水域环境与检测第1章 绪论

1、主要内容水域环境监测：第1章第2章第3章第4章第5章绪论及水环境概论人类活动对水域环境的影响水环境法规与标准水域环境监测的质量保证水域环境监测（重点）水域环境质量评价：第6章第7章第8章第9章地表水地下水海洋评价评价评价水域环境监测与评价的新方法与技术主要参考书：1.肖长来等，水环境监测与评价。2013，清华大学。2.张宝军，水域环境监测与评价。2008/2015，高等教育。3.雷衍之，养殖水环境化学。2004，中国农业。4.李娟，水环境监测技术。2013，中国水利水电。5.徐新阳，环境评价教程。2004，化学工业。6.彭启文，现代水环境质量评价理论与方法。化学工业。7.海洋监测质量保证手册。

2、海洋。8.海洋监测规范。海洋。9.海洋调查规范。海洋。10.丁桑岚，环境评价概论。2006，化学工业。第1章绪论1.水域环境监测与评价的目的与研究内容水域环境监测：依照水的循环规律，对水域环境的质与量以及水域中影响水域生态与环境质量的各种人为和天然因素进行监测，为合理开发利用和保护水域环境提供资料的一项重要基础工作，是水域环境评价、水 环境污染防治的基础，是环境监测的重要组成部分，是环境工程设计、 环境科学研究、环境保护管理和政府决策等不可缺少的重要手段。水域环境评价： 水域环境评价是按照一定的目的，根据环境质量标准，对一个区域的水域环境质量进行总体定性或定量的评定。地表水水质标准地下水水质标

3、准海水水质标准5类5类4类生活饮用水水质标准景观娱乐用水水质标准3类w A类：主要适用于天然浴场或其他与人体直接接触的景观、娱乐水体。w B类：主要适用于国家重点风景游览区及那些与人体非直接接触的景观娱乐水体。w C类：主要适用于一般景观用水水体。目的准确、及时、全面反映水域环境质量现状及发展趋势，为环境管 理、环境规划、环境评价以及污染控制提供科学依据。意义环境管理的重要手段和依据。研究内容水域环境的基本概念水域环境与自然生态、人类健康和可持续发展的关系水域环境监测与评价的法律法规及标准（effluent）监测的基本内容、主要监测技术与方法水域环境评价水域评价2. 水域环境监测与评价的发展简

4、介2.1 国外水环境研究发展概况国外始于20世纪60年代中期，70年代后迅速发展。重要：（1）美国1969年制定的国家环境政策法规定任何大型工程兴建前必须编写评价报告书，是世界上第一个将评价作为制度写在国家环境政策法中的国家；（2）瑞典1969年制定了以评价为中心的国家环境保，规定凡是产生污染的任何项目，施工前都必须提交许可申请书，得到许可证之后才可以进行开发。（3）日本从1972年开始将评价作为一项重要政策实施；（4）英国1971和1972年在城市、农村计划法的修改中对开发行为提出了评价要求；20世纪70年代初期美国和日本等发达国家对河流、湖泊等地表水开展了自动在线监测；美国1975年在各州

5、有13000个监测站组成监测网/nwis/uv?site_no=035270002.2 国内研究发展概况：20世纪70年代后期才全面开展：（2）1979年公布人民环境保（试行），1989年、2014年（3） 中国环境监测总站 海洋环境监测机构（国家海洋环境监测中心）（4） 目前监测内容、方法等趋于完善。（5）我国地表水监测网络由260个重点监测站组成，监测250条河流、18个湖泊和10个水库，监测断面759个（2008年）。地表水国控断面包括：长江、黄 河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河七大流域，浙闽片河流、西北诸河和西南诸河，太湖、滇池和巢湖环

