科学技术与环境健康123

科学技术与环境健康一、环境相关概念1、社会环境(socialenvironment)：人类的社会制度及其与之对应的政、经、法、宗、艺、哲、文、卫等机构的总和。2、原生环境（primaryenvironment）是指天然形成的，未受或少受人为因素影响的环境。3、次生环境（secondaryenvironment)是指在人为活动影响下形成的环境。4、环境问题：一类是原生环境问题；二类是次生环境问题。三类是社会环境问题。5、环境因素按其属性可分为生物性、化学性、物理性和社会心理因素。•生物因素（Biologicalfactor）•化学因素（Chemicalfactor）•物理因素（Physicalfactor）•社会心理因素(Socialpsychologicalfactor)绪论：十大环境问题：气候变暖臭氧层的耗损与破坏酸雨蔓延生物多样性减少森林锐减土地荒漠化资源短缺大气污染水体污染固体废弃物成灾气候变暖是指因温室效应（greenhouseeffect）导致全球年平均温度升高、气候变化、海平面上升(70-140cm/1.5～4.5℃)、生态环境因而发生变化的现象。温室气体：二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O）、氯氟碳化合物（CFC）、四氯化碳（CCl4）、一氧化碳（CO）等。温室气体可以吸收地表长波辐射，使大气变暖，作用与“温室”相似。若无温室效应则地表平均气温应该是-18摄氏度而不是现在的15摄氏度。二、臭氧层破坏臭氧:经紫外线照射大气层后分离的氧原子与氧分子反应生成的化合物。臭氧层：大多分布在离地20-50千米的高空，形成了厚度约为3毫米的臭氧集中层。危害：大量的紫外线直接辐射地面，导致人类皮肤癌、白内障发病率增高，并抑制人体免疫系统功能；农作物受害减产，影响粮食生产和食品供应；破坏海洋生态系统的食物链，导致生态平衡破坏。三、酸雨漫延酸雨是pH值小于5.6的从空中云雾降落到地面的液态水(雨)和固态水(雪、霰、雹)。全世界有三大著名的酸雨区：北美的五大湖地区，北欧，华南。原因：能源使用过程中排放出来的二氧化硫和氮氧化物等气体是主因。反应式：SO2+OH·→HOSO2·HOSO2·+O2→HO2·+SO3SO3(g)+H2O(l)→H2SO4NO2+OH·→HNO3四、生物多样性减少生物多样性是指某一区域内遗传基因的品系、物种和生态系统多样性的总和。濒临灭绝:1/8的植物；l/4的哺乳动物；l/9的鸟类；l/5的爬行动物；l/4的两栖动物；l/3的鱼类。五、森林锐减至2012年，热带森林每年消失13万平方公里；地球表面覆盖的原始森林80％遭到破坏。森林锐减，造成水土流失等严重生态危机。六、土地荒漠化过度放牧、采矿、修路等人类活动，破坏了地表植被，大面积草地退化，是造成土地荒漠化的主因。目前，中国的荒漠化土地面积为262多万km2，相当于l0个广东省，而且每年还以3000多km2的速度在扩大。七、资源短缺全球面临能源、森林资源、水资源、矿产资源短缺。目前全球有约1／3的人口已受到缺水的威胁，2000年缺水人口增加到1／2以上。我国人均水资源占有量仅为世界人均占有量的1／4，加上水资源在时间和空间上分布的不均匀性，水资源短缺的矛盾十分突出。八、水体污染我国七大水系的水源只有不到30％能满足饮用水水源的水质标准。九、空气污染空气污染（大气污染）通常系指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象。光化学烟雾污染是指汽车、工厂等污染源排入空气的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物在阳光作用下会发生光化学反应生成二次污染物，由一次和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象，称为光化学污染。空气中的主要污染物有悬浮颗粒物、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等。十、固体废弃物成灾固体废弃物是指人类在生产、消费、生活和其他活动中产生的固态、半固态废弃物质（国外的定义则更加广泛，动物活动产生的废弃物也属于此类），通俗地说，就是“垃圾”。包括：矿业固体废弃物，工业固体废弃物，城市垃圾、农业废弃物和放射性固体废物。环境健康危机：健康的概念：是指身体上、精神上和社会适应上的完好状态而不仅仅指没有疾病或虚弱。环境暴露(exposome)StephenRappaportofUCBerkley：“环境暴露是指在不同环境条件下个人所遭遇的灾害，与基因因素无关。”。它包括生存压力、饮食习惯、生活方式、营养及医疗用药和疾病感染等。环境暴露的变化贯穿我们整个人生(如身体、饮食和生活方式)的变化。人类与环境的关系人类和环境的关系是对立统一的复杂关系即互相联系、互相制约和互相作用的辨证统一关系。主要表现在三个方面：•物质的统一性人类通过新陈代谢与环境不断进行着物质与能量转换，实现了人和环境的物质统一。•人体对环境的适应性长期适应：进化；短期适应：进入黑暗环境后瞳孔的变化•人与环境的相互作用人类改造环境：适合人类生存、繁衍、发展环境影响人类：结构、功能改变，适应环境变化关于环境健康危机的十个事实：通过使我们的环境更加健康，全世界每年可预防1300万人死亡。2、在5岁以下儿童中，有三分之一的疾病是由不安全水和空气污染等环境因素造成的。3、通过预防不安全水和空气污染等环境风险，每年可拯救400万五岁以下儿童的生命。4、在发展中国家，主要由环境造成的疾病为腹泻病、下呼吸道感染、非故意伤害和疟疾。