第5章1水体污染

第5章1水体污染(共6节内容)第一节概述一、水循环1.水的自然循环2.水的社会循环二、水资源1.世界水资源总量2.我国水资源的特点3.水资源的主要用途4.水资源开发利用中存在的主要问题三、水生生态系统第二节水体的主要污染源一、生活废水二、工业废水三、农业生产废水第三节水体主要污染物1.固体污染物2.生物污染物3.需氧有机污染物4.富营性污染物5.感官污染物6.酸、碱、盐类污染物7.有毒污染物8.油类污染物9.热污染第四节水体污染的危害一、对人体健康的危害二、对工业生产的影响三、对农业、渔业生产的影响第五节水污染防治的目标任务与原则1.水污染防治的主要目标2.水污染防治的主要任务3.水污染防治的原则第六节水质与水质标准一、水质与水质指标（一）水质（二）水质指标二、水质标准1.用水水质标准2.水环境质量标准3.废水排放标准第一节概述一、水循环海洋、湖泊、河流、冰川；大气水、地下水、土壤水；生物水形成了不连续的水圈。水的自然循环：水由液→气→液态（固）的变化，在海洋、大气和陆地之间循环。水的社会循环：人类社会需求形成的局部循环体系（取用天然水体→废水排入水体）。二、水资源•地球表面约有70%以上为水所覆盖，其余约占地球表面30%的陆地也有水的存在。地球总水量为138.6×108亿m3，其中淡水储量为3.5×108亿m3，占总储量的2.53%。•由于开发困难或技术经济的限制，到目前为止，海水、深层地下水、冰雪固态淡水等还很少被直接利用。比较容易开发利用的、与人类生活生产关系最为密切的湖泊、河流和浅层地下淡水资源，只占淡水总储量的0.34%，为104.6×104亿m3。•通常所说的水资源主要指这部分可供使用的、逐年可以恢复更新的淡水资源。可见地球上的淡水资源并不丰富。地球上水资源的分布我国水资源：总量：28124.4亿m3。降水量60000亿m3，占全球陆地总降水量的5％，世界第三位。地表径流27115亿m3，世界第六位。人均年径流量，2400m3/年，世界人均的1/4，第88位，相当贫乏。特点：(1)地区分布不平衡：东南多、西北少。国土面积53％东南沿海，占全国水资源93％，西北7％。(2)时程分配不均匀：降水集中6～9月份，占年总降水70％。(3)水土资源组合不相适应：东北、西北，黄淮流域的水资源占全国的17%，但土地占65%；长江以南的水资源占全国的83%，土地占35%。水资源开发利用中存在的主要问题①水体污染：废水排放大，80％以上未经处理。2001年，80％河段为劣Ⅳ类，仅能灌溉；东海发生28次红潮。②水源枯竭：城市地下水位下降，水源严重不足。③生态环境恶化：人类超强度开发水文系统，江河断流、水质污染、水土流失、湖泊萎缩、水质咸化、土地退化、沙漠化、地面沉陷、陆地水生生态环境破坏。三、水生生态系统组成组成：①H2O；②水生生物；③底质；④杂质生命物质（生产者、消费者、分解者）非生命物质（阳光、空气、水、物质）悬浮物—细菌、藻类、泥砂、不溶物质。胶体—溶胶（硅酸胶体）；高分子化合物（腐殖质胶体）。溶解物质—盐类（Ca、Mg、Na、Al、Fe盐，酸根组成，离子存在）；气体—O2、CO2、N2、H2S。第二节水体的主要污染源水体污染：排入水体的废物＞水生生态系统自净容量水体的五级污染程度：一级：水质良好，符合饮用水、渔业用水水质标准。二级：轻度污染，符合地面水水质卫生标准，渔业用水，处理后可为饮用水。三级：污染较严重，但可以作为农业灌溉用水。四级：水质受到严重污染，水体中的水几乎无使用价值。五级：水质受到严重污染，水质已超过工业废水最高允许排放浓度标准。水体污染源：向水体释放污染物的来源或场所。1.生活废水：粪便水、洗浴水、洗涤水、冲洗水等。多含有机物，易生化降解。特点：①N、P、S高；②纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质、尿素，易产生恶臭的物质；③细菌、病原菌、病毒，易使人传染上各种疾病；④洗涤剂，废水呈弱碱性，对人体有一定危害。环境激素17β-雌二醇是一种广泛存在于环境中的对生物体作用强烈、潜在影响很大的内分泌干扰物，水体中ng/mL级即可引起水生生物雌性化。