中国环境概论__水体环境

第三章水体环境•§1、水体环境概述•§2富营养化•§3、水环境污染控制及管理§1、水体环境概述•据估计地球上水的总体积为13.6×108km3，其中97％以上为海洋的咸水，不能直接为人类所利用。•地球上淡水总体积为3.8×107km3，只占全球总水量的3％，而淡水的77.2％是以冰帽和冰川形式存在极地和高山上；22.4％为地下水和土壤水，其中2／3的地下水深埋在地下深处；江河、湖泊等地面水的总量约为23×104km3，约占淡水总量的0.36％。•因此，人类易于利用的淡水约占全部淡水的20％左右，而直接能取用的河、湖淡水仅占全部淡水的0.3％。可见供人类直接利用而且易于取得的淡水资源是十分有限的。•一、天然水在环境中的循环•二、当前主要的水环境问题•三、水体的概念及水体污染•四、水体污染源和污染物§1、水体环境概述•海水被蒸发后，又以大气降水形式回归海洋的，称为局部的海洋水分循环•陆地水自地表蒸发到大气中，又以降水形式回到陆地的称为局部的内陆水分循环。•如海水蒸发后的水汽被吹到陆地上空，又以大气降水的形式落到陆地表面，其中一部分又可能在地表重新蒸发再被气流带进更远的内陆，然后降落到地表，再经河川或地下径流形式回到海洋，形成比较复杂的水分循环，称为全球水分循环。一、天然水在环境中的循环二、当前主要的水环境问题•目前世界各国每年所消耗的淡水约2088km3，连同可以循环使用的水，总量约为3300km3／a，约占全球全年总径流量的90％，其余10％的淡水流到海洋中。因而从全球角度来看水资源是丰富的。•但是，随着世界人口的不断增加和工农生产的迅速发展，人类对水量的需求日益增多；而水资源的利用和水量分布极不平均，可用的水源和人口分布不成比例关系。•与此同时，人类利用水资源时，又使未经处理的废水和废物排入水体造成人为的水质污染。世界水环境•水资源供应不足是世界各国所面临的严重问题。•由于地理条件的差异引起的水资源分布不均•水污染导致的水质性缺水中国的水环境中国的水资源状况•中国水资源紧张，多年平均水资源总量为28124亿立方米。按1998年人口计算，人均水资源占有量为2221立方米，仅为世界人均的1/4。•全国300多个城市缺水，其中近百个城市严重缺水。中国的地表水资源主要集中在七大水系：•长江（年径流量：9513亿立方米）•黄河（年径流量：661亿立方米）•松花江（年径流量：762亿立方米）•辽河（年径流量：148亿立方米）•珠江（年径流量：3338亿立方米）•海河（年径流量：228亿立方米）•淮河（年径流量：622亿立方米）中国的水质标准和水质状况•中国制定的《地面水环境质量标准GB3838－88》把水分为五类。•水质按一、二、三、四、五类而逐步下降。•《2000年中国环境状况公报》指出：七大水系有机污染普遍，各流域干流只有57.7%的断面满足三类水质的要求，21.6%的断面为四类水质，6.9%的断面属五类水质，13.8%的断面属劣五类水质。•中国的主要湖泊富营养化问题突出。•太湖流域总氮、总磷等超标突出，属富营养化状态。环湖主要河流及环湖交界水体污染严重。•滇池为劣五类水质，处于重富营养化状态。•巢湖属劣五类水质，总氮、总磷超标严重，属中富营养状态。•其它大型淡水湖泊洱海、兴凯湖和博斯腾湖水质良好，湖体水质均达到三类水质标准。•洞庭湖、镜泊湖和洪泽湖水质达到四类水质标准；白洋淀、达赉湖和南四湖污染严重，均为劣五类水质。中国的地下水资源和水质•东北、华北和西北地区地下水水位总体呈下降趋势。河北、河南的豫北地区和山东的西北地区的地下水位降落漏斗区已连成一片，形成包括北京和天津在内的华北平原地下水漏斗区，面积超过4万平方公里。东南、中南和西南地区地下水水位变化较为平衡。•全国多数城市地下水受到一定程度的点状或面状污染。局部地区地下水部分水质指标超标，主要有矿化度、总硬度、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、铁、锰、氯化物、硫酸盐、氟化物、pH值等。