5、好的环境管理可预防40%由疟疾造成的死亡、41%由下呼吸道感染造成的死亡和94%由腹泻病造成的死亡6、在最不发达国家，三分之一的死亡和疾病是环境原因造成的直接后果。7、在发达国家，更健康的环境可显著降低癌症、心血管疾病、哮喘、下呼吸道感染、肌肉骨骼疾病、道路交通伤害、中毒和溺死的发生率。8、在《世界卫生报告》列出的102类疾病和伤害中，环境因素影响其中85类。9、通过极有针对性的干预措施，例如促进安全的家庭水储存、更好的卫生措施以及使用更清洁和更安全的燃料，可以预防大多数的死亡、疾病和残疾。10、可以使环境更加健康的其它干预措施包括：提高建筑物的安全性；促进在家中以及在工作场所安全审慎地使用和管理有毒物质；以及更好地管理水资源。环境污染对健康的影响环境污染（environmentalpollution）：由于人为或自然的原因，环境质量恶化，造成环境质量恶化，破坏生态平衡，对人类健康造成直接或间接的危害。公害（publicnuisance）：严重的环境污染叫做环境破坏或称之为公害。公害病（publicnuisancedisease）：因严重的环境污染而引起的区域性疾病称为“公害病”。污染物分析技术技术进步与PM2.5环境修复技术健康诊断技术科学技术控制大气污染：政策调整能源结构和控制汽车尾气•化学技术：给排放源戴上口罩。如汽车尾气、燃煤锅炉、金属冶炼等烟气口安装介电电泳装置进行化学电离•物理技术：通过物理过滤、吸附可以去除部分污染物•生物技术：仿生科技？•新材料技术：传统活性碳材料（N95），新纳米材料可提高污染物去除效率新型生物技术在大气污染治理中的应用？

第二章大气污染与环境健康一、大气污染类型以及成因影响空气质量的因素：风速越大、mixingheights、烟雾浓度越低风向控制烟雾的方向逆温层（inversionlayer逆温层(inversionlayer)在对流层中，温度随高度的增加而减少。当

逆温层形成以后，情况刚好相反。）阻止污染物逃离出逆流层，如果逆流层降低，则污染物（mixingdepth）会减少。——（temperatureprofile

温度断面图

）地势的作用（topography）：山阻止了烟雾的水平horizontal运输，或者改变了其传递方向。除非风足够大将其吹过山脉。一次污染排放后会产生二次污染，在污染物的下风向会发现浓度更高的二次污染物。二、大气污染的定义如果大气中的物质达到一定浓度，并持续足够的时间，以致对公众健康、动物、植物、材料、大气特性或环境美学产生可测量的不利影响，这就是大气污染。大气污染通常是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境污染的现象。大气污染包括一次污染物，如二氧化硫、一氧化氮、一氧化碳、颗粒物，以及二次污染物如硫酸盐气溶胶、硝酸盐气溶胶、光化学氧化剂、自由基等。三、大气污染的来源自然过程：举了沙尘暴的例子。工业排放农业废弃物燃烧交通人类活动…四、大气污染类型-性质•煤炭型：代表性污染物是由煤炭燃烧时放出的烟气、粉尘、二氧化硫等构成的一次污染物，以及由这些污染物发生化学反应而产生的硫酸、硫酸盐类气溶胶等二次污染物。造成这类污染的污染源主要是工业企业烟气排放物，其次是家庭炉灶等取暖设备的烟气排放。•石油型：主要污染物来自汽车排放、石油治炼及石油化工厂的排放，其主要包括二氧化碳、烯烃、链烷、醇、碳基等碳氢化合物，以及它们在大气中形成的臭氧，各种自由基及其反应生产的一系列中间产物与最终产物。•混合型：包括以煤炭为燃料的污染源排放的污染物，以及从各类工厂企业排出的各种化学物质等。在混合型工业城市，如日本的横滨、川崎等地所发生的污染事件，就属于该污染类型。•特殊型：这类污染是指由工厂排出特有的污染物，而造成的污染常限于局部范围之内。例如，生产磷肥造成的氟污染，氯碱工厂周围形成的氯气污染等。大气污染物：一次大气污染物：Pollutantsreleaseddirectlyintotheatmosphereintheirunmodifiedformsandinsufficientquantitiestoposeahealthrisk二次大气污染物：•Secondaryairpollutantsarecompoundsthatresultsfromtheinteractionofvariousprimaryairpollutants.•Photochemicalsmogisamixtureofpollutantsresultingfromtheinteraction交互ofnitrogenoxides（氮氧化物）andhydrocarbons（碳氢化合物）withultravioletlight.紫外线•Thetwomostdestructivecomponentsofphotochemicalsmogareozone(O3)andPeroxyacetylnitrates(过氧乙酰硝酸酯)大气污染的次生问题臭氧破坏气候变暖酸雨雾霾光化学烟雾污染雾霾二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物与雾结合生成雾霾雾霾的环境及健康危害1.影响公路、铁路、航空、航运安全，影响供电系统运行，危害农作物生长；2.空气中往往会带有细菌和病毒，易导致传染病扩散和多种疾病发生；3.加剧二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等物质的毒性，严重威胁健康与生命安全。PM2.5particulatematter:指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物，也称细颗粒物。