8环境概论第8讲-水环境与水污染

环境概论IntroductiontoEnvironment朱大勇土木与水利工程学院第8讲WaterResourceandWaterPollution水资源与水污染目录第一节地球上的水第二节基本概念第三节水污染第四节水污染防治第一节地球上的水一、水的分布地球拥有的总水量约为136亿亿吨，其中，含盐的海水约为132.2亿亿吨。由于盐份问题，海水不能被陆地上的生命作为水源来利用。地球上水量的分布大致是：海洋占97.2%，极地冰山占2.15%，地下水占0.632%，湖泊与河流占0.017%，云中水蒸气占0.001%。•地球上的淡水总量约为3.8亿亿吨，是地球总水量的2.8%。然而，如此有限的淡水量却以固态、液态和气态的几种形式存在于陆地的冰川、地下水、地表水和水蒸汽中，其比例分布是：极地冰川占有地球淡水总量的75%，而这些淡水资源几乎无法利用；地下水占地球淡水总量的22.6%，为8600万亿吨，但一半的地下水资源处于800米以下的深度，难以开采，而且过量开采地下水会带来诸多问题；河流和湖泊占地球淡水总量的0.6%，为230万亿吨，是陆地上的植物、动物和人类获得淡水资源的主要来源；大气中水蒸气量为地球淡水总量的0.03%，为13万亿吨，它以降雨的形式为陆地补充淡水。•由于陆地上的淡水会因日晒而蒸发，或通过滔滔江流回归大海，地球可供陆地生命使用的淡水量不到地球总水量的千分之三，因此陆地上的淡水资源量是很紧缺的。联合国已将我国列为全球13个最缺水的国家之一。农业缺水城市缺水生态缺水我国水资源的主要问题：●我国水资源人均和亩均水量少；●水资源在地区分布上很不均匀，水土资源组合不平衡；●水量年内及年际变化大，水旱灾害频繁。我国水资源的基本情况•我国多年平均降水总量为60000亿m3，占全球陆地降水总量的4．7％，折合降水深为629mm，小于全球陆面降水平均值(834mm)。其中消耗于蒸发的散发的降水占56％，约有44％的降水形成径流；•据统计，全国大小河流有6000多条，河流总长度为43万多km，多年平均年径流总量为26500亿m3，占世界河川径流总量的5％以上，在世界各国中居第六位(包括原苏联)。•全国地下水总补给量为7700亿m3，其中有6200亿m3补给河流，长江流域及其南方地区地下水约4800亿m3，北方地区约2900亿m3。我国水资源开发利用所面临的问题1．总量多，人均少•按人均计算，我国平均每人每年占有水资源量不足2600m3，只相当于全世界人均占有量10800m3的1／4，是水资源量低的国家之一。居世界各国中的第87位。按耕地每亩平均占有水资源量计算只有1750m3，相当于世界平均数2400m3的2／3左右。2．地区分布不均，水土资源分布不平衡•我国陆地水资源的总的分布趋势是东南多，西北少，由东南向西北逐渐递减。全国淡水资源中，黑龙江、辽河、海滦河、黄河、淮河及内陆诸河等北方七片总计5493亿m3，长江流域为9600亿m3，珠江流域为4739亿m3，浙闽台诸河为2714亿m3，西南诸河为4648亿m3。南方四片合计为4701亿m3。南方多数地区年降水量大于800mm，北方及西北地区中大多数地方降水量少于400mm，新疆的塔里木盆地、吐鲁番盆地和青海的柴达木盆地中部，年降水量不足25mm。•水土资源配置很不平衡。全国平均每公顷耕地径流量为2．8万m3。长江流域为全国平均1．4倍，珠江流域为全国平均值的2．42倍，黄淮流域为全国平均的20％，辽河流域为全国平均值的29．8％，海滦河流域为全国平均值的13．4％。黄、淮、海滦河流域的耕地占全国的36．5％，径流量仅为全国的7．5％：长江及其以南地区耕地只占全国的36％，而水资源总量却占全国的81％，占全国国土50％的北方，地下水只占全国的31％。3．年内、年际变化大•我国降水受季风气候影响，年内变化很大，一般长江以南(3～6月份或4～7月份)的降水量约占全年的60％，长江以北地区6～9月的降水量常常占全年的80％，冬春缺少雨雪。北方干旱、半干旱地区的降水量往往集中在一二次历时很短的暴雨中降落。由于降水量过于集中，大量降水得不到利用，使可用水资源量大大减少。