界总用水量达到6000亿m3 占世界总水量的15 我国年降水量60000亿立方米 相当于全球陆地总水量的5 占世界第三位 但同时我国人口众多 人均年径流量计 每人每年仅2500立方米 相当于世界人均占有量的1 4 同时 存在严重的时空分布不均衡性 空间上 大约90 的地下渗流量分布在南方 时间上 冬春少雨 夏季多雨 且连续出现枯水年和丰水年的现象 我国水资源现状 2 水循环 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 水的自然循环 水的社会循环 合流制排水体制 水的社会循环 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 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 水资源的重要作用 调节气候塑造地球表面的形态水具有物质运输的功能水是一切生物必不可少的物质水是人类生成和生产的最基本的物质基础 4 影响水资源丰缺的主要因素 地理位置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 全球不同纬度地带的降水与蒸发比值相差很大 地形条件在同一地区 海拔越高 气温越低 大气湿度越大 降水量越大 土壤和植被 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 人类活动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 1 1 2水资源利用与保护 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 开辟第二水源降低工业用水量 提高水的重复利用率实行科学灌溉 减少农业用水浪费回收利用城市污水 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 1 2 1水体污染 1 水体概念水体含义 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 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 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 水体主要污染源 向自然水体排放的各类废水 向自然水体直接倾倒的固体污染物 以及垃圾堆放场所的渗出液和淋洗雨水 大气污染地区的酸雨及其他淋洗降水 大气中有害的沉降物及水溶性气体 淋洗植被后溶入了化肥和农药的 降水 径流 航道中船舶的漏油 废水及固体废弃物 1 2 2水体中主要污染物及水质指标 1 无机无毒物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 三是氮 磷的植物营养物质 2 无机有毒物重金属如Pb Hg Cd Cr等非金属的无机毒性物质如氰化物 砷 硒等 喝了含砷的地表水而中毒的孩子 水中主要污染物 3 有机无毒物 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 4 有机有毒物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 5 水体中的其他污染物另外的污染物像石油类污染物 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 水中主要污染物 海洋油污染 水中主要污染物 重金属的危害六价铬中毒时能使精神混乱 疯狂痉挛 鼻膈穿孔 皮肤及呼吸系统溃疡 引起脑膜炎和肺癌 镉中毒时引起全身疼痛 腰关节受损 骨节变形 有时还会引起心血管病 铅中毒时引起贫血 肠胃绞疼 知觉异常 四肢麻痹 镊中毒时引起皮炎 头疼 呕吐 肺出血 虚脱 肺癌和鼻癌 锌中毒时能损伤胃肠等内脏 抑制中枢神经 引起麻痹 铜中毒时引起脑病 血尿和意识不清等 皮中毒能引起急性刺激 招致结膜炎 溃疡 肿瘤和肺部肉芽肿大 铍肺病 毒性污染物危害 三 毒性污染物重金属具有以下特点 其毒性以离子状态存在时最为严重 故通常称重金属离子毒物 不能被生物降解 有时还可被生物转化为更毒的物质 如无机汞被转化为烷基汞 能被生物富集于体内 既危害生物 又能通过食物链危害人体 毒性污染物危害 1 3废水中的污染物与污染指标 三 毒性污染物非金属毒物砷中毒时能引起中枢神经紊乱 诱发皮肤癌等 硒中毒时能引起皮炎 嗅觉失灵 婴儿畸变 肿瘤 氰中毒时能引起细胞窒息 组织缺氧 脑部受损等 最终可因呼吸中枢麻痹而导致死亡 氟中毒时能腐蚀牙齿 引起骨骼变脆或骨折 氟对植物的危害很大 能使之枯死 硫中毒时 引起呼吸麻痹和昏迷 最终导致死亡 亚硝酸盐能使幼儿产生变性血红蛋白 造成人体缺氧 亚硝酸盐在人体内还能与仲胺生成亚硝胺 具有强烈的致癌作用 1 3废水中的污染物与污染指标 三 毒性污染物有机化学毒物酚有蓄积作用 对人和鱼类危害很大 它使细胞蛋白质变性和沉淀 刺激中枢神经系统 降低血压和体温 麻痹呼吸中枢 苯并 蓖使众所周知的致癌物 多氯联苯能引起面部肿瘤 骨节肿胀 全身性皮疹 肝损伤等 并有致癌作用 有机农药 杀虫剂 除草剂 选种剂 分有机氯 有机磷和有机汞三大类 有机氯 DDT 六六六 艾氏剂 狄氏剂等 的毒性大 稳定性高 DDT能蓄积于鱼脂中 可高达12500倍 使卵不能孵化 1 3废水中的污染物与污染指标 三 毒性污染物放射性物质废水中的放射性物质一般浓度较低 只要引起慢性辐射和后期效应 如诱发癌症 白血病 对孕妇和胎儿产生损伤 缩短寿命 引起遗传性伤害等 放射性物质的危害强度与剂量 性质和身体状况有关 半衰期短的 其作用在短期内衰退消失 半衰期长的 长期接触很蓄积作用 危害甚大 1 3废水中的污染物与污染指标 四 营养性污染物氮和磷是植物和微生物的主要营养物质 氮和磷的浓度0 2和0 02mg L时 会引起水体的富营养性变化 促使藻类大量繁殖 