PM2.5!PM2.5的健康危害：呼吸道疾病、头发著名的大气污染的例子马斯河谷事件：1930年12月1日-5日，比利时马斯河谷的气温发生逆转，工厂排出的有害气体和煤烟粉尘，在近地大气层中积聚。这次事件主要是由于几种有害气体和煤烟粉尘污染的综合作用所致，当时大气中的二氧化硫浓度高达25-100mg/m3。(现国家标准小时平均0.7mg/m3。多诺拉事件：1948年10月26日-31日，美国宾夕法尼亚州的多诺拉小镇，大部分地区持续有雾，全镇43%的人口相继发病，17人死亡。这次事件是由二氧化硫与金属元素、金属化合物相互作用所致，当时大气中二氧化硫浓度高达2.0ppm，并发现有尘粒。伦敦烟雾事件：1952年12月5－8日洛杉矾光化学烟雾事件：1936年在洛杉矶四日事件：1961年，日本四日市哮喘大流行，原因就是大气污染，居民长期吸入含有二氧化硫、铅等物质的混合气体，引发了哮喘病。印度帕博尔毒气泄漏事件：1984年12月3日重庆川东北“井喷事件：2003年12月23日22时延边一氧化碳中毒事件：2006年2月13日开始光化学烟雾：碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯等二次污染物，一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染。光化学烟雾的成分非常复杂，臭氧和丙烯醛、甲醛等二次污染物对动物、植物和材料有害。光化学烟雾会引起人眼睛和粘膜刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、肺功能异常等。光化学烟雾的形成及其浓度，除直接决定于汽车排气中污染物的数量和浓度以外，还受太阳辐射强度、气象以及地理等条件的影响。光化学烟雾主要发生在阳光强烈的夏、秋季节。环境危害降低大气的能见度。光化学烟雾的重要特征之一是使大气的能见度降低，视程缩短。这主要是由于污染物质在大气中形成的光化学烟雾气溶胶所引起的。这种气溶胶颗粒大小一般多在0.3-1.0μm范围内。由于这样大小的颗粒实际上不易因重力作用而沉降，能较长时间悬浮于空气中，长距离迁移；它们与视觉能力的光波波长相一致，且能散射太阳光，从而明显地降低了大气的能见度。因而妨害了汽车与飞机等交通工具的安全运行，导致交通事故增多。对人体健康的影响光化学烟雾明显的危害是对人眼睛的刺激作用。在美国加利福尼亚州，由于光化学烟雾的作用，曾使该州3/4的人发生红眼病。日本东京1970年发生光化学烟雾时期，有2万人患了红眼病。光化学烟雾对鼻、咽喉、气管和肺等呼吸器官也有明显的刺激作用，并会导致头痛，使呼吸道疾病恶化。对老人、儿童及病弱者尤为严重。在1952年洛杉矶的光化学烟雾事件中，于两天内使65岁以上的老人死亡400余人。致癌作用：氧乙酰硝酸酯(PAN)和过氧苯酰硝酸酯(PBN)具致癌作用。对植物的危害在美国，光化学烟雾影响农作物减产曾遍及27个州。加利福尼亚州1959年由光化学烟雾引起的农作物减产损失达800万美元。光化学烟雾导致洛杉矶市片树林枯死，葡萄减产60%以上，柑桔也严重减产。对光化学烟雾敏感的植物包括许多农作物(棉花、烟草、甜菜、莴苣、蕃茄和菠菜等)，以及某些饲料作物，观赏植物(如菊花、蔷薇、兰花和牵牛花等)和多种树木。物理危害光化学烟雾会促成酸雨形成，造成橡胶制品老化、脆裂，使染料褪色，建筑物和机器受腐蚀，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等。

臭氧层破坏与生态危机臭氧(O3)是氧气(O2)的同素异形体，在常温下，它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。臭氧是一种强氧化剂，可用于净化空气、饮用水，杀菌，处理工业废物和作为漂白剂。在一些游泳池以臭氧取代氯做為消毒用途。臭氧主要存在于距地球表面20公里的同温层下部的臭氧层中，含量约50ppm。它吸收对人体有害的短波紫外线，防止其到达地球。臭氧层是指大气层的平流层中臭氧浓度相对较高的部分，主要作用是吸收短波紫外线。紫外线伤害•Skincancer•Eyedamage•Immunesystemdamage•Reductioninphytoplankton浮游植物•DamagetotheDNAinvariouslife-formsthishasbeenasobservedinAntarcticice-fishthatlackpigmentstoshieldthemfromtheultra-violetlight(they'veneverneededthembefore)•Possiblyotherthingstoothatwedon'tknowaboutatthemoment在平流层内，强烈的紫外线照射使CFCs（氟利昂）和Halons（含溴化合物）分子发生解离，释放出高活性的原子态的氯和溴，氯和溴原子也是自由基。