环境概论之水资源与水污染防治

1、第八章第八章水资源与水污染防治水资源与水污染防治8.1 水资源与水循环水资源与水循环8.2 水体污染水体污染8.3 水体污染的防治水体污染的防治8.2、水体污染、水体污染 一一、水体、天然水质和水体污染、水体、天然水质和水体污染1 1、 水体污染水体污染 污染物进入水体，其含量超过了水体自身的自然净化能力，使水体的水质和底质的物理、化学组成和生物群落发生变化，从而降低水体的使用价值和使用功能的现象。 溶解气体溶解气体 主要气体：主要气体：N2，O2，CO2； 微量气体：微量气体：H2，CH4，H2S 主要离子：主要离子：Cl-，SO42-，HCO3-，CO32- Na+，K+； 溶解物质溶解物

2、质生物生成物：生物生成物：NH4+，NO3-，NO2-，HPO42-天然天然 H2PO4-，PO4，Fe+2，Fe+3水中水中 微量元素：微量元素：Br-,I-，F-，Ni,Ti,V,Au,Ba,Rn物质物质 胶体物质胶体物质 无机胶体：无机胶体：SiO2，Fe(OH)3，Al(OH)3(1-100nm ) 有机胶体：腐殖质胶体有机胶体：腐殖质胶体 细菌；细菌；藻类及原生动物藻类及原生动物 悬浮物质悬浮物质 泥土、黏土泥土、黏土 其他不溶解物质其他不溶解物质 二、水体的污染物、水体的污染物 无机无毒物无机无毒物 颗粒状无机物：泥沙，尘土，渣； 酸、碱、无机盐： pH在6-9； 植物营养物：N，

3、P 无机物毒物无机物毒物非金属有毒物非金属有毒物，主要有CN-，As，Se ，F，S 重金属毒性物重金属毒性物 如Hg，Cd，Cr，Pb等，在离子状态时毒性最大，人服0.1-10mg即死；0.0001-0.001mg时严重中毒； 不能被微生物降解； 易被生物聚集，通过食物链进入人体； 易在水体在中迁移，在土中积累，故含重金属的水不能灌溉； 有机无毒物（碳水化合物有机无毒物（碳水化合物脂肪，蛋白质脂肪，蛋白质)有机成分极多，但都有降解时耗氧的共性，导致水生生物缺氧致死，故用耗氧量表示它们对水体的污染： 化学需氧量，化学需氧量，COD 以氧化剂如高锰酸钾来氧化水中有机污染物时的耗氧量，mg/l。

4、生物化学需氧量生物化学需氧量,BOD 在人工控制的条件下，水样中的有机物在微生物的作用下分解，在一定的时间内消耗溶解氧的数量，mg /l；有机有毒物有机有毒物 酚类（苯环带一个羟基）酚类（苯环带一个羟基）： 溶解于水，毒性大，能使蛋白质变质和沉淀，当水中的浓度达0.1和0.2mg/l时，水中鱼的肉有酚味。 有机农药有机农药(杀虫剂、除草剂、杀菌剂)目前大部分为有机磷，有机硫农药；这些农药水溶性底，脂溶性高，易在人体内聚集， 多氯联苯多氯联苯同类有73种剧毒物，最毒为二恶英 多环芳烃多环芳烃（多环结构的C-H化合物）有20多种，其中7-8种有致癌作用。 其他污染物其他污染物 放射性废物放射性废物

5、 生物污染物生物污染物 城市生活废水、医院污水、食品厂废水排人水体，引起病源微生物污染，如各种细菌，病毒； 感官污染物感官污染物色、嗅、味、泡沫、恶臭 三三、污染物在水中的迁移和转化、污染物在水中的迁移和转化 类型类型推流迁移推流迁移：污染物在水流的作用下的迁移作用，但仅仅是改变了污染物的位置；分子的随机运动引起的分散作用 分子扩散分子扩散湍流扩散 弥散作用 横断面上的流速不均引起的衰减和转化衰减和转化 污染物在水中的转化污染物在水中的转化 需氧有机物的转化需氧有机物的转化 碳水化合物碳水化合物 （各种植物性食物， 如粮食、地瓜、土豆）脂肪脂肪蛋白质蛋白质经微生物的降解作用，变成简单的无机物（

6、二氧化碳和水）和能量，由此消除了污染。 植物营养物的转化植物营养物的转化 （N，P等）等）来源：来源：施肥、农业生产废弃物，禽、畜饲养的废水，生活污水和工业废水等。 含含N有机物的转化有机物的转化含N有机物的元素有N，P，S ，C，H，O；其中包括蛋白质，氨基酸，尿素，胺类蛋白质，氨基酸，尿素，胺类 等；无机氮有NH3-N，NO2N，NO3N等，一个10万只鸡的养鸡场，日产生鸡粪5吨；一个400头牛的养牛场，日产14吨固体肥料，4.5吨液体肥料；这些都是N，P类污染物。含氮、磷的蛋白质由多种氨基酸构成，*含氮的蛋白质降解后生成CO2、H2O和和醛、醇、酮；醛、醇、酮；*含磷的化合物：无机磷磷酸

