环境保护概论：第八讲 水污染及其防治

第七章：水污染及其防治蓝色的星球地球中的水——河流怒江V型谷：优质淡水金沙江水力资源丰富黄河壶口瀑布：淡水的另一种形态蓝色的多瑙河：河流污染治理的典范巴黎塞纳河青海湖地球中的水——湖泊帕米尔高原湖泊

地球中的水——冰雪珠峰绒布冰川北极冰雪冰川雪线北极冰洞海南三亚海滨地球中的水——海洋爱琴海水的另外一种景象水的另外一种景象关注水危机、水安全广州市的母亲河——珠江2011年，畅游珠江后亚运前亚运后广州荔湾区河涌整治的变迁：东濠涌河涌污染第一节：自然界的水一、水是宝贵的自然资源1．生命来源于水（讨论）1953年美国科学家米勒（S.L.Miller）设计了一个封闭实验，证明生命源于水。2、水是生命的重要组成部分3、水是地球物质迁移的载体4、水是地球水热平衡的载体5、21世纪水资源的地位凸现21世纪的水正在变为一种宝贵的稀缺资源世界水资源最缺乏的地区——水危机最易争水的河流：雅鲁藏布江—布拉马普特拉河、巴吉拉提河—恒河、森格藏布河—印度河（中、印、孟河流纠纷）约旦河、利塔尼河（巴勒斯坦、以色列、黎巴嫩、约旦、叙利亚之间数次战争冲突）二、地球上水的分布和水资源估算1、总量估算（P114，表7-1）总水量：13.57亿km3

海洋水：97.3%淡水：2.7%，可利用的淡水资源占总水量的0.3%以下,约40×104km32、水资源评估①全球可利用的淡水资源不多②全球水资源分布不均降水时间、空间分布不均适宜人类居住的地区，占有淡水资源不均需水量不均：③水资源污染加剧，水的用途减少④用水浪费，使水资源更短缺缺水的苏丹，儿童的命运。注：苏丹儿童用特殊吸管吸地上的雨水，这种吸管由美国卡特中心设计，能够有效防止蚂蟥被吸食，降低传染病发病率。引黄济津引水渠三、水循环（自学）1、自然循环2、社会循环第二节：水质、水质指标与水质标准一、水质与水质指标（一）水质1、概念：水体的物理（如色度、浊度、臭味等）、化学（无机物和有机物的含量）和生物（细菌、微生物、浮游生物、底栖生物）特性及其组成的状况。（P116）2、天然水中常见的物质①悬浮物（suspendedsolids,SS）指悬浮在水中，颗粒大小为1~100µm的固体物质，包括不溶于水中的无机物、有机物及泥砂、黏土、微生物等。②胶体物质和溶解物质:颗粒小于1×10-3毫米（1μm），或以分子状态存于水中的物质。③气体：大气中的气体分子溶解于水中或水中微生物作用而产生的气体。④水生物：细菌、藻类，原生动物等。（二）地面水水质指标1．地面水水质指标分类（P117）①物理性状指标:感观物理性状指标：温度、色度、浑浊度、透明度、嗅和味等；其他物理性状指标：悬浮固体、溶解固体、电导率等。②化学性指标：一般化学性指标：PH、碱度、硬度（水中钙、镁离子的总浓度）、含盐量等；有毒物质指标：重金属、氰化物、农药等；氧平衡指标：DO、BOD、COD、TOD（总需氧量）、TOC（总有机碳）等；③生物学水质指标：细菌总数，大肠杆菌总群数，病原菌，病毒等。