6、湖河流等共415条河流的766个断面；以及太湖、滇池、巢湖等62个（座）重点湖库的206个点位（2014年）。2.3 水环境研究的发展趋势：学科发展与社会需求水资源优化配置与综合开发利用是社会可持续发展的优先主题，而水环境 监测与评价是其基础技术支撑。所有建设项目必须进行水资源论证和主要发展趋势（1）理论多学科交叉发展；评价工作。（2） 方法多种环境要素整合分析，不同时空尺度系统研究；（3） 层次向宏观和微观两极发展；（4） 技术多种技术有机集成、高技术应用（GIS、RS）；（5） 研究基础越来越依赖于长期连续观测资料的积累。3. 水环境概述3.1 水环境有关基本概念3.1.1 环境相关的基本

7、概念环境：指与某一中心事物有关的周围事物。主要是指人类的生存环境，包括已经 为人类所认识的直接或间接影响人类生存和发展的物理世界的所有事物。环境要素：能表征环境某项性质的各种独立的、性质各异而又服从总体演化规律 的基本因素称为环境要素，也叫环境基质。环境质量：一般指一处具体环境的总体或某些要素对于中心事物而言的适宜程度通常是指对于人类的生存和繁衍以及社会发展的适宜程度，是反映人群对环境要 求和环境状况的一种描述(有好坏之分)。环境水力学：亦称 “污染水力学”或 “水质动力学”，是研究污染物质在水体中的稀释、扩散、迁移、降解、转化规律的学科。环境水文学：是环境学与水文学相互渗透的一门边缘学科，按

8、水文循环的观点， 将水质与水量密切联系起来，进行环境问题中的水文研究。环境监测：是以环境为对象，运用物理的、化学的和生物的技术手段，对其中的 污染物及其有关的组成成分进行定性、定量和系统的综合分析，以探索研究环境 质量的变化规律。3.1.2水环境有关基本概念1 水环境：水环境是指围绕(中心事物)人群空间及可直接或间接影响人类生活和发展的水体及其正常功能的各种自然因素和有关社会因素的总体。2 水环境要素：水环境要素是指能够表征水环境某项性质的各种独立的、性质不 同的而又服从总体演化规律的因素。3 水环境背景值：是指在未受污染影响的情况下，某种水环境要素的原始含量或 其分布的正常范围。4 水生态系

9、统：由水生生物群落与水环境共同构成的具有特定结构和功能的动态 平衡系统。5 水环境质量：指水环境对人群或水生生物的生存和繁衍以及社会经济发展的适宜程度，通常指水环境遭受污染的程度。3.1.3水环境相关标准的基本概念1 水环境保护标准：在一定时期和地区，根据一定水环境保护目标，由政府部门制定的对水环境管理要求的规定，包括水环境质量标准、污水排放标准、水环境 保护基础标准和水环境保护方法标准等。2 水环境质量标准：为保护人群健康和社会物质财富、维持生态平衡，由政府部门制定的限定水体中有害物质或因素的标准，包括生活饮用水卫生标准、工业用 水水质标准、农田灌溉水质标准、渔业水质标准、地表水环境质量标准

10、等。3 水质标准(污水排放标准)：对水体中的污染物质及其排放源提出的限量阈值（即最高允许浓度）的技术规范。3.1.4水环境监测的基本概念1 水环境监测：按照水的循环规律（降水、地表水和地下水），对水的质和量以及水体中影响生态与环境质量的各种人为和天然因素进行的统一的定时或随时监 测。2 水环境容量：在人类生产、生存和自然生态不致受害的前提下，水体所能容纳污染物或某种生物的最大负荷量。3 水环境调查：对有关水体外部与内部环境的各种自然因素与社会因素及其变化所进行的调查工作。45污染源调查：调查排放或稀释能引起水体污染的污染来源、性质和场所的过程污染负荷量：在一定时间段内由点污染源和面污染源进入水

11、体的污染物总量。6水污染总量控制：根据水环境质量目标，对区域内各污染源的污染物排放总量实施控制的管理方式或手段(COD、SO2、CO2、排污权交易)。7 水污染控制：运用法律、经济、行政、技术等手段和措施，为保护水体质量，对污染水体的污染物排放量进行监督和管理的行为。3.1.5水环境评价的基本概念1 水环境质量评价：按照一定的目的，根据水环境质量标准，对一个区域的水环 境质量进行总体定性和定量的评定。2 水质评价：根据不同的用途，选定适宜的评价参数，按对应用途的质量标准和 评价方法，对水资源的质量状况进行定性或定量的评定。3 水4 水工程评价：对人类活动所引起的水环境改变及其影响的评定。评价：