•我国年际降水变化也很大，仅新中国成立以来就发生数次全国范围的特大洪水灾害。有些地方还出现连续的枯水年。这给水资源的充分利用和合理利用带来很大困难，加重了一些地区的水资源危机。4．水资源利用效率低，浪费严重•目前全国水的利用系数仅0．3左右，水的重复利用率约50％，农业用水由于灌溉工程的老化以及灌溉技术落后等原因，利用率不到40％，与发达国家的80％相比差距太大，研究表明，黄河近年来的严重断流问题除了流域降水量偏少外，更重要的原因就是沿黄河地区春灌用量大幅度增加，用水浪费所致。5．地下水开采过量•由于地下水具有水质好、温差小、提取易、费用低等特点，以及用水增加等原因，人们常会超量抽取地下水，以致抽取的水量远远大于它的自然补给量，造成地下含水层衰竭、地面沉降以及海水入侵、地下水污染等恶果。如我国苏州市区近30年内最大沉降量达到1．02m，上海、天津等城市也都发生了地面下沉问题。有些地方还造成了建筑物的严重损毁问题。2、水的社会循环抽提处理河流、湖泊生产、生活水的性质不断变化一、水质的概念：水的质量。是指水与其所含杂质共同表现出来的物理、化学和生物学的综合特性二、水质指标：衡量水质的好坏，分为物理性（2小类）、化学性（3小类）、生物性三大类。1.悬浮物1）主要指：沙砾、悬浮固体、漂浮物2）危害：●减少阳光对水面的穿透能力，从而衰减了水面下的光合作用；第二节基本概念●悬浮物的大量存在，堵塞鱼类的腮，导致死亡；●可以吸附其他的污染物，进行协同的迁移。2.生化需氧量（BOD——BiochemicalOxygenDemand）生活污水和工业废水中所含的碳氢化合物、脂肪、蛋白质、木质素等有机化合物，可在微生物作用下分解生成简单的无机物CO2、H2O等。这些有机物在分解的过程中需消耗大量的溶解氧，因而称为需氧污染物。需氧性污染物的危害—水体发黑变臭1)定义：在有氧条件下，好氧微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的游离氧的数量。（mg/1）或水中有机物经微生物分解时所消耗的溶解氧的数量2)是一种间接表示水被有机污染物污染程度的指标。BOD越大，表示有机污染越严重。3)测定条件：●20℃，02充足，不搅动●完全氧化一般为20天，常用5天为测定的标准时间。BOD5=70%BOD203.化学需氧量（COD--ChemicalOxygenDemand）1)定义：在酸性条件下能够将有机物氧化为H20和C02，此时所测出的耗氧量。或者：用化学氧化剂氧化水中有机物时，所需氧化剂的数量2)特点：测定时间短，不受水质限制。主要作为工业废水的污染指标。3)COD＞BOD，COD与BOD的差值可表示不为微生物降解的有机物。4、植物营养物是指促使水中植物生长，从而加速水体富营养化的各种物质，主要指氮、磷。1)水体富营养化的概念5.pH值：反映水的酸碱强弱的指标6.细菌污染指标：一般指大肠杆菌群数7.有毒物质指标：1)定义：指达到一定浓度后，对人体健康、水生生物的生长造成危害的物质。2)品种繁多，检测内容视具体情况而定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水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等；Ⅲ类：主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区；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。1、《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）三、主要的水质标准2.污水综合排放标准：GB8978-88；分为两类标准。●Ⅰ类：对人体健康有长远影响的污染物，共9种●Ⅱ类：长远影响小于Ⅰ类污染物，共有20种，依照排放水域分为3级标准进行控制。3.生活饮用水水质标准：GB5749-85；共考核35项。*制定标准的原则●卫生安全可靠●化学成分对人无害●使用时不致造成其他不良影响。