氯原子自由基和溴原子自由基就是破坏臭氧层的主要物质，它们对臭氧的破坏是以催化的方式进行的：Cl+O3→ClO+O2ClO+O→Cl+O2危害：AirpollutionEcosystempollutionDegradesbuildingmaterialsFoodsupplyEco-healthGreenHouseEffect……AirpollutionFormingphotochemicalsmogEcosystempollution：AquaticEcosystems水生生态系统Phytoplankton浮游植物UV-B可以穿透水层30米通过增加UV紫外线的曝射：减少光合作用photosynthesis、损坏DNAAltersnitrogenmetabolism改变氮代谢Inhibitsmobility抑制流动性Bacterioplankton浮游细菌作用：吸收水中的溶解有机碳并还原到环境中收到UVB时，会被抑制生长，影响碳固定与氮固定的机制有效的策略：Pigmentation–absorbmorethan90%ofUV-BbeforeitpenetratestothegeneticmaterialFormexternalfilamentswhichprotectthemfromexcessUV-BPlantsExperimentsweredonetodetermineifincreasedUV-Bisathreattoterrestrialvegetation:HighUV-BexposuredoesinducesomeinhibitionofphotosynthesisAmphibians两栖类动物Habitatdestruction–Disease–Parasites–Introductionofexoticspecies–EnvironmentalcontaminantsandotheraspectsofglobalclimatechangeUV-BradiationisstillhighonthelistforthedeclineinamphibiansseenaroundtheworldAffectsgrowthanddevelopmentinlarvae•Causes–Changesinbehavior–Deformities–Makeamphibiansmorevulnerabletodiseaseanddeath–Inadults,causesretinaldamageandblindnessFoodsupplyEco-healthUVB破坏DNAHumanhealthOverExposureIncreaseriskofnon-melanomaandmalignantmelanomaskincancerHigherrisksofmalignantmelanomafromseveresunburns–especiallyinchildhood•Riskofmalignantmelanomahasincreased10%•Riskofnonmalignantmelanomahasincreased26%Suppressimmunesystem–Accelerateagingofskinduehighexposure–Causeanoutbreakofrashinfairskinnedpeopleduetophotoallergy–canbesevereIncreasestheriskofcataracts–Inducestypeofproteinthatprovokescleaving(splitting)inthelens–Leadingcauseofblindness–Theprevalenceofcataractafterage30isdoublingeachdecade•Causespterygium–Awedge-shapedgrowthoverthecentralcornea保护防止紫外线：戴眼镜、帽子温室效应:大气由氮、氧及一些微量气体组成。太阳辐射进入地球时,几乎可以完全穿透大气层，地球也放出长波辐射，但地球的长波辐射却会遭到大气层中某些微量气体的选择吸收。这些微量气体选择吸收了地球的辐射能后，有都分会再反射回到地球，因而使得大气保存了部分辐射能，于是造成地球的温度比其辐射平衡时的温度高，大气中因为有这些微量气体选择吸收了地球的长波辐射，并能够保存部分辐射能，因而可以使地球温度升高，我们称这种作用为大气的温室效应(atmosphericgreenhouseeffect)。会吸收地球长波辐射气体被称为温室气体。当燃烧固体废弃物、化石燃料(石油、天然气、煤等)、木材与木制品时，二氧化碳即被排放至大气中；生产与运输煤、天然气与石油过程中会排放甲烷，垃圾掩埋场有机物以及畜牧业粪便分解时也会排放甲烷；农业与工业活动，以及燃烧固体废弃物与化石燃料则会导致氧化亚氮的排放。当燃烧固体废弃物、化石燃料(石油、天然气、煤等)、木材与木制品时，二氧化碳即被排放至大气中；生产与运输煤、天然气与石油过程中会排放甲烷，垃圾掩埋场有机物以及畜牧业粪便分解时也会排放甲烷；农业与工业活动，以及燃烧固体废弃物与化石燃料则会导致氧化亚氮的排放。HCFCs为含氯氟氰

大气监测技术以及大气修复技术气溶胶状态污染物气体状态污染物气溶胶系指沉降速度可以忽略的小固体粒子、液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体系。粉尘、烟、飞灰气体状态污染物是以分子状态存在的污染物。分为以SO2为主含硫化合物、一氧化氮和二氧化氮为主的含氮化合物、碳氧化物有机化合物及卤素化合物大气污染监测系统•采样装置•监测仪器•数据传输系统•数据处理系统大气污染监测指标SO2无色，易溶于水，有刺激性气味。味阈值是0.3ppm,达30-40ppm时，人呼吸困难。常用测定方法：溶液电导率法紫外荧光法红外线吸收法库化滴定法火焰光度检测法氮氧化物一氧化氮无色无臭微溶于水，在大气中易被氧化成棕红色有刺激性臭味的二氧化氮气体。盐酸萘乙二胺分光光度法化学发光法恒电流库仑滴定法一氧化碳一氧化碳无色无味有毒气体。燃烧时呈淡蓝色火焰非分散红外吸收法气相色谱法定电位电解法间接冷原子吸收法大气污染监测指标总烃含甲烷的总烃(THC)，不含甲烷的非甲烷烃(NMHC)。常用测定方法：气相色谱法光电离检测法飘尘粒径小于10微米的颗粒物。