12、对兴建水工程后可能引起的自然环境和社会环境改变及其影响进行预测和评估。5 流域规划评价：对江河流域规划方案实施后所可能产生的环境变化及其影响的预测和评估。6 跨流域调水评价：对于从一个流域向另一个流域调配水量所产生的环境变化及其影响的预测和评估。7 污染事故损失评价：由于某种事故对某个水体水环境造成的损害程度评价，包括水域生态环境损害、渔业损失等及其修复评估等3.1.6 主要水环境问题的基本概念水环境的污染和破坏已经成为当今重要的环境问题1 水问题：自然界存在的对人类社会发展产生不利影响的水现象以及人类对水的开发、治理、控制以及人类经济活动对自然界水的影响等 引起的一切有关问题的总称。w201

13、3年8月，湖南株洲县洲坪乡许家湾村枯的池塘。湖南株洲遭遇建县以来最大的灾，致大面积池塘枯竭2011年6月，贵州安顺遭受严重旱灾，干旱已使全市数十座水库水源枯竭、干涸2 水源枯竭：因自然或人为原因导致供水水源水量减少以至完全断水的现象。干旱3地下水超量开采：地下水开采量超过可开采量，使地下水位持续下降的开采。地下水降落漏斗：开采某一含水层，当开采量持续大于补给量时，形成 地下水面向下凹陷形似漏斗状的潜水面或水压面。地面沉降：在自然或人为因素作用下某一范围的地表面在铅直方向发生的高程降低的现象。4567水库塌岸：水库蓄水后水库周边岸壁发生的坍塌现象。水库浸没：水库蓄水使水库周边地带的地下水位高引起

14、土地盐碱化、 沼泽化等次生灾害的现象。8水库冷害：水库下泄低温水引起的。91011湖水咸化：湖水溶解盐分浓度增大的现象。海水入侵：沿海地带海水侵入地下含水层或入海河口的现象。咸潮倒灌：水流受潮汐影响的感潮河段，在涨潮时发生海水上溯现 象。12荒漠化：生态平衡遭到破坏而使原野逐步荒芜的过程。沼泽化：地下水位接近地表，土壤长期被水分饱和，在湿性植物和嫌气条件下， 发生有机质的生物积累与矿质元素的还 原过程。盐碱化：土壤中可溶性盐分不断向土壤表层积聚形成盐碱土的过程。土壤中积聚有过多的可溶性盐类（硫酸钠、氯化钠、碳酸钠等）的现象。131415 水土流失：在水力、风力、冻融、重力等内外应力作用下，土壤

15、及其他地表组成物质被破坏、剥蚀、转运和沉积的过程。16 人类活动水文效应：由水工程灌溉开采地下水、水土保持、土地利用 改变、城市化排水等引起降水、洪水、径流、地下水、沙量、水质等流域水文情势的变化。17水污染：由于人为或天然因素，污染物进入水体，引起水质下降，使水的使用价值降低或正常功能丧失的现象。放射性水污染热污染生物水污染富营养化赤潮（水华）：浒苔人类活动水污染化学水污染 无机物水污染有机物水污染物质水污染18次生水污染：积累于悬浮物和沉积物中的污染物质重新引起水体污染的现象。地下水污染：污染物向下入渗并随地下水流扩散和输移，导致地下水 的污染现象。1920水环境：由人类活动引起河流、湖泊

16、、海洋等水体质量下降的现象，这种变化直接或间接地影响到人类生活、社会经济和生态系统。3.水环境概述3.2 水环境与自然生态3.2.1水环境与自然生态系统生态系统是“活”的系统，为了自身的生存，倾向于涵养保留足够的“水” 。1 自然生态系统的生长发展趋势：不断分化出多样化和复杂的结构以提高能量的 吸收利用效率。2 成熟的自然生态系统对水土环境的保护功能：涵养水源、保育水土、调节气候 净化环境、调蓄洪水、保护海岸带、补充地下水。3 水资源对陆地自然植被及湿地生态系统的作用：（1） 是陆地植被生长的关键因素之一；（2） 是湿地形成、发展、演替、消亡与再生的关键。3.2.2 水环境与人类生态系统1 现