7、盐有机磷葡萄糖-6-磷酸2-磷酸-甘油能溶解于水中的磷和Ca、Fe、Al的离子生成难溶性的沉淀物进入水中的底泥。 N、P对水体富营养化的影响对水体富营养化的影响当N、P增加且N/P达到12-13时，藻类疯长，有机物的蓄积量大大增加，细菌类微生物繁殖迅猛，水体中的含氧量急剧降低。水体污染腐化。此则富富营养化营养化也。富营养化时水中氧的饱和度为小于水中氧的饱和度为小于10%；贫营养化时贫营养化时大于大于80%。富营养化的标志富营养化的标志：湖底为泥；鱼类为鲤鱼，湖底为泥；鱼类为鲤鱼，鲢鱼，草鱼；水浊温高。鲢鱼，草鱼；水浊温高。贫营养化的标志贫营养化的标志：湖底为石头；鱼类为鲑鱼；：湖底为石头；鱼类

8、为鲑鱼；水清温低。水清温低。 石油类污染物的迁移转化石油类污染物的迁移转化组成组成：90%是各种烃的复杂化合物，其元素为C，H，O，S，N；其中C为84-86%；H为12-14%；S、O、N 占1-3%。迁移转化过程迁移转化过程 重金属的迁移转化重金属的迁移转化凡密度大于5000kg/m3、原子序数大于20的元素叫重金属；污染环境的重金属主要是Hg，Cr,，Cd，Pb,，As；而另一些为微量元素，如Cu，Zn，Co，Ni，Fe，Mn，V在人体中不允许超量。 B、重金属在水体中的迁移转化（、重金属在水体中的迁移转化（1） 水解、络合、沉淀水解、络合、沉淀 机械迁移机械迁移 氧化还原作用氧化还原作

9、用 水上部是强烈的氧化环境；底部是还原环境；使重金属产生氧化-还原反应。 B、重金属在水体中的迁移转化（、重金属在水体中的迁移转化（2） 胶体化学效应胶体化学效应 无机胶体吸附无机胶体吸附：石英、黏土微粒，铁、锰氢氧化物的悬浮物和底泥能产生对重金属的吸附。 有机胶体吸附有机胶体吸附：腐殖质的聱合作用和离子交换作用，无机和有机粒子的聚合体的吸附作用使重金属转移到悬浮物和底泥中。 8.3、水体的污染及防治、水体的污染及防治1、水体污染源、水体污染源 岩石的风化和水解 火山喷发 天然污染源天然污染源 水流冲蚀地表 大气的降尘和降水的淋洗 生物在地球化学循环中释放的物质 人为污染源人为污染源 点源工业

10、废水、生活污水 面源农田灌溉水等 2、污水的处理技术、污水的处理技术 2001年11月世界最大的污水处理厂商、法国老板预测中国废水处理的商机，4000亿元/年 物理法物理法 （对象为悬浮液） 筛滤法筛滤法 格筛，表面过滤，深层过滤 重力沉降法重力沉降法 沉淀池，隔油池，浓缩池 离心法离心法 化学法化学法 中和法中和法（除去酸、碱物质）标准值为 pH 为为6-9； 化学沉淀法化学沉淀法多用于去除废水中的Hg，Ni，Cr，Pb，Zn 等,有硫化物沉淀法；氢氧化物沉淀法；碳酸盐沉淀法 氧化还原法氧化还原法氧化剂有空气、漂白粉、液氯、氯气等 还原剂有铁屑、硫酸亚铁 等 电解法电解法 混凝法混凝法 物理化学法物理化学法 气浮法 吸附法（如活性炭吸附） 离子交换法 萃取法 膜分离法 生物化学法生物化学法原理原理：微生物以水中的有机物为营养原料，分解有机物产生的能量中有一部分形成自身的细胞质，促进微生物的繁殖。好氧生物法好氧生物法原理原理：有机物O2 好氧微生物 CO2+H2O+能量工艺工艺：活性污泥法活性污泥法生活污水重力沉降去除悬浮物曝气降解去除有机物沉降分离净化水生物膜法生物膜法使滤料表面挂上微生物，增加水中有机物和微生物接触的机会。 厌氧生物分解厌氧生物分解机理机理：有机物产酸菌小分子有机物（有机酸和醇类）CO2+H2S+NH3 有机酸甲烷菌 CH4+CO2+能量同时生