常用测定方法：重量法压电晶体振荡法射线吸收法光散射法气态污染物控制技术•气体扩散•气体吸收•气体吸附•气体净化催化化学吸收的优点•溶质进入溶剂后因化学反应消耗掉，溶剂容纳的溶质量增多•液膜扩散阻力降低•填料表面的停滞层仍为有效湿表面喷淋塔、填料塔、道尔顿型、喷射鼓泡塔气体吸附用多孔固体吸附剂将气体（或液体）混合物中的组分浓集于固体表面吸附质－被吸附物质吸附剂－附着吸附质的物质优点：效率高、可回收、设备简单缺点：吸附容量小、设备体积大物理吸附与化学吸附•同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附•若温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时，发生化学吸附吸附剂需具备的特性•内表面积大•具有选择性吸附作用•高机械强度、化学和热稳定性•吸附容量大•来源广泛，造价低廉•良好的再生性能气体吸附的影响因素吸附质性质、浓度临界直径－吸附质不易渗入的最大直径吸附质的分子量、沸点、饱和性吸附剂活性单位吸附剂吸附的吸附质的量静活性－吸附达到饱和时的吸附量动活性－未达到平衡时的吸附量

第三章水体污染水污染，即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征的改变，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。水体污染分类1.按污染原因分类2.按污染物种类分类3.按受纳水体分类4.按污染源分布特征分类水体污染原因分类1.工业2.农业3.畜牧业4.生活水体污染物种类分类1.有机污染物2.无机污染物受纳水体污染分类1.河流污染2.湖泊污染3.地下水污染1.点源污染点源污染是指有固定排放点的污染源，多为工业废水及城市生活污水，由排放口集中汇入江河湖泊等水体。2.面源污染面源污染(DiffusedPollution,DP)，也称非点源污染(Non-pointSourcePollution，NPS)，是指溶解和固体的污染物从非特定地点，在降水或融雪的冲刷作用下，通过径流过程而汇入受纳水体（包括河流、湖泊、水库和海湾等）并引起有机污染、水体富营养化或有毒有害等其他形式的污染。POPs的定义持久性有机污染物(Persistentorganicpollutants,POPs)是一系列在环境中长期残留和长距离迁移，具有脂溶性和生物蓄积性，对人类和野生动植物有高毒的含碳化合物。联合国环境规划署(UnitedNationsEnvironmentProgram,UNEP)国际公约中首批控制的三类12种POPs是艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、DDT、氯丹、六氯苯、灭蚁灵、毒杀芬、七氯、多氯联苯、二恶英和苯并呋喃。其中前9种属于有机氯农药。多氯联苯是精细化工产品，后2种是化学产品的衍生物杂质和含氯废物焚烧所产生的次生污染物。POPs对动、植物及人类的危害POPs可在一定条件下如光、微生物、物理化学等作用下而降解，但其污染与迁移的广泛性、多样性与严重性给POPs治理与消除带来很大的困难。人类无时无刻不在广泛接触到来自于工业和环境的微量有机污染物。因此，POPs对动物和人类的急、慢性毒作用和“三致”效应不容忽视。水体无机污染-氮磷…富营养化是指生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖，水体溶氧量下降，鱼类及其它生物大量死亡的现象。大量死亡的水生生物沉积到湖底，被微生物分解，消耗大量的溶解氧，使水体溶解氧含量急剧降低，水质恶化，以致影响到鱼类的生存，大大加速了水体的富营养化过程。水体出现富营养化现象时，由于浮游生物大量繁殖，往往使水体呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等，这种现象在江河湖泊中叫水华(水花)，在海中叫赤潮。水俣病：水银点源污染工业废水1.废水中污染物浓度大2.废水成分复杂且不易净化3.带有颜色或异味4.废水水量和水质变化大生活废水：过量使用洗涤剂，洗衣粉造成。主要来自家庭、商业、学校、旅游服务业及其它城市公用设施，包括厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣机排水、沐浴排水等。生活污水中99.9%为水，固体物不到0.1%水质成分有日变化规律，含N/P高；产生恶质、腐臭等；不能直接农灌。城市径流污染面源污染农业面源：化肥、农药大量施用造成•污染面广、分散、难收集、难治理；•有机质、植物营养素、病原微生物、悬浮物及杂质从一类到五类污水分类依据：主要污染指标为高锰酸盐数、五日生化需氧量和氨氮Ⅰ类主要适用于源头水、国家自然保护区；•Ⅱ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产场、仔稚幼鱼的索饵场等；•Ⅲ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通到、水产养殖区等渔业水域及游泳区；•Ⅳ类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；•Ⅴ类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。工业污染结构性问题明显主要污染物集中在少数行业，造纸、化工、纺织等行业化学需氧量、氨氮排放量占全部工业排放量的比例非常大。历史重大水体污染事件日本水俣病事件痛痛病事件镉污染泰晤士河污染事件莱茵河伊利湖磷含量严重超标铜和铅等重金属的污水冲泄到多瑙河支流蒂萨河墨西哥湾石油泄漏1950年，日本海俣湾渔产量锐减。