环境学导论(何强)第四章水污染

第二章水体环境,第一节水环境概论第二节水体与水体污染第三节水体主要污染物及其危害第四节水体污染与自净第五节水环境污染控制及其管理,第一节水环境概论,一水资源分布二水循环三我国水资源特征与利用的问题,第一节水环境概论,全球总贮水量估计为13.9亿立方千米其中淡水总量仅为0.36亿立方干米除冰川和冰帽外，可利用的淡水总量不足世界总贮水量的1%,一水资源分布,二水循环,第一节水环境概论,二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，水分通过蒸发、降水、渗透及径流，水分不断循环往复。作用：热量输送、调节气候,第一节水环境概论,三我国水资源特征与利用的问题水资源：广义：地球上各种形态的水狭义：可供人们经常取用的水量，在大陆上由大气降水补给的各种地表水，浅层地下水的储量和动态水量组成。,第一节水环境概论,三我国水资源特征与利用的问题2.主要问题人均、亩均水量低于世界水平分布不均：地区、时间水量变化大、可利用水少水土流失严重，许多河流含沙量大水资源开发中存在问题：水利对水文的影响、用水浪费、水污染,第二节水体与水体污染,一水体二水质三污染源,第二节水体与水体污染,一水体：1.两种含义：一是指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、河流和相对静止的塘堰、湖泊、沼泽、水库、地下水、海洋环境学领域中则把水体当作包括水中的悬浮物、溶解物质、底泥相、水生生物等完整单元的生态系统或完整的综合自然体,第二节水体与水体污染,一水体：2.水体污染指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、破坏生态环境，造成水质恶化的现象,第二节水体与水体污染,二水质1.天然水,第二节水体与水体污染,二水质2.水质指标物理指标：温度、色度、臭味、浑浊度、透明度、总残渣、过滤性残渣、非过滤性残渣、电导率等化学指标：pH值、矿化度、总硬度、金属离子、酸根离子生物指标：细菌总数、大肠杆菌,天然水,第二节水体与水体污染,二水质2.水质指标污染水体：还有BOD、DO、COD、TOD、TOC,第二节水体与水体污染,三污染源,三污染源,1.工业废水：各种企业在生产过程中排出的废水，包括工艺过程用水、冷却水、烟气洗涤水、设备、场地清洗水以及生产废液等特点：成分复杂、含量变化大、毒性强、净化处理困难,三污染源,2.生活污水：日常生活中产生的各种污水混合液，包括厨房、洗涤室、浴室、集体单位公用事业排出的污水城市污水：指排出城市管网的各种污水的总和特点：含氮、磷、硫高，成分主要为纤维素、淀粉、糖、蛋白、脂肪、尿素,三污染源,3.农业退水：农作物栽培、牲畜饲养、食品加工过程中排出的污水和液态废物特点：含氮、磷高，成分主要为微生物、化肥、农药、不溶解固体和盐分,第三节水体主要污染物及其危害,一物理污染二化学污染三生物污染,第三节水体主要污染物及其危害,一物理污染颜色：说明污染物的含量浊度：胶体或细小悬浮物温度：地表水一年0-35，地下水稳定悬浮物：影响水的透明度光合作用放射性：蓄积在人体内造成长期危害,一物理污染,热污染的危害：来源冷却水水中溶解性气体发生显著变化水中化学生化反应速率上升生物种群、群落变化：20硅藻；30绿藻；35蓝藻,第三节水体主要污染物及其危害,二化学污染无机无毒无机有毒有机无毒有机有毒,二化学污染,1.无机无毒：酸、碱、无机盐类。危害：使淡水的矿化度增高，影响用水水质富营养化,二化学污染,2.无机有毒：1）重金属：汞、铬、镉、铅、砷危害：富集、致癌2）氰化物：含CN-的物质，急性中毒死亡3）氟化物：氟骨症、损害肾脏,二化学污染,3.有机无毒：主要是需氧有机物耗氧有机物是水体中最普遍的一种污染物。生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪、木质素等有机物，可在微生物的作用下最终分解为简单的无机化合物。这些化合物在分解过程中需要消耗大量的氧气。,表示耗氧有机物指标,生物化学需氧量化学需氧量总有机碳总需氧量溶解氧,1）生物化学需氧量，简称生化需氧量（BOD）：Biochemicaloxygendemand，表示在好气条件下，水中的有机污染物经微生物分解所需的氧量(单位体积的污水所消耗的氧量毫克升）,表示耗氧有机物指标,有机物的生物化学作用分为两个阶段完成：有机物转化为无机物的二氧化碳、水和氨氨被转化为亚硝酸盐与硝酸盐将所能分解的有机物全部分解往往需要20天以上，并与环境温度有关。,目前水质标准采用在20下分解5天(t5)所需耗用的氧量，以BOD5表示，它通常是BOD总的70%左右,表示耗氧有机物指标,2.化学需氧量（COD）：Chemicaloxygendemand，在规定条件下，使水样中能被氧化的物质氧化所需耗用化学氧化剂的量。目前常用的氧化剂主要是重铬酸钾或高锰酸钾。以高锰酸钾作氧化剂时，测得的值也称耗氧量。与BOD5比较,表示耗氧有机物指标,3.总有机碳（TOC）：Totalorganiccarbon，水中溶解性和悬浮性有机物中存在的全部碳量。