第四章 水体环境.ppt

1、环境学概论,第四章 水体环境,本章共有四部分内容： 一、水体环境概述 二、污染物在水体中的转化 三、海洋污染 四、水环境污染控制及管理,第一节 水体环境概述,一、天然水在环境中的循环,（一）地球上天然水资源的分布 地球不仅总水量多，而且水量恒定不变，受其自身存在着的“水分循环”的影响；但是，水在地球上的分布极不均匀。,地球上水资源分布,（二）天然水在环境中的循环 通过水的循环，包括蒸发、降水、渗透及径流，地球上的水不断循环往复，在全球范围内蒸发与降水的总量是平衡的。,地球水量的平衡,二、天然水的水质,（一）天然水化学成分的形成 天然水的化学成分决定于它的形成环境，一方面决定于水接触的物质的成分

2、和溶解度；另一方面决定于这一作用进行的条件。,世界供水和被污染水量概况 （单位104m3）,（二）天然水的化学组成 天然水中的溶质成分可概略地分成以下几类： 主要气体：N2(61%)、O2(34%)、CO2、H2S 微量气体：CH4、H2、He 阴离子：Cl-、SO42-、HCO3-、CO32- 阳离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+ 微量元素：I、Br、F-、BO2-、Fe、Cu、Ni、Ti、Pb、Zn、Mn 生源物质：NH4+、NO2-、NO3-、HPO42-、H2PO4-、PO43- 无机胶体：SiO2nH2O、Fe(OH)2nH2O、Al2O3nH2O 有机胶体：腐殖质胶体等 另外还

3、有固体悬浮物质：硅铝酸盐颗粒、砂料、粘土等。,主要离子,溶解气体,胶体,（三）各种类型天然水水质 1.大气降水：大气降水是由海洋和陆地蒸发的水蒸气凝结而成，它的水质组成在很大程度上决定于地区条件，靠近海岸处的降水可混入由风卷送的海水飞沫；内陆的降水可混入大气中的灰尘、细菌；城市和工业区上空的降水可混入煤烟、工业粉尘等。但总的来说，大气降水是杂质较少而矿化度很低的软水。 2.河水：河水的化学成分受多种因素影响（1）受河流集水面积被侵蚀的岩石性质的影响；（2）受河流的流动过程中补给水源成分的影响；（3）受流域面积地区的气候条件的影响；（4）受生活活动的影响。 3.湖泊：水质类型一般是淡水湖或低度咸

4、水湖，其水质基本离子成分大多是Ca2+Na+，HCO3-SO42-Cl-的类型，少量是Na+ Ca2+，个别的有SO42- HCO3-的情况，而Cl- HCO3-则是咸水湖的特点。 4地下水：基本特征为悬浮杂质少，水清澈透明，有机物和细菌的含量极少，受地面的污染不那样直接，溶解盐类含量增加，硬度和矿化度较大。,三、水体概念、水体的自净作用 及水体污染,（一）水体（water body）的概念 水体是地表水圈的重要组成部分，指的是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、江河和相对静止的塘堰、水库、湖泊、沼泽以及受潮汐影响的三角洲与海洋。 水体可划分为“类型”的概念和“区域”的概念

5、： 1.按“类型”可划分为海洋水体和陆地水体。 2.”区域”的概念：指某一具体的被水覆盖的地段，如太湖、洞庭湖、鄱阳湖，按类型划分它们同属于陆地地表水体中的湖泊；按区域划分它们是三个区域内的水体。,（二）水体的自净作用 水体的自净作用，广义是指受污染的水体由于物理、化学、生物等方面的作用，使污染物浓度逐渐降低，经一段时间后恢复到受污染前的状态；狭义是指水体中微生物氧化分解有机污染物而使水质净化的作用。 以河流为例，从净化机制看，可分为物理净化、化学净化、生物净化三类；从河流中形成自净作用的场所看，又可分为：河水与大气间的自净作用、河水中的自净作用、河水与底质间的自净作用、河流底质中的自净作用。

6、,（三）水体污染 水体污染的确切定义为：当污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体后，其含量超过了水体的自然净化能力，使水体的水质和水体底质的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值和使用功能的现象。,四、水体污染源和污染物,（一）水体污染物质的来源 1.工业废水 2.生活污水 3.农业污水 （二）水体污染的主要污染物 1.物理方面：指的是颜色、浊度、温度、悬浮物质和放射性等。 2.化学方面：排入水体的化学物质，大致分为无机无毒物质、无机无毒物质、有机耗氧物质及有机有毒物质。,在实际工作中，一般采用下列指标来表示水中耗氧有机物的含量： 1.化学需氧量（COD）：在规定条件