在水面上聚集成大片的水华 湖泊 或赤潮 海洋 当藻类在冬季大量死亡时 水中的BOD值猛增 导致腐败 恶化环境卫生 危害水产业 此外 BOD 温度 维生素类物质也能触发和促进富营养性污染 3 水质 污染 指标 见附件 COD 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 BOD 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 TOD 当有机物完全被氧化时 C H N S分别被氧化为CO2 H2O NO和SO2 此时的需氧量称为总需氧量 TOD TOC 表示的是污水中有机污染物的总含碳量 DO 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 水体富营养化 1 富营养化的发生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 云南滇池发生蓝藻 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300mg 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 1 4 1污水处理概述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 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 1 调节 具体内容 2 过滤 具体内容 3 沉淀 具体内容 4 离心分离 具体内容 1 4 3废水的化学处理法 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 1 中和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 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 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 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 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 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 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 1 化学药剂 沉淀剂 的配制和投加设备 2 混合 反应设备 3 使沉淀物与水分离的设备 如沉淀池 浮上池等 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 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 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 1 吸附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 2 离子交换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 3 电渗析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 4 反渗透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 5 超过滤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 6 萃取 液 液 法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 1 4 5废水的生物处理法 1 好氧生物处理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 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 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 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 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 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 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 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 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 1 人工湿地污水处理系统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 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 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 3 生物塘 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 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 1 5 1水污染综合防治的必要性和迫切性一是水资源紧缺 