第三章水环境.ppt

1、第三章 水体环境,第三章 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,地球上水的总量14亿km3 地球上水的分配比（%）,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

2、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。,我国水资源储量：,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、水污染葛洲坝 ,家鱼繁殖中心,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.

3、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

4、、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

5、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

6、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

7、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）：Biochemical oxygen demand，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

8、,表示耗氧有机物指标,2. 化学需氧量（COD）：Chemical oxygen demand，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）：Total organic carbon，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）：Total oxygen demand，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

9、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、

10、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,水华,如长江最大支流汉江下游汉口江段中也出现“水华”。淡水中“水华”造成的最大危害是：饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类的健康，蓝藻“水华”的次生代谢产物MCRST能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。此外，自来水厂的过滤装置被藻类“水华”填塞，漂浮在水面上的“水华”影响景观，并有难闻的臭味。所以每次发生水华现象都会给人类和自然界带来巨大的损失或灾害。当藻类大量

11、生长时，这些藻类能释放出毒素湖靛，对鱼类有毒杀作用。藻类大量死亡后，在腐败、被分解的过程中，也要消耗水中大量的溶解氧，使水体严重恶臭。而造成水华现象的出现，主要原因还是水域沿线大量施用化肥、居民生活污水和工业废水大量排入江河湖泊，致使江河湖泊中氮、磷、钾等含量上升。,水华,赤潮,“赤潮”，被喻为“红色幽灵”，国际上也称其为“有害藻华”，它是海洋中某一种或某几种浮游生物在一定环境条件下爆发性繁殖或高度聚集，引起海水变色，影响和危害其它海洋生物正常生存的灾害性海洋生态异常现象。赤潮爆发时，因赤潮生物种类和数量的不同，海水可呈现红、黄、绿等不同颜色。国内外大量研究表明，海洋浮游藻是引发赤潮的主要生物

12、，在全世界4000多种海洋浮游藻中有260多种能形成赤潮，其中有70多种能产生毒素。他们分泌的毒素有些可直接导致海洋生物大量死亡，有些甚至可以通过食物链传递，造成人类食物中毒。,伴随着浮游生物的骤然大量增殖而直接或间接发生的现象。本来是渔业方面的用语，并没有严格的定义。水面发生变色的情况甚多，厄水（海水变绿褐色）、苦潮（即赤潮，海水变赤色）、青潮（海水变蓝色）及淡水中的水华，都是同样性质的现象。构成赤潮的浮游生物种类很多，但鞭毛虫类、硅藻类大多是优势种。当发生赤潮时的浮游生物的密度一般是102106细胞毫升。在日本近海淡水流入的内湾，自春至秋均有发生。近年，随着城市和工业废水的增加而出现了富营

13、养化，在东京湾、濑户内海、有明海等赤潮频繁发生。赤潮有时可使鱼类等水生动物遭受很大危害，这是由于赤潮浮游生物堵塞鱼鳃，引起机械障碍，和它们死后分解，迅速消耗氧气，水中氧气不足，以及分泌有害物质等造成的，尤其是裸甲藻属（Gymnodinium）和Olisthodiscus等为害甚大。一般以为是由于水不流动、富营养化、日照量增大和水温上升等因素综合作用的结果。,赤潮,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

14、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

15、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

16、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,又称溶氧下垂曲线。表示水中溶解氧含量沿河道的分布呈下垂状曲线。在排污口下游河水中，溶解氧含量因有机物生物氧化的脱氧作用而显著下降，又由于下游大气复氧和生物光合作用等而使溶解氧含量增加。下垂曲线的临界点(氧垂点)，其溶解氧含量最小。,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

17、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

18、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