2.工业废水特点：①排放量大，污染范围广，排放方式复杂。②污染物种类繁多，浓度波动大。③污染物质毒性强，危害大。刺激性、腐蚀性；耗氧有机物多；N、P、K等造成水体富营养化；悬浮物含量很高，为生活废水的10倍。④污染物排放后迁移规律差异大。污染物性质差别大，迁移变化规律不相同。⑤恢复比较困难。水体一旦受污染，恢复到原来状态需要相当长的时间。工业废水主要有下列来源：1．采矿及选矿废水各种金属矿、非金属矿、煤矿开采过程中产生的矿坑废水，主要含有各种矿物质悬浮物和有关金属溶解离子。2．金属冶炼废水炼铁、炼钢、轧钢等过程的冷却水及冲浇铸件、轧件的水污染性不大；洗涤水是污染物质最多的废水，如除尘、净化烟气的废水常含大量的悬浮物，需经沉淀后方可循环利用，但酸性废水及含重金属离子的水有污染。3．炼焦煤气废水焦化厂、城市煤气厂等在炼焦与煤气发生过程中产生严重污染的废水，含有大量酚、氨、硫化物、氰化物、焦油等杂质，可产生多方面的污染效应。4．机械加工废水主要含有润滑油、树脂等杂质，还含有各种金属离子如铬、锌以及氰化物等，他们都是剧毒性的。电镀废水的涉及面很广，且污染性大，是重点控制的工业废水之一。5．石油工业废水主要包括石油开采废水、炼油废水和石油化工废水三个方面。油田开采出的原油在脱水处理过程中排出含油废水，这种废水中还含有大量溶解盐类，其具体成分与含油地层地质条件有关。炼油厂排出的废水主要是含油废水、含硫废水和含碱废水。含油废水是炼油厂最大量的一种废水，主要含石油，并含有一定量的酚、丙酮、芳烃等；含硫废水具有强烈的恶臭，对设备具有腐蚀性；含碱废水主要含氢氧化钠，并常夹带大量油和相当量的酚和硫，pH可达11～14。石油化工废水成分复杂。裂解过程的废水基本上与炼油废水相同，除含油外还可能有某些中间产物混入，有时还含有氰化物。由于产品种类多且工艺过程各不相同，废水成分极为复杂。总的特点是悬浮物少，溶解性或乳浊性有机物多，常含有油分和有毒物质，有时还含有硫化物和酚等杂质。6．化工废水化学工业包括有机化工和无机化工两大类，化工产品多种多样，成分复杂，排出的废水也多种多样。多数有剧毒，不易净化，在生物体内有一定的积累作用，在水体中具有明显的耗氧性质，易使水质恶化。无机化工废水包括从无机矿物制取酸、碱、盐类基本化工原料的工业，这类生产中主要是冷却用水，排出的废水中含酸、碱、大量的盐类和悬浮物，有时还含硫化物和有毒物质。有机化工废水则成分多样，包括合成橡胶、合成塑料、人造纤维、合成染料、油漆涂料、制药等过程中排放的废水，具有强烈耗氧的性质，毒性较强，且由于多数是人工会成的有机化合物，因此污染性很强，不易分解。7．造纸废水造纸工业使用木材、稻草、芦苇、破布等为原料，经高温高压蒸煮而分离出纤维素，制成纸浆。在生产过程中，最后排出原料中的非纤维素部分成为造纸黑液。黑液中含有木质素、纤维素、挥发性有机酸等，有臭味，污染性很强。8．纺织印染废水纺织废水主要是原料蒸煮、漂洗、漂白、上浆等过程中产生的含天然杂质、脂肪以及淀粉等有机物的废水。印染废水是洗染、印花、上浆等多道工序中产生的，含有大量染料、淀粉、纤维素、木质素、洗涤剂等有机物，以及碱、硫化物、各类盐类等无机物，污染性很强。9．皮毛加工及制革废水主要包括皮毛和皮革的清整等加工过程，经浸泡、脱毛、清理等预备工序排出的废水，富含丹宁酸和铬盐，有很高的耗氧性，是污染性很强的工业废水之一。10．食品工业废水食品工业的内容极其复杂，包括制糖、酿造、肉类、乳品加工等生产过程，所排出的废水都含有机物，具有强的耗氧性，且有大量悬浮物随废水排出。动物性食品加工排出的废水中还含有动物排泄物、血液、皮毛、油脂等，并可能含有病菌，因此耗氧量很高，比植物性食品加工排放的废水的污染性高得多。一些工业废水中所含的主要污染物如表6-2所示。