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 水环境功能分区是进行水污染综合防治的依据制定水污染综合防治规划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乡镇企业的水污染综合防治对策 第二章海洋环境保护 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 2 1 1生物资源特征 1 种类多 分布广 2 区域性强 3 结构复杂 具体内容 2 1 2矿产资源特征 1 油气资源 石油 天然气 2 海滨砂矿 3 其它矿产资源 滨海煤田和油页岩 钴结壳 海底热液矿床 海岸带其它矿床资源 金刚石矿 明矾石矿 叶腊石矿 滑石矿 菱镁矿 石墨矿 铜铅锌矿 钨铜矿 高岭土矿 地下卤水矿等 2 1我国的海洋资源特征 2 1 3化学资源特征 1 海盐资源 2 其它盐类资源 3 淡化海水资源2 1 4能源资源特征包括海洋能和风能2 1 5港口资源特征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 1 海岸景观主要分布在辽东半岛 浙江 福建 广东 广西等地 海蚀景点 砂质海岸景点 河口海岸景点 热带海岸景点 泥质海岸景点 2 岛屿景观主要有长山列岛 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 海市蜃楼 涌潮景点 震迹景点 4 生态景观 大连蛇岛自然保护区 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 盘锦大苇田 河北昌黎海岸林带 山东的车由岛 海鸥 禽类自然保护区 具体内容 5 海底景观 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 6 山岳景观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 2 2 1我国海洋环境污染现状据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 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 1 全国近岸海域水质综合评价结果 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 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 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 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 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 10 0 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 68 17 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 73 10 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 94 22 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 61 35 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 37 177 9mg kg 最大值出现在天津近岸海域 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1979 1981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 1 排污量不断增长 海洋纳污能力有限制图1 27显示了沿海地区工业废水直接排入海量对比 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 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 3 没有以生态理论为指导制定综合防治对策 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 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 2 2 3海洋环境污染与生态破坏的危害 1 海洋环境污染的危害 近海环境污染对水产资源的不良影响 a 内湾水产资源遭到破坏渤海海域的三大湾 辽东湾 渤海湾 莱州湾 原本是经济鱼虾类最重要的产卵场 索饵场和高幼场 由于污染严重 如今这里的渔业资源几乎遭到毁灭性破坏 b 外海渔场也遭受不同程度的损害 c 回游性鱼虾产卵场 滩涂贝类 河性鱼虾类等水产资源也都受到损害或破坏 海域环境污染对人体健康的影响 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 食用带石油味的鱼虾后 轻者恶心 重者呕吐 腹泻 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 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 石油污染严重损害了滨海旅游资源 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 赤潮 溢油等海洋污染事件的危害以渤海为例 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 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 