1952年，水俁居民发现跳舞猫，1953年发现自杀猫、神经狗。1956年小女孩田中静子双眼失明，全身性痉挛，不久死亡。后来，越来越多人口齿不清，走路摇晃，高声大叫。。。1956年8月日本学者发现水俣湾海水中有污染物，将这种怪病被称“水俁奇病”。此事造成水俣近海鱼类市场一落千丈，当地居民由于陷入贫困，反而大量食用有毒的鱼贝，使得灾情扩大。1959年，熊本大学医学部发表研究報告，指出水俁病原因为当地公司所排出的有机水銀污染海水造成。甲基汞具有脂溶性、原形蓄积和高神经毒3项特性。首先甲基汞进入胃与胃酸作用，产生氯化甲基汞，经肠道几乎全部吸收进入血液；然后在红细胞内与血红蛋白中的巯基结合，随血液输送到各器官。氯化甲基汞能顺利通过血脑屏障进入脑细胞，还能透过胎盘，进入胎儿脑中。脑细胞富含类脂质，而脂溶性的甲基汞对类脂质具有很高的亲和力。所以很容易蓄积在脑细胞内。甲基汞分子结构CH3-Hg-Cl中的C-Hg键结合得很牢固，不易断开，在细胞中呈原形蓄积，以整个分子损害脑细胞，这种损害的表现具有进行性和不可恢复性。重金属污染实例-铅中毒重金属污染实例-铅中毒常年饮用铅含量过高的水时，人经常神经衰弱、头痛、头晕、情绪不稳定、失眠、记忆衰退，损伤泌尿系统，影响婴儿智力发育，还会蓄积在骨骼中。自来水管道所用的钢材中含有铅，夜间自来水停止使用，水在其中积存10多个小时，清早打开水龙头时水中铅含量最高在天然水体中只要有微量重金属即可产生毒性效应。一般重金属产生毒性的范围在1-10mg/L之间，毒性强的金属如汞、镉等产生毒性的质量浓度范围在0.001-mg/L之间。海水石油泄漏——历史大事件1、11th-M/THavenTanker,1991Location:Genoa,ItalyGallons:42million2、10th-OdysseyOilSpill,1988Location:700nauticalmilesoffthecoastofNovaScotia,CanadaGallons:43million3、9th-AmocoCadiz,1978Location:OffOffSaldanhaBay,SouthAfrica4、7th-ABTSummer,1991Location:OffthecoastofAngolaGallons:80million5、6th-NowruzOilField,1983Location:PersianGulfGallons:80million6、5th-FerganaValley,1992Location:UzbekistanGallons:87.7million7、4th-AtlanticEmpress,1979Location:TrinidadandTobago,WestIndiesGallons:88.3million8、3rd-Ixtoc1OilWell,1979Location:BayofCampeche,MexicoGallons:140million9、2-DeepwaterHorizon,2010Location:GulfofMexicoGallons:206million10、1st-GulfWar,1991Location:KuwaitGallons:240to336millionImpactofoilonorganismsBirdsandfurredmammalsLossofinsulating独立的properties财产Ingestion摄取oftoxic中毒substances(e.g.whengrooming)Inhalation吸入oftoxicvolatile挥发的hydrocarbonsMarine海上的mammalsSkinirritation刺激Clogging阻碍ofbaleen鲸须plate水体的污染检测一般指标：水温、电导、氧化还原电位、溶解氧、浊度、悬浮物等。②水质的污染度指标：BOD、COD、TOC、等。③水质的污染成分：金属离子、氰化物、酚、农药等。④水质的生物指标：大肠杆菌、细菌总数等。1、pH水溶液之酸碱度由其氢离子浓度[H+]決定，[H+]越高，酸性越強。酸碱度一般以氢离子浓度指数(pH值)表示pH=-log[H+]或pH=-logaH+。25℃純水，解离常数Kw=[H+][OH-]=10-14，此时pH=-log[10-7]=7，溶液pH值<7呈酸性，反之pH值>7呈碱性。纯水之解离常数随温度升高而增加，故理论上不同温度下中性水之pH值也有所差异，大于25℃時小于7，小于25℃時大于7。pH值在水质上之意义水体之pH值o为其是否适于生物生长或遭受污染程度之重要水质参数。自然水体之pH值多在中性范围，當废水排入时其pH值可能产生明显的变化。pH值除了与水中生物的生长有关外，也影响物质的沉淀与溶解，故在防蚀、用水及废水处理中，pH值之测定及控制均扮演重要之角色。2、生化需氧量（BOD）是指在有溶解氧的条件下，好氧微生物在分解水中的有机物的生物化学氧化过程中所消耗的溶解氧量。测定方法•五天培养法•检压法•库仑法•微生物电极法化学需氧量(COD)是指水样在一定的条件下，氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量，以氧的mg/l表示。测定方法•重铬酸钾法•酸性高锰酸钾法4、TOC是以碳的含量表示水中有机物质总量的一项综合项指标，单位为mgC/L。测定原理：将一定量水样注入高温炉内的石英管，在900－950℃温度下，以铂和三氧化二铬为催化剂，有机物燃烧裂解转化为二氧化碳，然后用红外线气体分析仪测定CO2含量，从而确定水样中碳的含量。5、镉测量镉的方法有吸收光光度法、双硫腙分光光度法、阳极溶出伏安法和示波极谱法。