4.总需氧量（TOD）：Totaloxygendemand，水中有机物除含有机碳外，尚含有氢、氮、硫等元素。当这些元素全部被氧化时所需的氧量。5.溶解氧（DO）：水质重要参数之一,表示耗氧有机物指标,二化学污染,4.有机有毒：主要是需氧有机物酚类化合物：煤气、焦化、石油化工、制药、油漆有机农药：有机磷、有机氯多环芳烃：由石油、煤、可燃气等不完全燃烧或高温处理条件下产生多氯联苯：电器绝缘和塑料增塑剂洗涤剂：泡沫、富含磷、表面活性剂,三生物污染,生物污染是指城市生活污水、医院污水或污水处理厂排水排入地表后，引起病源微生物污染,病原微生物：条件允许会大量增殖,四富营养化,存在天然和人为两种类型共性：水体中N、P营养物质富集，引起藻类及其它浮游生物的迅速繁殖，水体溶解氧下降，使鱼类或其他生物大量死亡、水质恶化的现象,富营养化作用引起的湖泊生态系统的变化,水体富营养化,四富营养化,危害因优势浮游生物的颜色不同水面往往呈现兰色、红色、棕色、乳白色等，主要类型有水华、赤潮限制因素：氮、磷富营养化关键：源源不断流入水体中的营养物质N、P的负荷量关键因素：溶解氧、温度、水体的形态,第四节水体污染与自净,废水进入水体后，立即产生两过程？,水体污染过程水体自净过程,第四节水体污染与自净,一水体污染水体污染特征水污染机制二水体自净水体自净过程水体自净机制,一水体污染,1.水体污染特征水体物理因素恶化污染物富集或转化为毒性更大的物质群落结构脆弱，可能会出现单一生物区系,一水体污染,2.水体污染机制物理作用：改变物理性状、空间位置化学、物理化学作用：成分间及发生化学性质、价态变化，但未参与生物作用生物作用：生物的生理生化作用及及食物链的传递作用、转化作用和富集作用,生物作用,生物富集作用：bioconcengtration,又称生物浓缩，生物或处于同一营养级的生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或难分解化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境中浓度的现象生物积累：bioaccumulation，生物从周围环境中蓄积某些元素或难分解的化合物，以致随着生长发育，浓缩系数不断增大的现象生物放大：biomagnification，指生态系统中，某中元素或难分解化合物在生物机体中的浓度随营养级的提高而逐步增大的现象,第四节水体污染与自净,二水体自净受污染水体经过水中物理、化学与生物作用，使污染物浓度降低，并逐步恢复到污染前的水平什么时间开始？,废水一旦进入就开始，由弱到强直至稳定,二水体自净,特征：污染物浓度逐渐下降污染物毒性降低重金属：溶解态被吸附不溶性化合物底泥复杂有机物简单有机物不稳化合物稳定化合物溶解氧经急剧下降最低点缓缓上升生物种群趋于正常分布,二水体自净,2.水体自净机制：稀释扩散：河流：湖泊：2）耗氧与复氧作用3）重金属的转化,流量与废水量之比水文条件,水流方向、风向、风力、水温,溶解氧（DO）：水质重要参数之一影响因素：再充气过程光合作用呼吸有机废弃物的氧化作用,2）耗氧与复氧作用,耗氧与复氧作用,耗氧与复氧作用,2）耗氧与复氧作用,三阶段：易氧化有机物被化学氧化分解生化氧化分解含氮有机物的硝化过程,2）耗氧与复氧作用,关键需要找到什么？,溶解氧浓度的最低点，即氧亏值最大点,临界点规定值？,未超过河段的净化能力,2.水体自净机制,重金属的转化重金属化合物的沉淀-溶解作用：与迁移能力有关重金属的还原氧化作用重金属的络合作用：羟基的络合过程胶体化学吸附转化：是将重金属转为固相的主要途径,第五节水环境污染控制及管理,一水环境污染防治对策二废水处理方法,一水环境污染防治对策,1.控制污染物排放量及减少污染源排放工业废水量1）控制水环境质量标准2）减少耗水量,1）控制水环境质量标准,水质标准：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及经济条件的基础上，所规定的水环境中污染物的允许含量、污染源排放污染物的数量和浓度的技术规范。工业废水排放标准有两类能在环境中或体内蓄积，对健康不良：不分排放方式、不分收纳水体，在车间排口采样长远影响小于以上，在排污单位口采样,一水环境污染防治对策,控制污染物排放量及减少污染源排放工业废水量：技术改造，采取先进工艺；制定用水定额；提高水的重复利用率；水的综合利用建立城市污水处理系统：注意有毒有害废水调整工业布局：充分利用水体自净作用加强水资源规划管理：查清水资源总量,二废水处理方法,目的技术分类城市污水处理城市污水处理技术举例,二废水处理方法,目的将污染物分离出来转化为无害稳定物质,防止毒害与病菌的传染,二废水处理方法,2.技术分类物理方法：沉淀法、浮选法、蒸发法化学方法：中和、萃取、氧化还原生物方法：利用自然界微生物将有机物分解和转化,2.技术分类,处理方法的特点废水水质、水量排放水质要求废水回收价值,调查研究科学实验,废水排放指标地区情况技术可行性,方法,二废水处理方法,城市污水处理一级处理：机械处理二级处理：主体工艺为生化处理三级处理：控制富营养化和重新回用,4.城市污水处理技术