4.其他专项用水水质标准第三节水污染一、水污染定义是指水体因某种物质的介入而导致其化学、物理、生物或放射性方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或破坏生态环境，造成水质恶化的现象。水体及水体污染•水和水体是两个不同的概念，在水环境污染中，区分两者是十分重要的。水体，一般指海洋、河流、湖泊、沼泽、水库、地下水的总称。环境学中把水体当作包括水中悬浮物、溶解物质、底泥和水生生物等的完整生态系统或自然综合体。水体按类型还可划分为海洋水体和陆地水体，陆地水体又分为地表水体和地下水体，地表水体包括河流、湖泊等。•水体污染是指人类活动排放的污染物进入水体后，含量超过了水体的自净能力，使水质和底质的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，降低了水体的使用价值和功能的现象。水体污染的最主要的原因是工业废水的大量排放。•正常情况下，水体对污染物质有一定的承受能力，既所谓的环境容量。水体在其环境容量内，使排人其中的污染物质的浓度和毒性在物理、化学和生物等作用下自然降低，这是水体的自净作用。水体的自净作用常需一定的时间、一定范围的水域及适当的水文条件；•另外，水体自净作用还决定于污染物的性质、浓度及排放方式。水体的自净能力是有限的。水体的自净过程包括物理、化学和生物自净过程。物理过程包括混合、稀释、沉淀、扩散等；化学过程包括酸碱中和、氧化还原、分解化合、吸附、凝聚等；生物化学过程包括生物吸收、生物降解等。上述过程在水体中同时发生、相互影响，并相互交织进行。一般情况下，物理和生物化学过程在水体的自净中占主要地位。尤其是对海洋和容量大的河段等水体的自净作用，物理自净起着重要作用；生物自净作用很重要，其影响因素主要有溶解氧、温度和营养物质的碳氮比、酸碱度等，其中水中的溶解氧是衡量水体自净能力的主要指标。一、废水中污染物浓度大二、废水成分复杂且不易净化三、带有颜色或异味四、废水水量和水质变化大1、点污染源工业废水二、水污染的主要来源1、悬浮物使水体变浑，影响水生植物的光合作用，吸附有机毒物、重金属等，形成危害更大的复合污染物沉入水底，日久形成淤积，妨碍水上交通或减少水库容量，增加挖泥负担。2、耗氧有机物排入水体后能在微生物作用下分解为简单的无机物，在分解过程中消耗氧气，使水体中的溶解氧减少。影响鱼类和水生生物的生存，造成水体变黑发臭。三、主要的水污染物质3、植物性营养物主要指含有氮、磷的无机、有机化合物，易引起水中藻类及其他浮游生物大量繁殖，形成富营养化，使自来水处理厂运行困难，造成饮用水的异味，严重时会使水中溶解氧下降，鱼类大量死亡，甚至会导致湖泊的干涸灭亡。4、重金属重金属是具有潜在危害的重要污染物质，从50年代前后日本出现的水俣病和骨痛病，均已查明是由于汞、镉污染引起的公害病。重金属的环境污染已受到人们极大的关注。5、难降解有机物指难以被微生物降解的有机物，能在水中长期稳定地存留，并通过食物链富集最后进入人体。它们中的一部分化合物即使在十分低的含量下仍具有致癌、致畸和致突变的作用。6、石油类主要来源于船舶废水、工业废水、海上石油开采及大气石油烃沉降。它会阻止氧进入水中，妨碍水生植物的光合作用。同时，石油还会粘附在鱼鳃上，使之呼吸困难直至死亡，还会抑制水鸟产卵和孵化。食用在含有石油的水中生长的鱼类等水产品，会危及人体健康。水体污染物•从环保角度出发，任何物质若以不恰当的数量、浓度、速率、排放方式进入水体，只要超出了水体的自净能力，均可以造成水体污染，因而就可能成为水体污染物，另外，一些对人体或生物体有毒、有害的物质，如Hg、Cr、As、氰化物也属于水体污染物。因此，水污染物包括的范围非常广泛。•水体污染物的种类繁多，不同的方法、标准、角度可以将其分成不同的类型。从环境保护角度，根据污染物的理化和生物学性质及其污染特性，将其分为无机无毒物质、无机有毒物质、有机无毒物质、有机有毒物质。下面，介绍几类常见的污染物。一、酸、碱、盐等无机污染物•排入水体的酸、碱及一般的无机盐均属于无机无毒物质。酸主要来