2．几种常规水质指标解释（1）PH天然水PH变幅6-9之间。饮用水的要求为6.5-8.5。影响水体PH的因素：一是酸性气体的溶入；二是金属离子和酸根的加入；三是水体不流动、缺氧；（2）悬浮固体:水中可以利用重力或其它物理作用而与水分离的物质。（P117）（3）COD（ChemicalOxygenDemand）:氧化剂氧化水中有机污染物时所需的含氧量，简称化学需氧量。以mg/L为单位，其值越高，表示水污染越严重（P117）。如CODcr表示在强酸性条件下重铬酸钾氧化有机物所需的氧量，可大致表示污水中的有机物量。分析方法有二种：一是KMnO4法，记为CODmn；二是K2Cr2O7法，记为CODcr（4）BOD（BioChemicaloxygendemand）：生化需氧量或生化耗氧量(五日化学需氧量)，表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指示，表示方法为mg/L，说明水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。BOD↗水质↘。分析方法：有机物分解共需20天，可分二个阶段：第一阶段：碳化阶段，5天，第二阶段：硝化阶段，15天，一般采用第一阶段的5天分析结果，记为BOD5。（5）溶解氧（dissolvedoxygen，DO）：溶解于水中的分子状态的氧，溶解氧值是研究水自净能力的一种依据。影响水中DO含量的因素：是水中耗氧有机物和藻类；主要与水温有关，水温愈低，水中溶解氧的含量愈高;与大气中的氧分压有关，在20℃、100kPa（千帕斯卡）下，纯水里大约溶解氧9mg／L。DO对水环境的影响：当水中的溶解氧值降到5mg／L时，一些鱼类的呼吸就发生困难。水里的溶解氧由于空气里氧气的溶入及绿色水生植物的光合作用会不断得到补充。但当水体受到有机物污染，耗氧严重，溶解氧得不到及时补充，水体中的厌氧菌就会很快繁殖，有机物因腐败而使水体变黑、发臭。二、水质标准（水环境质量标准）（一）我国水环境质量标准体系（二）地表水环境质量标准1．背景：1983年，制定GB3838-1983《地面水环境质量标准》1988年，修订颁布GB3838-1988《地面水环境质量标准》标准代替83标准；1999年，修订颁布GHZB1－1999《地表水环境质量标准》（将地面水修改为地表水）代替88标准；2002年颁布GB3838-2002《地表水环境质量标准》代替GB3838-88，GHZB1-1999，2002-06-01实施。2、《地表水环境质量标准》的内容：（1）按照地表水环境功能分类和保护目标，规定了水环境质量应控制的项目及限值，以及水质评价、水质项目的分析方法和标准的实施与监督；（2）《地表水环境质量标准》适用于中华人民共和国领域内江河、湖泊、运河、渠道、水库等具有使用功能的地表水水域。

2、《标准》的水环境功能分类：依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为五类: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、鱼虾类产卵场、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、徊游通道、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。对应地表水上述五类水域功能，将地表水环境质量标准基本项目标准值分为五类，不同功能类别分别执行相应类别的标准值。《地表水环境质量标准》GB3838-2002控制水体富营养化指标(3)NH3-N(4)TN(5)TP

3．指标解释：一般性指标(1)水温(2)PH控制水体氧平衡指标（6）高锰酸盐指数（7）溶解氧（DO）（8）CODcr（9）BOD5防止地方病指标：（14）氟化物（15）硒(16)铜(17)锌有毒物质指标：（18）总砷（19）总汞（20）总镉（21）六价铬（22）铅（23）总氰化物（24）挥发酚感官、细菌指标：（10）石油类（11）阴离子表面活性剂（12）总大肠杆菌群（13）硫化物（二）污水综合排放标准1．背景1973年，制定GB54-1973废水排放标准。1988年，制定GB8978-1988《污水综合排放标准》，代替GB54-731996年，制定GB8978-1996《污水综合排放标准》，代替GB8978-88目的：控制水体污染和重要污染源。96标准一直沿用至今。

2、污水综合排放标准的内容：按照污水排放去向，分年限规定了69种水污染物最高允许排放浓度及部分行业最高允许排水量。标准适用于现有单位水污染物的排放管理，以及建设项目的环境影响评价、建设项目环境保护设施设计、竣工验收及其投产后的排放管理。