在污染程度上，北方城市重于南方城市，尤以华北地区污染较突出。中国的污水排放状况•2000年，中国全国污水排放总量为415亿吨（其中COD排放量1445万吨）。•工业废水排放量194亿吨（COD排放量705万吨），城市生活污水排放量221亿吨（COD排放量740万吨）。•中国的工业污水主要来自化工、制药、石化、造纸、食品、制革、纺织、采矿和石油钻探等行业。•城市生活污水中含大量的粪便、洗涤用品、化妆品、泔水等等，多数未经任何处理而直接排入了江河湖泊。•农业中过量使用的化肥和农药对水体也带来了相当大的污染问题。水环境状况•2002年，七大水系741个重点监测断面中，29.1％的断面满足Ⅰ～Ⅲ类水质要求，30.0％的断面属Ⅳ、Ⅴ类水质，40.9％的断面属劣Ⅴ类水质。•其中七大水系干流及主要一级支流的199个国控断面中，Ⅰ～Ⅲ类水质断面占46.3％，Ⅳ、Ⅴ类水质断面占26.1％，劣Ⅴ类水质断面占27.6％。各水系干流水质好于支流水质。七大水系水质类别比例•七大水系污染程度由重到轻依次为：海河、辽河、黄河、淮河、松花江、珠江、长江。•七大水系主要污染指标是石油类、生化需氧量、氨氮、高锰酸盐指数、挥发酚和汞等。•超采地下水的危害：地处渤海之滨的河北沧州市由于过量开采地下水，市中心地面整体沉降以达1.68米，成为我国“成长”最快的地下水漏斗群之一。•我国华北地区已经形成世界最大的“地下水漏斗”。•解决调水和水资源短缺问题不单单是工程问题，也是一种哲学、思想和社会经济发展问题。•南水北调不过是一种手段，而建立节水型社会才是解决中国水资源短缺难题的关键！图黄河边上的贫困小孩图断流的黄河图干旱带来的水荒三、水体的概念及水体污染•（一）水体的概念•（二）水体污染（一）水体的概念•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。•把水体当做完整的生态系统或综合自然体来看待，其中包括水中的悬浮物质、溶解物质、底泥和水生生物等。•水体可划分为“类型”的概念和“区域”的概念。1．按“类型”可划分为：(1)海洋水体：包括海和洋。(2)陆地水体：包括地表水体——河流、湖泊、沼泽；地下水体。2．“区域”的概念：是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。•区分水质与水体的概念十分重要。水质主要指水相的质量。通过水体的物理(色度、悬浮物等)、化学(有机和无机物含量)和生物(细菌、微生物、浮游生物、底栖生物)的特征及组成状况，反映了水体环境自然演化过程和人类活动影响的程度。•水体则包含有除水相以外的固相物质，内容广泛得多。例如重金属元素污染物可从水相转移到固相底泥中，水相中重金属含量较低，而底泥受到重金属污染。从水体范畴已受到重金属的污染。（二）水体污染•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，被称作为水体污染。•1984年颁布的中华人民共和国水污染防治法中为“水污染”下了明确的定义，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称为水污染。四、水体污染源和污染物工厂排污•水体污染源指的是向水体排放污染物的场所、设备和装置等。通常也包括污染物进入水体的途径。•（一）水体污染物质的来源•（二）水体污染的主要污染物及其危害•（三）常用的有机物污染指标四、水体污染源和污染物（一）水体污染物质的来源•人类活动造成水体污染的来源主要有三方面：一是工业废水；二是生活污水；三是农业退水。•1、工业废水：各种工业企业在生产过程中排出的废水，包括工艺过程用水、机械设备冷却水烟气洗涤水、设备和场地清洗水及生产废液等。•2、生活污水：是人们日常生活中产生的各种污水的混合液。