7、下，使水样中能被氧化的物质氧化所需耗用氧化剂的量，以每升水消耗氧的毫克数表示。 2.生物需氧量（BOD）：在好气条件下，微生物水解水体中有机物质的生物化学过程中所需溶解氧的量，使反映水体中的有机污染程度的综合指标之一。 3.总有机碳量（TOC）：水中溶解性和悬浮性有机物中存在的全部碳量，是评价水体需氧有机物的一个综合指标。 4.总需氧量（TOD）：水中有机物中除含有机碳外，尚含有氢、氮、硫等元素，当有机物全部被氧化时，碳被氧化为二氧化碳，而氢、氮、氧则被氧化为水、一氧化氮和二氧化硫等，此时氧化所需的氧量称为总需氧量。,第二节 污染物 在水体中的转化,一、水体中耗氧有机物降解,（一）有机物生物化

8、学分解 1.水解反应：复杂的有机物分子在水解酶参与下和水分子作用下分解为较简单化合物的反应。 2.氧化反应：脱氢作用和脱羧作用。 （二）代表性耗氧有机物的生物降解 碳水化合物、脂肪、蛋白质等有机物生物降解的共同规律是：首先在细胞体外发生水解，然后在细胞内部继续水解和氧化。,二、水体富营养化过程,“营养化”（Eutrophication）是一种由氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。 （一）水体富营养化类型 1.天然富营养化 2.人为富营养化,营养物质不同来源地输出率（g/m2a）,贫营养湖泊与富营养湖泊特征比较,（二）植物营养物质氮、磷在水体中的转化 1.含氮化合物在水体中的转化

9、2.含磷化合物在水体中的转化 （三）氮、磷污染与水体富营养化 造成水体富营养化最直观的表现是藻类的数量增多和种类的变化。,三、重金属在水体中的迁移转化,（一）重金属元素在水环境中的污染特征 1.重金属元素在自然界的分布 2.重金属属于过渡性元素 3.重金属在水环境中的迁移转化：可分为机械迁移、物理化学过程和生物迁移三种基本类型。 4.重金属的毒性效应,（二）重金属在水体中的迁移转化 1.重金属化合物的沉淀溶解作用 2.重金属的氧化还原转化 3.重金属元素络合作用 4.重金属的胶体化学吸附迁移转化 5.某些重金属的甲基化作用,第三节 海洋污染,一、海洋与人类的关系,海洋与人类的关系密切，具有为人

10、类提供食物的潜力； 海洋中埋藏的矿产资源极为丰富； 海洋不仅为人类提供廉价的航运，海水还可成为取用不尽的动力资源。,二、海洋污染的现状,（一）海洋的污染 海洋是由于人类的活动改变了海洋的原来状态，使人类和生物在海洋中的各种活动受到不利的影响。 （二）污染物质与污染途径 污染物质是指由于人类活动而进入海洋并破坏生态平衡和造成有害影响的物质，其污染源可分为城市生活与生产排水及废弃物；农药及农业废弃物；船舶、飞机及海上设施；原子能的生产与应用和军事活动等五项。 污染物质进入海洋的途径为：1.由陆地通过河川流入海中；2.污染物质先扩散到大气中，再被带入海水；3.工业废水或生活废弃物直接向海中排放或投弃

11、、或由航行中的船舶排弃或海底管道发生事故滴漏排放等。,（三）海洋污染的种类 1.石油污染 2.赤潮 3.毒物污染 4.塑料垃圾 5.核污染,（四）世界上污染严重的海域 1.日本的近海污染 2.美国沿岸海域的污染 3.独联体国家沿岸海域的污染 4.地中海和波罗的海的污染,三、海洋污染的特点,（一）污染源广 （二）持续性强 （三）扩散范围大 （四）控制复杂,四、海洋污染对环境的影响,（一）海水的侵蚀 （二）油污染的影响 （三）赤潮危害 （四）污染物质的浓集 （五）海洋热污染,五、海洋污染的控制,（一）油污染的控制 1.油的包围： （1）油障；（2）扩散抑制剂（集油剂） 2.油的回收 （1）油的吸附

12、材料； （2）油回收船； （3）油的吸引装置； （4）撇取。 3.油的化学处理 4.油的焚烧 5.其它 （二）塑料垃圾的防治 （三）赤潮问题的管理对策,第四节 水环境污染 控制及管理,一、水污染的防治和管理,（一）制定水环境质量标准 1.水质标准 2.工业废水排放标准 （二）水环境污染防治对策 1.减少耗水量 2.建立城市污水处理系统 3.调整工业布局 4.加强水资源的规划管理,二、废水处理方法,（一）废水处理基本方法 1.物理法：利用物理作用处理、分离和回收废水中的污染物 2.化学法：利用化学反应或物理化学作用处理回收可溶性废物或胶状物质 3.生物法：利用微生物的生化作用处理废水中的有机污染物。,（二）城市污水的处理 1.一级处理：可由筛滤、重力沉淀和浮选等方法串联而成，除去废水中大部分粒径在100m以上的大颗粒物质。 2.二级处理：常用生物法和紊凝法，生物法主要是除去一级处理后废水中的有机物；紊凝法主要是去除一