3、标准分类和分级：污水分二类（P121表7-3）①第一类污染物（P121，表7-3应增加总铍、总银、总α放射性、总β放射性）共列出13种污染物，不分行业和污水排放方式，也不分受纳水体的功能类别，一律在车间或车间处理设施排放口采样，其最高允许排放浓度必须达到本标准要求。序号污染物最高允许排放浓度(mg/l)1总汞0.052烷基汞不得检出3总镉0.14总铬1.55六价铬0.56总砷0.57总铅1.08总镍1.09苯并(a)芘0.0000310总铍0.00511总银0.512总α放射性1Bq/L13总β放射性10Bq/L第一类污染物最高允许排放浓度（96标准）②第二类污染物（P121，表7-4，）分区域，分级排放。对GB3838-96中规定的1、2类水域，不准设排污口。对一般性保护水域执行二级排放标准。对排入城镇下水道，并进入处理厂的污水,执行三级标准。

（三）生活饮用水水质标准1．背景：1955卫生部首次颁发《自来水水质暂行标准》1959颁发《生活饮用水卫生规程》1976改名为《生活饮用水卫生标准》1985制定《生活饮用水水质标准》GB5749-852006年制定最新《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006，2007年7月1日开始实行。2．生活用水质指标制定的原则：三个原则（P123）3．生活饮用水水质指标解释感官指标：(1)色度(2)浑浊度(3)嗅和味(4)肉眼可见物一般性指标：(5)PH、(6)总硬度、(7)铁、(8)锰、(9)铜、(10)锌、(11)溶解性总固体有机有毒物指标：（12）挥发酚、（13）阴离子合成洗涤剂、（14）硫酸盐、（15）氯化物毒理学指标：（16）氟化物（F-）、（17）氰化物（CN-）、（18）砷（AS）、（19）硒（Se）、（20）汞（Hg）、（21）镉（Cd）、（22）铬（六价Cr+6）、（23）铅（Pb）、（24）银（Ag）、（25）硝酸盐怀疑致癌物指标：（26）氯仿、（27）四氯化碳、（28）苯并芘、（29）滴滴涕（DDT）、（30）六六六生物学指标：（31）细菌总数、（32）大肠菌群、（33）游离氯放射性指标：（34）（35）4、生活中各种类型的水①自来水②矿泉水③蒸馏水④纯水⑤纯净水⑥离子水（电解水）⑦山泉水⑧磁化水⑨纳米水（尚无科学根据）第三节：水体污染和自净

一、水体污染与污染源（P124）（一）化学性污染1．酸碱污染来源：（P124）危害：①使水体PH变化，影响水生物生长②腐蚀船舶和水下建筑物③使水的用途减小2．重金属污染重金属通过矿山开采，金属冶炼，金属加工及化工生产废水，化石燃料的燃烧，施用农药化肥和生活垃圾等人为污染源，以及地质侵蚀，风化等天然源形式进入水体；重金属具有毒性大，在环境中不易被代谢，易被生物富集并有生物放大效应等特点，不但污染水环境，也严重威胁人类和水生生物的生存明显有毒性的重金属包括：Hg、Cd、Cr、Pb、As。重金属的危害：水体中的某些重金属可在微生物作用下转化为毒性更强的金属化合物;生物从环境中摄取重金属可以经过食物链的生物放大作用，在较高级生物体内成千万倍地富集起来，然后通过食物进入人体，危害人体健康；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大约在1-10mg/L之间，毒性较强的金属如汞、镉等产生毒性的质量浓度范围在0.0l～0.001mg／L之间重金属污染的河流