•城市污水是指排入城市污水管网的各种污水的总合，有生活污水，也有一定量的各种工业废水，还有地面的降雨、融雪水，并夹杂各种垃圾、废物、污泥等。是一种成分极为复杂的混合废水。•3、农业退水：农业生产用水量大，并且是非重复用水。农作物栽培、牲畜饲养、食品加工等过程中排出的污水和液态废物称为农业退水。•在农业生产方面，喷撒农药及施用化肥，一般只有少量（10%－20%）附着或施用于农作物上，其余绝大部分（80%－90%）残留在土壤和飘浮在大气中，通过降雨、沉降和径流的冲刷而进入地表水或地下水，造成污染。(二)水体污染的主要污染物及其危害•影响水体污染的主要污染物按释放的污染种类可分为物理、化学、生物等几方面。1．物理方面：指的是颜色、浊度、温度、悬浮固体和放射性等。•(1)颜色：纯净的水是五色透明的。天然水经常呈现一定的颜色，它主要来源于植物的叶、根、茎、腐殖质以及可溶性无机矿物质和泥沙。•(2)浊度：主要由胶体或细小的悬浮物所引起，不仅沉积速度慢而且很难沉积。•(3)温度：天然地表水的温度一年中随季节变化在0－35℃之间，地下水温度比较稳定。•(4)悬浮固体：由于各种废水排入水体的胶体或细小的悬浮固体的存在。可影响水体的透明度，降低水中藻类的光合作用，限制水生生物的正常运动，减缓水底活性，导致水体底部缺氧，使水体同化能力降低。•(5)放射性：水中杂质所含有的放射性元素构成一种特殊的污染性，它们总称为放射性污染。2．化学方面：排入水体的化学物质，大致可分为无机无毒物质、无机有毒物质、有机耗氧物质及有机有毒物质。•(1)无机无毒物质：指排入水体中的酸、碱及一般的无机盐类。•(2)无机有毒物质①重金属：重金属污染物排入水体环境中不易消失，通过食物链的富集进入人体，再经较长时间积累可能促进慢性疾病的发作。•目前飞已证实，约有20多种金属可致癌，如铍、铬、钻、镉及砷、钛、铁、镍、钪、锰、锆、铅、钯等都有致癌性。汞、铌、钽、镁已知为特异性致癌物质。日本水俣病事件•从1949年起，位于日本熊本县水俣镇的日本氮肥公司开始制造氯乙烯和醋酸乙烯。由于制造过程要使用含汞（Hg）的催化剂，大量的汞便随着工厂未经处理的废水被排放到了水俣湾。•1954年，水俣湾开始出现一种病因不明的怪病，叫“水俣病”，患病的是猫和人，症状是步态不稳、抽搐、手足变形、神经失常、身体弯弓高叫，直至死亡。经过近十年的分析，科学家才确认：工厂排放的废水中的汞是“水俣病”的起因。•汞被水生生物食用后在体内被转化成甲基汞（CH3HCl），这种物质通过鱼虾进入人体和动物体内后，会侵害脑部和身体的其他部位，引起脑萎缩、小脑平衡系统被破坏等多种危害，毒性极大。在日本，食用了水俣湾中被甲基汞污染的鱼虾人数达数十万。②氰化物：氰化物是指含有氰基(CN-)的化合物，它是剧毒物质。水体中含氰化物0.1mg／L能杀死虫类，0.3mg／L能杀死赖以自净的微生物，而含0.3—0.5mg／L时，鱼类中毒死亡。人只要口服0.28g左右氰化钾则可致死。氰化物危害极大，可在数秒之内出现中毒症状。当含氰废水排入水体后，会立即引起水生动物急性中毒甚至死亡。③氟化物：如电镀加工含氟废水和含氟废气洗涤水排入水体后造成疏染。氟化物对许多生物具有明显毒性。水体含氟量低时对人体有益，饮用水浓度超过lmg／L时则出现氟斑牙，更高时使人骨骼变形，引起氟骨症和损害肾脏等。•(3)耗氧有机物：天然水中的有机物一般指天然的腐殖物质及水生生物的生命活动产物。生活污水、食品加工和造纸等工业废水中，含有大量的有机物，如碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素、纤维素等。•有机物的共同特点是这些物质直接进入水体后，通过微生物的生物化学作用而分解为简单的无机物质二氧化碳和水，在分解过程中需要消耗水中的溶解氧，在缺氧条件下就发生腐败分解、恶化水质，故常称这些有机物为耗氧有机物。表主要水污染类型分类污染物质污染原因与污染危害化学类污染无机污染物质：酸、碱和一些无机盐类。酸碱污染