17、代工业对水环境的影响点源：主要是指污染物在固定地点连续排放（城市污水工业污水）。城市面源：指分散的非定点连续排放的污染源（易被忽视）。大气沉降：大气中可溶性和颗粒性污染物随降水进入水体。2 水环境制约着人类的生产生活：水环境污染使水资源更加短缺。3 水污染综合防治是人类生态系统可持续发展的必然趋势。3.水环境概述3.3 水环境与可持续发展3.3.1可持续发展的概念与定义定义：世界环境与发展委员会1987我们共同的未来/Our Common Future orBrundtland Report可持续发展是既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成的发展。资源分配：需要 限制 平等思想实

18、质：（1）人与自然界共同进化的思想；（2）世代与公平目标的兼容。思想；（3）效率3.3.2水环境与可持续发展的关系水是一种宝贵的自然资源，是可持续发展的基础与条件，是环境与发展的核心。3. 水环境概述3.4 水环境污染及其3.4.1 水环境污染水环境受人类或自然因素的影响，使水的感官性状、物理化学性质、化学成分、 生物组成及底质情况等产生恶化，污染指标超过水环境质量标准，称为水污染或 水环境污染。（工业和环境发展不协调的产物）污染源原因：人为污染和自然污染表1.1水污染类型的特点污染源性质：有机污染和无机污染类型化学性污染物理性污染生物性污染有机物染无机物染主要特点（1） 氧化分解（2） 腐殖

19、质、酚、异味（3） 物质（1） 溶解盐类（2） 酸碱（3） 的物质（1） 色相污染（2） 浊度污染（3） 水温污染（4） 悬浮物（5） 泡状物（6） 放射性污染（7） 气体溶解（1） 病源细菌（2） 污水中产生的菌类（3） 其他污水产生的微生物水环境污染源类型通常分以下几类：有机耗氧性污染化学毒物污染非金属无机毒物（CN、F、S金属无机毒物（Hg、Cr、Mn、Cd ） 易分解有机毒物（挥发性酚、醛、苯） 难分解有机毒物（六六六、DDT）石油污染（黄岛溢油） 放射性污染富营养化污染致病性微生物污染3.4.2水环境污染物造成水环境的水质、生物、底质质量恶化的各种物质或能量都称为水环境污染物。1.

20、悬浮物悬浮在水中的污染物质，包括无机的泥沙、炉渣、铁屑，以及有机的纸片、 菜叶等。水力冲灰、洗煤、化肥、化工、建筑等工业废水和生活废水有含有悬浮状的污染物。2. 耗氧有机物（最普遍）生活污水和某些工业废水中含有的糖、蛋白质、氨基酸、脂类等有机物质， 以悬浮或溶解状态存于水体，在微生物的作用下分解为简单的无机去，在分解过程中消耗氧气。3. 植物性营养物含有氮磷等植物所需的营养物的无机、有机化合物。4. 重金属很多生物具有吸收重金属能力，高度浓缩。5. 酸碱污染酸碱污染物进入水体使得pH发生变化，破环水体中自然缓冲作用。6. 石油类7. 难降解有机物指难以被微生物降解的有机物，大多是人工合成的有机

21、物。（持久性有机污染物Persistent Organic Pollutants POPs）、8.放射性物质放射性物质能从水中转移到生物、蔬菜等食品中，并可能浓缩进入人体。9. 热污染废水排放引起的温度升高，被成为热污染。10. 病原体生活污水、医院污水、屠宰、生物制品等废水中常含有病原体，会在水体 存在并传播疾病。3.4.3水环境污染源向水体排放或稀释污染物的来源或场所。分类：按造成水环境污染的自然属性自然污染源和人为污染源按污染对象种类地表水污染源、地下水污染元、海洋污染源按污染源排放污染物的种类物理污染源（热、放射性）、化学污染源（有机、无机）、生物污染源（医院） 按污染源分布特点点污染