北江水重金属污染新闻报道：2011年8月，云南省曲靖市陆良县和平化工有限公司等将化工废料5000吨铬渣倒入水库，致使水库致命六价铬超标2000倍，事后云南将30万立方米受污染水，铺设管道排入珠江源头南盘江，使致命污水进入珠江源。3．需氧有机污染物①主要耗氧有机污染物有：碳水化合物、蛋白质、脂肪、木质素、酚、醇等；②来源：食品、石油化工、制革、焦化等工业；③危害：使水体缺氧，影响水生物生存（微生物繁殖消耗溶解氧）；使水体发臭、变质（H2S、NH3、硫醇等）；影响了水的用途与价值。4．营养物质污染（富营养污染）概念：主要指含有N、P等营养物质的废水；来源：生活污水、部分工业污水、农业污染源、雨雪对大气的淋洗。危害：一是使水体富营养化，藻类及其它植物疯长，阻塞水道或水体淤积；二是大量有毒藻类繁殖，消耗水中大量DO，鱼类不能生长；三是水体DO大量减少，致使水生态平衡破坏，水体恶化。水体富营养化2007年，云南滇池水质富营养化严重爆发2007年，江苏太湖水质富营养化2011年7月，因水质富营养化，青岛海滨浴场遭到大面积浒苔入侵。严重富营养化的养殖鱼塘、农田河渠等赤潮：在特定的环境条件下，海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。赤潮----夜光藻赤潮为什么会产生？赤潮是否都呈红色？赤潮会产生哪些危害？对赤潮的科学认识：成因：海水富营养化是赤潮发生的物质基础和首要条件。城市工业废水、生活污水大量排入海中以及海产养殖业的发展，使营养物质在水体中富集，造成海域富营养化，水域中氮、磷等营养盐类，铁、锰等微量元素以及有机化合物的含量大大增加，促进赤潮生物的大量繁殖。其次，水文气象和海水理化因子的变化是赤潮发生的重要原因。海水的温度是赤潮发生的重要环境因子，20—30℃是赤潮发生的适宜温度范围；海水的化学因子如盐度变化也是促使赤潮生物大量繁殖的原因之一。海水中营养盐类含量上升会引起硅藻的大量繁殖，硅藻类为夜光藻提供了丰富的饵料，促使夜光藻急剧增殖，从而会形成粉红色的夜光藻赤潮。在赤潮发生时，水域多为干旱少雨，天气闷热，水温偏高，风力较弱，或者潮流缓慢等水域环境。危害：首先，赤潮的发生，破坏了海洋的正常生态结构，因此也破坏了海洋中的正常生产过程，从而威胁海洋生物的生存。其次，有些赤潮生物会分泌出粘液，粘在鱼、虾、贝等生物的鳃上，妨碍呼吸，导致窒息死亡。第三，含有毒素的赤潮生物被海洋生物摄食后能引起中毒死亡，人类食用含有毒素的海产品，也会造成类似的后果。第四，大量赤潮生物死亡后，在尸骸的分解过程中要大量消耗海水中的溶解氧，造成缺氧环境，引起虾、贝类的大量死亡。5．有机毒物污染①主要污染物：酚类，有机农药，多环芳烃、芳香胺，多氯联苯等。危害在自然界中难分解，残留期长，有毒性效应对人体有致癌性致畸作用，引起慢性病毒性效应影响水生物生长影响水的感观。（二）物理性污染（P125）1、悬浮物污染2．热污染（11章介绍）3．放射性污染（11章介绍）

（三）生物性污染（P125）1．来源：生活污水、医院污水，养殖污水。2．主要包括：病原菌、病虫、病毒3．危害：略二、主要废水的成份和性质（一）生活污水

1．污水污染质少，仅1%左右，其余为水2．浑浊、深色、恶臭、呈微碱性3．含大量N、P，硫酸盐、氯化物、洗涤剂、有机物。4．含大量病原菌、病毒和微生物

（二）工业废水1、分类：按排污情况和国家分类，可分三类：第一类废水：含有剧毒物，致癌物或难以降解物的废水第二类工业废水：含可降解污染物，污染物毒性较小的废水第三类工业废水：冷却水。可循环再用2．工业废水的基本特征①有害物质多，毒性大②悬浮物含量高，耗氧量大③酸碱变化幅度大④水温高，易造成热污染⑤部分废水还有易燃气体或液体（三）农业废水1．畜禽养殖废水——畜禽粪，尿，冲洗水等2．农业退水——农业大排大灌后退出的水（四）饮食业废水1．客房废水2．酒店废水三、水体自净作用与水环境容量（一）水体的自净作用——水体消纳一定污染物质，使自身质量保持洁净的能力。或水体在流动过程中，由于物理、化学、生物等因素，使污染物浓度自然降低和解毒的现象。主要自净机制有：物理过程（稀释、扩散、挥发等）、化学物理过程（氧化、还原、吸附等）、生物与生物化学过程等（微生物对有机物的分解等）。1、污水的稀释——推流和扩散引起的稀释（物理自净，仅降低浓度而不改变污水性质）（1）推流作用——由水流推动作用引起污染物稀释Q1-污染物质推流量；V-河流速度；C-污染物浓度（2）扩散作用——由于污染物浓度差异而引起的污染物由高浓度向低浓度迁移（如分子扩散）。Q2-污染物扩散量；dc/dx-单位长度上的浓度变化值；k-扩散系数；注：推流与扩散两种同时存在又相互影响，最终使污染无浓度降低。（3）水体的混合稀释作用——废水进入水体，并不能与全部河水混合得以稀释，而是受部分河水影响。①影响河水混合的因素（P128）河水流量（Q）与废水流量（q）比废水排放口的形式河流水文条件影响②河流断面污染物计算需要考虑的重要因素——混合系数与稀释比混合系数（a）——指参与稀释的河水流量与河水总流量之比。