6、汞测定方法•冷原子吸收法•冷原子荧光法•双硫腙分光光度法7、铅铅的主要污染源是蓄电池、冶炼、五金、机械、涂料和电镀工业等部门的排放废水。测定水体中铅的方法与测定镉的方法相同。广泛采用原子吸收分光光度法和双硫腙分光光度法，也可以用阳极溶出伏安法和示波极谱法。8、铬铬的工业污染源主要来自铝矿石加工、金属表面处理、皮革鞣制、印染。照相材料等行业的废水。水中铬的测定方法主要有二本碳酸二肼分光光度法、原子吸收分光光度法、硫酸亚铁铵滴定法等。9、氰化物氰化物包括简单氰化物、络合氰化物和有机氰化物（腈）。测量方法•硝酸银滴定法•分光光度法a.异烟酸－吡唑啉酮分光光度法b.吡啶－巴比妥酸分光光度法10、矿物油水中的矿物油来自工业废水和生活污水。测定矿物油的方法有重量法、非色散红外法、紫外分光光度法、荧光法、比浊法等。11、生物毒性生物毒性(污染)测定仪是基于毒性物质对特殊的发光细菌的发光度的阻滞作用而设计的，它通过测定发光细菌发光度的变化，量度被测环境样品中由重金属和其它有机污染物所造成的急性生物毒性。经过近二十年的不断开发，已经在环境科学、微生物学、免疫学、细菌学、生物化学和临床检验等领域得到广泛应用。

水污染修复技术地表水修复河流湖泊水库污染修复•物理修复技术•化学修复技术•生物修复技术•生态修复技术物理修复是经过简单预处理的污水，在湿地系统中通过物理沉淀、过滤、吸附作用进一步除去可沉淀的固体、胶体、BOD5、氮、磷、重金属、细菌、病毒及难以溶解的有机物质。如疏挖底泥、机械除藻、引水充於等。物理方法操作简单，造价低，但往往治标不治本。冲刷/稀释采取引水冲污稀释污染水体，增加流域水资量，加快污染水体流动，加强水体自净能力。水体流动性的加强对沉积物-水体界面物质交换也有一定影响，增加河流下层溶解氧含量，对底泥污染物释放产生一定的抑制作用，有助于水体生态系统的恢复。污染水体接纳大量的有机污染物后，有机物大量分解造成水体溶解氧浓度急剧降低，甚至出现厌氧状态，导致溶解盐释放以及臭味气体产生。通过人工曝气，可使水体底层溶解氧得以恢复，水体中溶解铁、锰、硫化氢、二氧化碳、氨氮以及气体还原组分浓度大为降低，改善水生生物的生存环境。同时，可有效限制底层水体中磷的活化和向上扩散，限制浮游藻类的生产力。机械除藻收获水体中的藻类，可在短时间内快速有效的去除藻类及藻华。在某些特定环境，利用自然动力收货藻类可有效的减轻富营养化的危害。机械除藻在过去人工打捞藻类的基础上发展了臭氧/超声波除藻技术，此技术利用超声波的作用使藻类的细胞破裂，打破藻细胞内的气囊，使其失去浮动能力而沉淀。底泥疏浚可降低水体的内源污染负荷量和底泥污染物重新释放的风险。对于沉积物中的重金属和持久性有毒有机污染物而言，只能通过环境疏浚方法从湖泊中去除。南明河、苏州河的治理均用到此技术。物理修复-物理修复-地下水修复海水修复化学修复基于纳米材料的光催化特性，纳米材料应对水华和赤潮藻具有杀伤能力。纳米材料具有在光照（尤其是紫外光）下可以产生羟基自由基及强还原能力的特性，对藻细胞内的脂类、蛋白等生物大分子产生氧化作用，从而破坏其生物学功能最终导致细胞死亡。因此被认为在消毒杀菌、空气净化、污水处理、海洋原油污染清除、自清洁材料等方面具有很好的应用前景，并已得到广泛的研究。化学沉淀通过向水体投加铁盐或铝盐，通过吸附或絮凝作用与水体中的无机磷酸盐产生化学沉淀，降低水体磷的浓度，控制水体的富营养化。同时，铝盐能够形成氢氧化铝沉淀，在沉积物表层形成“薄层”，可阻止沉积磷的释放。强化混凝法硅藻土是由天然形成的硅藻矿石加工而成，不含有毒化学物质。改性硅藻土处理湖水时，直接吸附、化学沉淀、脱稳絮凝、吸附架桥等作用同时存在，湖水净化的过程是这些过程共同作用的结果。较适用于开放性大型水体的脱磷和除浊。3、生物修复又称生物改良，其狭义定义为：是生物特别是微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控或自发进行的过程。按场地划分：原位生物修复和异位生物修复按污染物的主要特点划分：生物操纵法、植被群落恢复和生物除藻等。优点：可在原地被降解；修复时间较短；就地处理；操作简便，对周围环境干扰少；较少的修复经费；人类直接暴露在污染物下的机会减少；不产生二次污染，遗留问题少等。生物修复-生物操纵在1975年，Shapiro等提出了生物操纵理论后，在该理论的基础上，研究者又提出了经典生物操纵法和非经典生物操纵法。经典生物操纵法是指通过化学方法毒杀、捕捞或者放养肉食性鱼的方法，调节浮游动物群落结构和种群数量，促进食藻浮游动物的增长，特别是枝角类种群的发展，通过它们对藻类的摄食降低藻类生物量。经典生物操纵法适合富营养化程度较轻、以小型藻类为主的水域。生物修复-人工浮岛技术人工浮岛又称人工浮床、生态浮床、生态浮岛。利用表面积很大的植物根系在水中形成浓密的网，吸附水体中大量的悬浮物，并通过光合作用使其转化为植物的细胞成分，促进植物生长，最后通过收割浮岛植物和捕捞鱼虾减少水中的营养盐；另外通过遮挡阳光抑制藻类的光合作用，减少浮游植物的生长量，有效防止水华的产生，提高水体的透明度。特点：可移动式运行、无维护、使用寿命长、以低廉高效的太阳能为能源。包括植物修复和植物-微生物修复两方面。该技术以其治理富营养化水体的独特优点，既美化保护生态环境，又带来了一定的社会效益，且成本低，是一种极具发展潜力的技术。具有风动曝气、接触氧化、抑藻和提高水底光照强度等功能。生物除藻根本上解决富营养化问题，灭藻、祛味，降解含大量氮磷营养积累的底泥，彻底消除藻类产生的根源，达到修复水环境的目的。生物除藻剂是目前世界上最先进的生物修复除藻产品，包含活性微生物和相应的酶，对水生生物及人类等不产生危害及副作用，微生物迅速激活，与水中藻类竞争营养源，从而使藻类缺乏营养死亡，沉入水底，越来越多的微生物继续降解死亡藻类，直至消灭，使水体变清。