过度捕捞对渔业资源的损害 具体内容 滩涂不合理开发造成的不良影响 具体内容 乱砍滥伐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 2 3 1综合防治对策基本原则 1 以经济建设为中心 坚持可持续发展战略 2 以生态理论为指导 3 以防为主 坚持源头控制原则 4 合理利用海洋环境自净能力 与人为措施相结合 5 按功能区实行总量控制与海域环境浓度控制相结合 6 全面规划 突出重点 系统分析 整体优化 7 技术措施与管理措施相结合主要内容 1 海洋环境调查评价 2 近岸海域环境功能区划 3 海域环境保护战略目标及总量控制目标 4 海洋污染防治对策 5 海洋生态环境保护对策 2 3 2我国近岸海域环境功能区划简况 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近岸海域环境功能区划的步骤和方法 1 海域环境质量调查 2 海域环境质量预测 3 现状使用功能的矛盾分析及其协调 现状使用功能与海洋长远开发的矛盾 现状使用功能与城市发展规划的矛盾 各类修改意见的汇总 不同方案的经济分析 2 3 4中国近岸海域环境功能区划方案 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 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 从本次区划结果可明显看出 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 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 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 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 海洋环境保护战略目标 1 确定海洋环境战略目标的依据主要有3点 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 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 技术经济发展的现实水平 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 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 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 国家环境保护 九五 计划和2010年远景目标 中确定 渤海 重点控制石油类和营养盐类 氮 磷 黄海 重点控制石油类和有机物 COD 的污染 东海 重点控制营养盐类入海量 减轻航道 港口油污染 南海 重点控制石油污染 减少珠江口营养盐类入量 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 1 合理调整产业结构及工业结构 2 改善工业布局 优化排污口分布 3 按海洋环境功能进行总量控制 4 采取有力措施防止事故性油污染及面源污染2 3 7海洋生态环境保护对策内容 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 29 104km2 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 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 保护沿海红树林 保护珊瑚礁 加强海洋自然保护区建设 3 强化海洋生物资源管理 4 建立海洋生态示范区及可持续开发实验区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 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 按宏观与微观来分析可分为 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 按照范围来划分 a 海洋区域环境管理 如渤海湾环境管理 大连湾环境管理 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 c 海洋资源 生态 环境管理 如海洋资源开发环境管理 海洋自然保护区管理等 按性质来划分 a 海洋环境规划管理 如制定海洋环境规划 编制旱烟后环保年度计划 以及制定海洋环境规划技术大纲等 b 海洋环境质量管理 包括为维护各类海洋环境功能区的环境目标值所进行的一切管理工作 c 海洋环境技术管理 如制定海洋环境技术政策 实施有利于保护海洋环境的清洁生产技术等 b 海洋环境监督管理的重点 沿海工业布局的监督 新污染源的控制与监督 控制老污染源的监督 对危险废物及有毒化学品的处理 使用 运输进行严格监督 对海洋生物多样性保护进行监督 对海洋资源开发利用与保护进行监督 对海洋自然保护区的建设与管理进行监督 4 进一步加强海洋环境监视及监测 建设全国海洋环境监测网络建设和完善3个海区国家级渔业环境监测站 加强对经济水产生物的质量监测 建设和配套30个重要渔业水域环境监测站 建立大连 青岛 上海 广州海洋污染监视示范区 利用飞机 船艇和遥感技术 形成全天侯立体监视能力 建设海域生态监测网络和各种类型的生态监测站 建设国家海洋病毒检测中心 开展近海传染病毒 生物污染 监测 建立国家赤潮预防中心和赤潮监视网 5 加强海洋自然保护区管理 中国海域跨温带 亚热带和热带等3个温度带 沿岸有1500多条大 中河流入海 形成海岸滩涂生态系统 河口湾生态系统 海岸湿地生态系统 红树林生态系统 珊瑚礁生态系统 海岛生态系统等6大生态系统 且具有闻名于世的海洋珍稀动物 现有海洋自然保护区数量与面积不能适应保护生物多样性的要求 而自然保护区的管理更需加强 提高认识 健全机构 强化法制管理 强化海洋自然保护区的监督管理 表1 1地球上水资源的分布 返回 表1 2年平均降水量与平均蒸发量之比 P E 与纬度的关系 返回 表1 3全球各大洲年降水和年径流状况 返回 地球上淡水资源再时间和空间上的极不均匀分布 并受到气候变化的影响 致使许多国家或地区的可用水量甚缺 例如我国长江 珠江 浙 闽 台及西南诸河流域的水量占全国总水量的81 0 而这些地区的耕地仅占全国的35 9 而华北和西北地处于干旱或半干旱气候区 其降雨和径流都很少 季节性缺水很严重 北非和南撒哈拉地区 阿拉伯半岛 伊朗南部 巴基斯坦和西印度是年降雨长期平均变化最大的区域 其变化幅度超过40 美国西部 墨西哥北部 非洲西部 巴西最东端以及智利部分地区也是如此 因此 世界许多地区会出现区域性的供水危机 返回 200多年来 世界人口趋向于集中在占地球较小部分的城镇和城市中 在20世纪中期以来这种城市化进程已明显加快 我国在改革开放后的20年中 城市的数量增加了好几倍 城市的规模也越来越大 目前世界城市居民约占世界人口的41 6 而城市占地面积只占地球上总面积的0 3 在城市和城市周围又大量建设了工业区 因此集中用水量很大 超过当地水资源的供水能力 例如 日本年降雨量1818mm 但由于73 的工业集中在太平洋沿岸 而且东京 大阪 名古屋三大城市周围50km以内 不到国土的1 土地以上居住了全国人口32 因此这些城市用水十分紧张 返回 水体有两个含义 一般指河流 湖泊 沼泽 水库 地下水 海洋的总称 再环境学领域中则把水体当作包括水中的悬浮物 溶解物质 底泥和水生生物等的完整生态系统或自然综合体 由于污染物的入侵 使许多水体受到污染 致使其可利用性下降或丧失 因此 水体污染是破坏水资源 造成可利用水资源缺乏的重要原因之一 图4受污染的长江 图4受污染的黄河 返回 城市生活和工农业用水都存在大量的浪费 由于管理不善 工程配套和工艺技术落后 城市管网和卫生设施的漏水很普遍 是城市生活用水中浪费最大的一相 据统计 美国城市管网漏水量平均达每人每天60L 占全部用水量的10 15 北京漏水量占总用水量的10 40 甚至可达70 工业上从水资源取用的水量远远超过其实际耗水量 如美国1970年统计表明 占全国工业用水量78 的热电站用水 其实际耗水量仅为其取用水量的1 农村大水漫灌 利用率很低 而且渠道渗漏很大 不仅浪费水资源 而且引起土壤的次生盐渍化和潜育化 降低土壤质量 返回 由于地表径流的减少 水资源的开发由地表转入地下 但由于对地下水的盲目过量开采 引起了一系列的后果 我国北方地下水年开采量超过了370亿m3 河北沧洲1973年地下水位降落漏斗为16km2 中心水位埋深33m 到1980年已达到2700km2 中心水位达68m 这种现象再北方较普遍 由于过量开发地下水 导致上海 天津市都发生了严重的地面下沉 一些沿海城市出现了海水入侵 使地下水含盐量过高 失去饮用价值 图6地表水位下降示意图 返回 我国多年平均年降水量为28214亿m3 其中河川径流约占94 低于巴西 全苏联 加拿大 美国和印度尼西亚 约占全球径流量的5 85 居世界第六位 平均径流深284mm 位世界平均值的90 居世界第七位 可见 我国的水资源还是比较丰富的 然而 我国人口众多 按12亿人口计算 平均每人每年占有的河川径流量2260m3 不足世界的1 4 分别是美国人均占有量的1 6 前苏联的1 8 巴西的1 9和加拿大的1 58 我国地域辽阔 平均每公顷耕地的河川径流占有量约为28320m3 为世界平均的80 所以 我国水资源量与不需要不适应的矛盾十分突出 以占世界7 的耕地和6 的淡水资源养活着世界上22 的人口 返回 降水是我国河川径流的主要补给来源 全国降水量的44 转化为径流 平均径流深284 8mm 而我国降水量受海陆分布和地形等因素的影响 在地区上分布很不平衡 年降水量和径流深都由东南沿海向西北内陆递减 东南沿海径流深为1200mm 而西北干旱地区小于5mm 甚至等于零 图7水资源分布状况 返回 物理自净使指污染物进入水体后 由于稀释 扩散 沉淀等作用 使水中的污染物的浓度降低 使水体得到一定的净化 其中稀释作用是一相重要的物理净化过程 物理自净能力的强弱取决于水体的物理条件如温度 流速 流量等 以及污染物自身的物理性质如密度 形态 粒度等 物理自净对海洋和容量大的河段等水体的自净起着重要作用 返回 化学自净使指污染物在水体以简单或复杂的离子或分子状态迁移 并发生了化学性质或形态 价态上的转化 使水质亦发生了化学性质的变化 但未参与生物作用 如酸 碱中和 氧化 还原 分解 化合 吸附 解吸 溶胶 凝聚等过程 这些过程能改变污染物在水体中的迁移能力和毒性大小 亦能改变水环境化学反应条件 影响化学自净的环境条件有酸碱度 氧化还原电势 温度 化学组分等 污染物自身的形态和化学性质对化学自净也有很大的影响 返回 生物自净是指水体中的污染物经生物吸收 降解作用而发生消失或浓度降低的过程 如污染物的生物分解 生物转化和生物富集等作用 水体生物自净作用也称为狭义的自净作用 淡水生态系统中的生物净化以细菌为主 需氧微生物在溶解氧充足时 能将悬浮和溶解在水中的有机物分解成简单 稳定的无机物二氧化碳 水 硝酸盐和磷酸盐等 使水体得到自净 影响水体生物净化作用的主要因素是水中的溶解氧含量 温度和营养物质的碳氮比 水中溶解氧是维持水生生物生存和净化能力的基本条件 因此 它是衡量水体自净能力的主要指标 返回 此种方法最初是为了使产生的废水能够达到排放允许的标准而采用清水加以稀释的方法 此法只是使污染物质的浓度下降 但总含量不变 现在用这这种方法主要是作为废水的预处理 为以后的各级处理提供方便 由于工厂的各车间 产生不同产品及生产的周期不同 工厂所排放废水的水质和水量会经常变化 为了使废水治理设备的负荷保持稳定 而不受废水的流量 浓度 酸碱度 温度等条件变化的影响 故需在废水治理装置之前设置调节池 用来调节废水的水质 水量和温度等 使