a=Q1≤QQ—河水总量

Q1—参与混合的河水量稀释比（n）——指参与混合的河水流量（Q1）与废水流量（q）之比。③河水把污染物稀释后的断面浓度计算公式C1——废水中污染物质的浓度（mg/L）C2——废水排放前，水中该污染物浓度（mg/L）a——稀释系数（混合系数）2．水体的生化自净①概念：水体中的微生物氧化分解有机物而使得水体得以净化的过过程。②衡量水体生化自净的重要指标——河流氧平衡（水中氧的消耗和氧的补充）。上图反映了水体生化自净的过程（如何解释？），图中a为有机物分解的耗氧曲线，b为水体复氧曲线，c为氧垂曲线，cp为最缺氧点。水体中氧的消耗过程——BOD分解水体中氧的补充——河流复氧一是，大气中的O2溶入；二是，水中藻类光合作用，产生氧；三是，水中氧的扩散。

（二）水环境容量1．概念：在一定水环境质量要求下，对排放于其中的污染物所具有的容纳能力。

P1302．影响水环境容量的因素①水体被确定的目标值②水体的天然本底和水文特性影响③污染物的理化性质

3．估算式：W=V（Cs－CB）+C注意式中的单位（P130）4．作用：一是制定排放总量限制参考二是保持水体达标三是合理布局排污水工业一、水污染防治的目标与任务1、水污染防治的主要目标：①确保地面水和地下水饮用水源地的水质。②恢复各类水体的使用功能，为经济建设提供各类水资源。③保持地面水体的景观功能。

第四节：水污染防治

2、水污染防治的主要任务：①进行区域、流域或城镇的水污染防治规划，制订相应的防治措施，②加强对污染源的控制，采取有效措施减少污染源排放的污染物量。③对各类废水进行妥善的收集和处理，使污(废)水排入水体前达到排放标准。3、水污染防治的地理与生态途径（1）区域水环境规划：包括两个部分：一是水质控制规划；二是水资源利用规划。两个部分相辅相成，缺一不可，前者以实现水体功能要求为目标，是水环境规划的基础；后者强调水资源的合理利用和水环境保护，它以满足国民经济增长和社会发展的需要为宗旨，是水环境规划的落脚点。（2）水资源规划：在掌握水资源的时空分布特征、地区条件、国民经济对水资源需求的基础上，协调各种矛盾，对水资源进行统筹安排，制定出最佳开发利用方案及相应的工程措施的规划。（3）水污染的生态治理与恢复：如，除传统的水质生物、生态恢复工程之外，利用天然湿地与人工湿地对水污染进行修复。注：人工湿地选栽的植物和填料，可对污水产生化学、物理、生物等作用，污染物被削减，水质得到改善。4、废水处理的分级（1）一级处理（初步处理）指主要采用物理法，只去除废水中悬浮态污染物。它处理后的出水并未达到完全净化，往往不能满足排放标准的要求。（2）二级处理（中水）是指一级处理再加上生物处理的流程，可以去除废水中悬浮态的污染物和大部分溶解态的有机污染物。二级处理的出水可以满足排放标准的要求，也可用于农田灌溉。（3）三级处理（深度处理）是指在二级处理流程后再进一步去除出水中残留的有机物、悬浮