生物修复-生物膜法用天然材料（如卵石）、合成材料（如纤维）为载体，在其表面形成一种特殊的生物膜，生物膜表面积大，可为微生物提供较大的附着表面，有利于加强对污染物的降解作用。生物修复-生物强化法是指用微生物或微生物菌群来降解水体中的有机物或有毒有害物质，如COD、BOD、有机氮或氨氮、石油类、挥发酚等，或使这些物质变成无毒的、无害的，如二氧化碳、氮气或水等，从而使水质得到改善，生态得到恢复或修复。另外，向污染水体投加水体净化促进液（即生物促生剂）也是一种生物修复技术，对于消除水体黑臭、增加水体溶解氧作用明显且迅速。稳定塘稳定塘旧称氧化塘或生物塘，是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。通常是将土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物来处理污水。主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。人工湿地是利用基质-微生物-植物这个复合生态系统，通过物理、化学和生物的三重共同作用来实现对污水的净化，这种湿地系统是在一定长宽比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合组成填料床，污染水可以在床体的填料缝隙中曲折地流动，或在床体表面流动。在床体的表面种植具有处理性能好、成活率高的水生植物（如芦苇等），形成一个独特的动植物生态环境，对污染水进行处理。显著特点：对有机污染物有较强的降解能力，出水质量好，可以结合景观设计，种植观赏植物改善风景区的水质状况。其造价和运行费远低于常规处理技术。1996年9月在奥地利维也纳召开的第四次国际研讨会,标志着人工湿地系统作为一种独具特色的新型废水处理技术正式进入水污染控制领域。清洁底泥吹填技术工艺流程：1、对工程区周边进行勘察，确定泥源；2、选用合适的疏挖设备按工程区基底修复设计的要求进行吹填施工；3、在基底修复满足设计要求的前提下实施水生植被种植等工程。作用：减少水深、改善底质性状、创造多样性地形，为水生植被恢复创造有利的生境条件。复合生态滤床是垂直流人工湿地的改进工艺，成功应用于城市河道、湖泊等水环境治理。滤床设置于景观水池一端，依池而建，其上种植菖蒲、风车草等景观植物。在滤床内填充具有吸氮聚磷等功能的填料，将水体中的氮、磷等营养物质吸附在多孔介质附近，被种植在多孔介质上的水生植物吸收利用，将氮、磷等营养物质去除。底部布设集水系统，水体从上向下通过滤料进入集水支管和主管，最后自流进入集水池。超声与改性粘土集成超声波作用：将藻类细胞壁和气囊破碎或破坏其生理功能使其死亡。集成技术：在去除藻类气囊而又不影响细胞活性的情况下进行絮凝，在提高除藻率的同时防止大量藻类突然性死亡，以减少二次污染。原位修复-生物曝气法包气带污染修复：包气带（Vadosezone）位于地球表面以下，潜水面以上的地质介质。一是向地下水层钻井注入空气，提供氧气，同时利用回收井，抽取地下水，进行循环，通过渗透，提供微生物需要的营养。二是利用曝气井和抽提井组合，在注入空气的同时，在另一侧，抽提蒸汽和空气，加快循环。三是使用暂时的物理屏障以减缓并阻滞污染物在地下水中的进一步迁移(Permeablereactivebarrier,PRB)。异位修复法：物理但不适合清除乳化油。大致分为围栏法、吸附法和油拖把法。较为常见的是乙烯柏油防水布制作的带状物，在紧急的情况下，也可用泡沫塑料、稻草捆、大木料、席子、金属管等物替代。化学燃烧法消油法消油剂主要成分是由亲油基团和亲水基团两部分组成的表面活性剂，由于表面活性剂对油和水都产生亲合力，改变了油、水界面间的作用并极大地降低了油膜的表面张力仁。消油剂通过亲油基团和亲水基团把油和水连接起来，经机械搅拌混合和波浪的作用，使溢油分散成一个个水包油乳化粒子，随着水体的自然运动扩散于水体之中，大大增加了油与水的接触面积，使油易于被微生物降解，从而加速了溢油的自然净化。消油剂的作用只是把海面溢油分散成小油粒扩散于海水中，而不是去除溢油。凝油法凝油剂是通过增大油水界面张力将溢油包起来。目前使用较多的酵母蛋白凝油剂，凝油性能较低且生产工艺复杂，成本偏高，价格昂贵，难以在实际中得到应用。凝油剂是使溢油变成胶凝状凝固，而集油剂是将扩散的油聚集起来但不使其胶凝。可以说集油剂是一种化学围栏，适用于港湾、海域内，可作为未铺设围油栏的一种辅助手段。吸附法利用吸油材料吸附海面溢油，是一种简单有效的治理溢油的方法，使用安全，材料简单易得且价格低廉。但这种方法吸油量较小，适用于浅海和海岸边等海况相对较平静的场所。目前,国内外的吸油材料主要有聚乙烯、聚氨醋泡沫、聚苯乙烯纤维等人工合成的材料，以及锯末、麦杆等天然吸油材料。生物通过微生物利用油类作为新陈代谢的营养物质将其降解，从而达到去除溢油污染的目的。目前，已知可降解石油的细菌和真菌有70多个属，约200多种。其优点是高效、经济、安全、无二次污染；特别是对机械装置无法清除的薄油层而且化学药剂被限制使用时，生物法处理溢油的优越性更加显著。缺点是一旦出现大规模的溢油或是油层比较厚时，营养和氧气供应不足，细菌的生长受到抑制由此会影响生物法处理溢油的效果。总之，海上发生溢油后，应首先撒布凝油剂，防止溢油的进一步扩散。然后用围油栏进行拦截，再用各种机械方法把围起来的油尽量回收，无法回收的部分，则用化学方法和生物方法处理，如外海的溢油可用焚烧法，深海区的溢油可用凝油剂使之沉降，由海底生物降之消化，降解。海洋重金属污染修复物理修复:底泥覆盖，底泥疏浚，吸附化学修复: