资环概论第九章

第九章农业与水环境 第一节水环境第二节水体中污染物的迁移和转化第三节农业和畜牧业对水体质量的影响第四节水体污染对农业的影响 水既是资源也是环境 是农业生产必不可少的资源和环境 农业生产在很大程度上决定于水的数量和质量 第一节水环境 一 水体与水环境水 水体 指海洋 河流 湖泊 沼泽 水库 地下水等地表与地下贮水体的总称 水体不仅包括水 还包括水中的悬浮物 溶解物质 底泥及水生物等完整的水生生态系统 水中的组成物质包括有机和无机物质 无机盐 Na K Ca2 Mg2 NH4 NO3 SO42 CL CO32 HCO3 水环境 地球上分布的各种水体以及与其密切相连的诸多要素的总和 水环境主要是地表水和地下水环境组成 水中溶有各种有机物和无机物 包括各种无机盐离子 无机配位离子或配合物 有机物包括分子形态的有机化合物 有机离子 有机离子与金属离子形成的配合物等 以及胶体 水环境和土壤环境 大气环境 生物环境等构成了一个有机的综合体 二 水体污染物与水质指标水污染waterbodypollution 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性的改变 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 分类化学性污染 无机污染物 有各种元素的氧化物 硫化物 卤化物 酸 碱盐等 改变水体酸碱度 抑制微生物生长和生物自净作用 重金属的毒害作用 除了危害水生生物外还会造成污染物在食物链的富集与传递 有机污染物又分为两类 一类是有机有毒物质 是生物代谢的有毒物质 还有人工合成的有毒物质 另一类就是耗氧性有机物 物理性污染 悬浮物质 热污染 放射性污染 生物污染 病原菌和病毒 水环境质量评价 根据水体的用途 按照一定的评价参数 质量标准和评价方法 对水质进行定性和定量的评价 以确定水体污染程度 污染物来源 污染时段 位置和发展趋势 从而为水资源保护提供决策依据 主要的水质指标 悬浮物 溶解氧 有机物 pH 细菌污染指标 有毒和有害物质 有机物的测定指标主要有 BOD COD TOC TOD 悬浮物 指水体中呈固体状态的不溶解的物质 溶解氧 指溶解与水中的分子态的氧 mg l 有机物 生化需氧量 指水中有机物经微生物分解时所需要的氧量 用单位体积的污水所消耗的氧量 mg l 化学需氧量 用化学试剂氧化水中的有机物质所需的氧量 是评定水质污染的重要指标之一 总有机碳 包括水体中所有有机污染物的含碳量 细菌污染指数 常用细菌总数和大肠杆菌数两种指标表示水体被细菌污染的程度 地表水的五类分类标准 主要用于源头水集中式生活用水保护区 一级 集中式生活用水保护区 二级 一般工业用水农业用水 三 水体污染源自然污染源 上游水体自然溶出的有害物质 又叫自然背景值 人为污染源 工业废水 生活污水 农业退水 畜禽养殖业废水 到哪里去找清洁的水源 四 我国的水体污染现状全国环境质量状况 2003年 七大水系409个监测断面中 类 类和劣 类水质的断面比例分别为 37 7 32 0 和30 3 总体水质与2002基本持平 各水系干流水质好于支流 干流118个断面中 类水质占52 6 类占38 1 劣 类占9 3 主要污染指标为氨氮 五日生化需氧量 高锰酸盐指数和石油类 七大水系水质 2004年 2004年七大水系的412个水质监测断面中 类 类和劣 类水质的断面比例分别为 41 8 30 3 和27 9 七大水系总体水质与去年基本持平 珠江 长江水质较好 辽河 淮河 黄河 松花江水质较差 海河水质差 主要污染指标为氨氮 五日生化需氧量 高锰酸盐指数和石油类 2004 2003 2004 七大水系水质类别比例 2004 对47个环保重点城市集中式饮用水源地水质监测结果表明 21个城市的所有饮用水源地水质均达标 其余26个城市有不同程度的超标 地表水主要超标项目为总氮 粪大肠菌群 五日生化需氧量等 地下水主要超标项目为总硬度 硫酸盐等 2003 第二节水体中污染物的迁移和转化 一 水体自净self purificationofwaterbody经过水体的物理 化学和生物作用 水体可以降解一部分污染物 使其水质稳定在一定的范围内 和土壤一样 具备一定的缓冲容量 其自净的原理有 物理自净 化学自净 生物自净 自净的场所 水体与大气 水体中 水体与底泥 水体底泥中的自净 二 耗氧污染物降解与溶解氧平衡 有机污染物 微生物 降解 氧气 DO与有机物降解过程有很密切的联系 影响因素有 复氧过程 光合作用 呼吸作用和有机物氧化 清水区分解区腐化区恢复区清水区 有机无毒物 又称耗氧 需氧 有机物 或可生物降解有机物 氧垂曲线 8 4 0 1 2 污水 2 1 3 DO DO BOD BOD 河流流下时间 日 4 BOD及DO含量mg L 有机污染物排入河流后 在被微生物氧化分解过程中要消耗水中DO DO曲线呈索状下垂 称氧垂曲线 o a b DO 有机有毒物 微生物难以降解的有机物 多为人工合成的有机物 特点 化学性质稳定 不易被微生物降解 多数疏水亲油 易被水中胶粒和油粒吸附扩散 在水生生物体内富集 积累 对人及生物有毒害 如 酚类 多氯联苯 PCB 有机农药 多环芳烃 三 植物营养物质在水体中的迁移和转化含氮的化合物 有机物质 O2 CO2 H2O NH3含磷的化合物 含量稳定 可以和钙铁铝形成沉淀物质 国家水质富营养化磷的初始浓度为0 02mg L 氮的初始浓度为0 2mg L 四 重金属在水体中的迁移和转化 重金属在水体中不能被微生物降解 只能发生形态的相互转化及位移和富集作用 这些过程统称为重金属迁移 重金属在水体中的迁移主要有沉淀 吸附 配位螯合作用 氧化还原作用 沉淀 重金属在水体中经过水解反应生成氢氧化物 也可和相应的阴离子发生反应生成难溶性的物质 吸附作用 天然水体和底泥中富含有机胶体 胶体带有大量的负电荷可以吸附阳离子 使重金属主要富集在排水口的底泥中或者随流水搬运 配位和螯合作用 氧化还原 正六价的铬合正三价的铬毒性差异很大 第三节农业和畜牧业对水体质量的影响加速水资源消耗集约化农业对水体的污染 解决牲畜对水的供应和质量的影响问题东亚和东南亚是世界最为重要的畜牧产区 特别是养猪和养禽部门 这是畜牧业两个最大的水污染源 现今 东亚的猪存栏量占世界总数的一半以上 家禽占世界总数的三分之一多 在2001年 仅中国 越南和泰国的猪头数就占世界总量的52 家禽占28 从环境上讲 非可持续的工业化畜牧生产是南中国海陆源污染最为主要和迅速扩大的原因之一 LEAD主持的一项养分移动研究表明 在氮 磷和生化耗氧量方面 来自养猪活动的废弃物是水的主要污染源 地表径流中的养分聚集通过接收水体富氧化 已经构成了主要威胁 虽然这里不属于缺水的地区 但是如果将饲料用水 设备维护用水和食品加工业用水计算在内 畜牧生产在各国用水 足迹 中所占比重有相当大 而且仍在增加 尽管这些水