22、源（城市污水排放口、工业污水排放口）、线源污染（雨水径流）、面源 污染按污水产生部门生活污水、工业废污水、农业退水、大气降水1 点污染源：主要有生活污水和工业废水。一般生活污水悬浮固体含量在200400mg/L之间，BOD5在 200400mg/L 之间。工业废水特点：（1）污染物浓度大；（2）成分复杂且不易净化；（3）带有颜色或异味；（4） 水量和水质变化很大；（5）某些工业废水水温高。2线源污染： 雨水的地面径流3面污染源：主要指农村灌溉水形成的径流，农村中无组织排放的废水，地表径流及其他废水 污水。3.4.4水环境与人体健康水是人类生命不可缺少的物质；有害因素：（1）病原生物；（2）化学

23、污染。：（1）引起急性或慢性中毒；（2）致癌作用；（3）发生以水为媒介的传染病；（4）间接影响使水体的正常利用或自净能力下降。3.4.5水环境污染的1人体健康2制约工业发展，降低农作物产量和质量3影响渔业生产的产量和质量4加速水环境与水生态环境的和破坏5造成经济损失3.水环境概述3.5水环境自净与水环境容量3.5.1水环境自净过程及特征定义：水环境中污染物浓度自然逐渐降低的现象称为水环境的自净。广义：受污染的水环境，经过水中物理、化学与生物作用，使污染物浓度降低， 并恢复到污染前的水平。狭义：水环境中的微生物氧化分解有机物而使得水环境得以净化的过程。 特征：（1）污染物浓度逐渐降低（2）污染物

24、转化为低毒或无毒化合物（3） 重金属形成沉淀进入沉积物（4） 复杂有机物降解为简单有机物，并分解为二氧化碳和水（5） 不稳定污染物转化为稳定污染物（6） 溶解氧降低至一低点后恢复到正常水平（7） 生物种类和个体数量最终趋于正常分布水环境恶化的过程溶解氧下降过程主要为有机物降解耗氧过程水生态平衡破坏过程溶氧下降导致生态结构破坏或改变低毒变高毒过程水体理化条件的改变使低毒化合物转化为高毒化合物低浓度向高浓度转化过程由于物理堆积和生物富集作用，使低浓度向高浓度转化。水环境恶化与自净的关系：水环境污染恶化与水环境自净过程是同时产生和存在的。水环境污染的发生和发展，取决于水质恶化和水环境净化两个过程进行

25、的相对强度。3.5.2水环境自净机制水环境自净机制主要包括稀释、沉淀、混合等物理作用，氧化还原、分解化合、吸附凝集等化学和物理作用，生物和生物化学作用等。1 物理净化作用：由于水体的稀释、混合、扩散、沉积、冲涮、再悬浮等作用而使污染物浓度降低的过程。稀释和混合污染物输入和输出之间函数关系（稀释）：河流完全均匀混合断面浓度（混合）：C = C0Q + Ciq - K(C0Q + Ciq)V dC = Q(C- C) -KCV0Q + qdtV水体体积，m3C水体污染物浓度，g/m3C 完全混合断面处污染物浓度，g/m3C 水体污染物的初始浓度， g/m30Ci 污水中污染物的浓度， g/m3Q

26、径流量， m3/dq污水流量， m3/dC 输入该水体污染物浓度， g/m30t时间，dQ 水 流 动 量 ，m3/d K污染物衰减系数，1/d河流向下游达到完全均匀混合的时间（h）Q:q河水流量Q/(m3/s)5001:15:15:125:125:1125:1125:1600:1600:10.64.512.028.055.00.85.513.533.066.01.06.717.039.077.01.58.022.055.0112.0沉淀吸附（1）物理吸附：是一种纯物理过程，又称非极性吸附。吸附能力与胶体的比表面积和表面能有关。半径为r的颗粒表面能的大小， 决定于它的比表面积的大小及其表面张力系数：比表面积表面积单位重量（4