一些工业废水中的主要污染物工业部门废水中主要污染物化学工业各种盐类、Hg、As、Cd、氰化物、苯类、酚类、醛类、醇类、油类、多环芳香烃化合物等石油化学工业油类、有机物、硫化物有色金属冶炼酸、重金属Cu、Pb、Zn、Hg、Cd、As等钢铁工业酚、氰化物、多环芳香烃化合物、油、酸纺织印染工业染料、酸、碱、硫化物、各种纤维素悬浮物制革工业铬、硫化物、盐、硫酸、有机物造纸工业碱、木质素、酸、悬浮物等采矿工业重金属、酸、悬浮物等火力发电冷却水的热污染、悬浮物核电站放射性物质、热污染建材工业悬浮物食品加工工业有机物、细菌、病毒机械制造工业酸、重金属Cr、Cd、Ni、Cu、Zn等,油类电子及仪器仪表工业酸、重金属3.农业生产废水牲畜饲养、食品加工、含农药、化肥的废水。特点：①生化需氧量高：有机质、植物营养物质、病原微生物含量高。②化肥、农药含量高：～85％均可进入水体，有机氯农药半衰期为15年。第三节水体主要污染物1.固体污染物。溶解态、胶体态、悬浮态。2.生物污染物。病毒、病菌、寄生虫卵、藻类。3.需氧有机污染物。4.富营性污染物。N、P、K、S等。富营养化。5.感官污染物。浑浊、泡沫、恶臭。6.酸、碱、盐类污染物。工业废水、酸雨。7.有毒污染物。＞12000种,无机毒物、有机毒物、放射性物质。8.油类污染物。矿物油、动植物油。9.热污染。废水温度过高。第四节水质与水质标准水质指标—衡量水质的好坏。第一类，物理性：①感官。温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度。②其他。总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率、电阻率。第二类，化学性：①一般指标：pH值、硬度、各种阴、阳离子、总含盐量、有机物。②有毒。重金属、氰化物、多环芳烃、各种农药。③氧平衡。溶解氧(DO)，化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、总需氧量(TOD)。第三类，生物性：细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒。常用水质指标（1）pH值。污水酸碱性大小。天然水pH＝6～9。生活污水一般呈弱碱性，某些工业废水pH值偏离中性很远。（2）悬浮固体(简称SS－SuspendedSolids)。水中呈悬浮状态固体物质，mg／L。挥发性悬浮物—高温下(600℃)，悬浮物灼烧失去的重量。表示有机物含量。固定性悬浮物—灼烧后残留的悬浮物的重量。代表悬浮物中无机物的含量。（3）有机污染物。C、H、O、N、S组成。在水中不稳定，微生物分解→无机物。需氧有机物—通过生化过程或化学作用消耗水中溶解氧的物质。微生物分解有机物，氧化反应，消耗水中O2。当消耗＞大气补充，水质恶化。当溶解氧很少时，有机物进行厌氧分解，产生H2S、CH4、NH3，臭气、水变黑。①生化需氧量BOD（BiochemicalOxygenDemanded）有氧条件下，20℃时，微生物分解可降解有机物所需溶解氧量(mg/L)。BOD↑→需氧有机物↑。合成细胞内源呼吸、氧化为降解转化为无机物有机物、微生物、OHCOO222BODOOOObaba＝＋消耗氧量消耗氧量综合水质指标：用水中溶解氧的减少量，间接表示有机物浓度。有机物分解过程：BOD＝BODu+NODu第一阶段(碳化阶段BODu)：有机物→无机的CO2、H2O和NH3。第二阶段(硝化阶段NODu)：NH3（硝化菌作用）→亚硝酸根、硝酸根(在第一阶段有机物已基本无机化了，作为衡量有机物多少的指标，只需采用碳化需氧量BODu即可。BOD＝BODu)测定BODu需20天（BOD20），太长。∴BOD5—20℃，5天所需BOD。BOD5＜BODuBOD。生活用水：BOD5/BOD20＝70％。从BOD5可推得BOD20。缺点：a)含难生物降解物质时，BOD5测定误差较大；b)测定需5天，仍慢；c)含抑制微生物繁殖物质，或不含微生物生长所需营养时，影响测定结果。②化学需氧量COD（ChemicalOxygenDemanded）用氧化剂氧化分解有机物时，与消耗的氧化剂当量相等的氧量。CODCr（COD）—氧化剂K2Cr2O7(重铬酸钾指数)。CODMn—氧化剂KMnO4（高锰酸钾指数）