第三章水体环境-第三章水体环境

第三章水体环境水是宝贵的自然资源第一节水与环境一、自然界的水1、地球上的总水量为13.6亿立方千米，其中海水约占97％，淡水占3％，而淡水中的大部分储存在极地的冰雪中，仅有不到1％的淡水为人类所利用，估算约为300万立方千米。我国淡水资源的总量为2.8亿立方米，居世界第六位。但人均占有量较低，以13亿人口计，人均占有量仅有2154立方米，只相当于世界人均水资源占有量10000立方米的1/4左右。2、自然界的水按其存在部位可分为大气水、地表水和地下水。3、天然水的化学组成由于水是一种很好的溶剂，因此在循环过程中于其它物质接触时，或多或少地溶解它们，所以天然水中几乎包含了周期表中的所有元素。各地天然水的组成也不尽相同。4、水的循环•（1）水的自然循环•指地球上各种形态的水在太阳辐射和重力作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗、径流等环节，不断发生相态转换的周而复始的运动过程。（2）水的社会循环三峡大坝水资源污染，生灵涂炭5、水的作用•（1）可调节地球气候•（2）可改变地球表面形态•（3）具有物质运输功能•（4）是一切生物必不可少的物质•（5）是人类赖以生存的物质基础6、水的特殊物理性质•（1）沸点高•（2）蒸发热大•（3）热容高•（4）反常膨胀•（5）良好的溶剂二、水资源危机•（1）全球的水资源短缺•据联合国最近几年的统计显示：全世界淡水消耗自20世纪初以来增加了6～7倍，比人口增长速度高2倍。目前世界上有80个国家约15亿人严重的淡水不足，其中26个国家3亿多人口完全生活在缺水状态之中，据专家们估计到2025年，将会有大约50个国家的占全世界30%（即23亿人）的人口面临水危机。在淡水消费增长的同时，淡水资源污染也日益严重。（2）中国的水资源短缺•根据世界水资源研究所提出的标准，中国人均水资源量处于缺水上下限（1000－5000m3/人）的中低值，总体缺水。而且中国的水资源分布也极不均匀。北方地区人均水资源量仅988m3，低于1000m3的重度缺水标准，黄河、淮河、海河流域及内陆河流域共有11个省、市、区的人均水资源拥有量低于1750m3的缺水紧张线，其中山东为380m3，河北为330m3，北京不足300m3，天津仅为150m3，成为世界上最缺水的地区之一。联合国已将中国列为全球13个最缺水的国家之一。中国缺水现状•中国水资源总量为2.8亿m3，居世界第6位。我国人均占有水资源量，按1995年的人口计算为2238.6m3，相当于世界人均数的1/4，也是美国的1/5，前苏联的1/7，为世界第109位。人均水量少于2000m3的，国际社会称之为严重缺水边缘。中国有9个省（市、区）的人均占有水量为500m3。中国600个城市中缺水的近400个，严重缺水的为108个。(3)水资源消耗原因•水资源消耗增长过快，主要是因为三方面用水量的增加：•公共用水（包括饮用水和卫生用水）•工业用水•农业用水（4）水危机产生的原因•1.自然条件影响•2.城市与工业区集中发展•3.水体的污染•4.用水浪费和盲目开采（5）我国水资源的主要问题•1.我国水资源人均和亩均水量少•2.水资源在地区分布上很不均匀•3.水量年内及年际变化大，水旱灾害频繁•4.水土流失严重，许多河流含沙量大•5.我国水资源开发利用各地很不平衡（6）水资源的利用和保护•1.提高水的利用效率，开辟第二水源•A.降低工业用水量，提高水的重复利用率•B.减少农业用水，实行科学灌溉•C.回收利用城市污水，开辟第二水源•2.调节水源流量，增加可靠供水•A.建造水库•B.跨流域调水•C.地下蓄水•D.海水淡化•E.拖移冰山•F.恢复河、湖水质•G.合理利用地下水•3.加强水资源管理•4.增加下水道建设，发展城市污水处理厂三、天然水的组成与水体自净（1）天然水的物质组成•1、溶解气体溶质粒径小子10-9m，以分子状态存在于水中。根据气体在水中含量的多少，进一步划分为主要气体和微量气体。•2、溶解性物质溶质粒径小于10-9m，主要以离子形态存在于水中，根据含量和生成原因，又再细分为主要离子、生物生成物、微量元素。•3、胶体物质溶质粒径为10-9m－10-7m时，属于胶体溶液，根据胶体的性质又分为无机胶体和有机胶体。•4、悬浮物质溶质点粒径＞10-7m，为悬浊液或悬浮液，根据物质性质分为细菌、藻类及原生动物、泥沙、粘土和其他不溶物质。（2）水体的自净•水体是指河流、湖泊、池塘、水库、沼泽、海洋以及地下水等水的聚集体，是由水本身，水中的悬浮物、溶解物、胶体物质、底泥和水生生物等。水体的自净作用是指水体中的污染物的浓度因物理、化学或生物作用而降低的现象。第二节水体污染有关概念一、水体污染当进入水体的污染物质的量超过了水体的自净能力，使水质受到损害，以至于对水的用途产生不利和不合理影响的现象，叫水体污染。二、水体污染物引起水体污染的物质叫水体污染物，从化学的角度来分，水体污染物有以下几类:1、无机无毒物2、无机有毒物3、有机无毒物4、有机有毒物5、病原微生物三、水体污染源（一）自然污染源（二）人为污染源1、工业污染2、农业退水3、生活污水四、水污染的危害•（一）水污染的危害•（1）水体污染对人体键康的危害（2）对工业生产的影响（3）对农业、渔业生产的影响五、我国水污染的特征（一）污染不断加剧，水质恶化日趋严重据2000年水质监测资料，对全国河流、湖泊、水库的水质状况进行了评价，主要结果如下。河流水质在11.4万公里评价河长中，Ⅰ类水河长占4.9％，Ⅱ类水河长占24.0％，Ⅲ类水河长占29.8％，Ⅳ类水河长占16.1％，Ⅴ类水河长占8.1％，劣Ⅴ类水河长占17.1％。全国符合和优于Ⅲ类水的河长占评价河长的58.7％，比上年减少了3.7个百分点。被洗涤剂污染的河流（二）各流域水体自南向北水质逐渐变差微山湖被污染，渔民无可奈何（三）湖泊水库水体富营养化不容轻视中国水污染严重•水利部近日公布了最新一次调查的结果表明，全国水污染状况相当严重。在水利部门对全国评价的近十万公里长的河流中，被污染河长已经占半数，其中有4万公里不符合渔业水质标准，2400公里河长鱼虾绝迹，一些大中城市的中小河流已变成排污河，90%以上城市水域污染严重。主要湖泊的26%已达到富营养化，严重威胁供水安全和渔业生产。第三节典型水体污染及其防治一、病原微生物污染及其防治病原微生物包括病菌、病毒和寄生虫等。主要来源于生活污水、医院污水、家禽饲养场和屠宰、制革工业废水。水体受病原微生物污染后会传播各种各样的疾病如痢疾、肝炎、伤寒、霍乱、血吸虫等。治理这类污染物主要采用沉淀、过滤、消毒、妥善处理污泥，尽量不使这类这类污水与人体直接接触。二、需氧污染物（一）需氧污染物的概念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。1、生化需氧量（BOD）——BiochemicalOxygenDemand（1）生化需氧量表示水中有机物经微生物分解时所消耗的溶解氧的数量，以mg/L作单位。（2）有机物经微生物分解的过程通常为两个阶段：第一阶段有机物——CO2、H2O、NH3等第二阶段NH3——NO2－、NO3－第二阶段对环境卫生的影响较小，废水的BOD通常只指第一阶段有机物生物氧化所需溶解氧的数量。由于微生物的活动与温度有关，所以测定BOD时一般以200C作为测定的标准温度，在200C时，一般生活污水中预计无需20天左右才能基本完成第一阶段的分解过程，这给实际测定工作带来困难，而试验表明一般有机物五日生化需氧量约占第一阶段生化需氧量的75％，所以目前都以五日生化需氧量作为测定生化需氧量的标准时间，称为五日生化需氧量，用BOD5表示。2、化学需氧量(COD)——ChemicalOxygenDemand化学需氧量是指用化学氧化剂氧化水中有机物时，所需氧化剂的数量，用O2mg/L表示。常用的化学氧化剂有高锰酸钾和重铬酸钾，前者测定值通常低于后者。COD不受水质条件的影响，测定费时少，但因不能完全氧化有机物以及不能正确反应生物氧化时的耗氧量，因此不如BOD确切。3、总有机碳(TOC)——TotalOrganicCarbon总有机碳表示水体中所有有机污染物的含碳量，也是评价水体中有机污染物的一个综合指标。4、总需氧量（TOD）——TotalOxygenDemandTOD表示水体有机物中C、H、N、S全部被氧化时即生成CO2、H2O、SO2和NO时所需氧气的量。（二）水体中需氧污染物的来源•天然水体中在1～2mg/L之间•焦化厂1400～2000mg/L•皮革厂220~2300mg/L•未经处理的生活污水：300～500mg/L•农场牲畜污水中一般比生活污水高五倍（三）需氧污染物对水体的危害（四）防治方法减少排污量。对污水进行处理。在水体内进行人工曝气。合理组织污水排放。三、植物营养物质（一）水体富营养化1、水体富营养化的概念水体富营养化是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。2、水体富营养化与氮、磷的关系总磷超过20mg/m3，或无机氮超过300mg/m3，即可认为水体外于富营养化状态。（二）水体中植物营养物质的来源1、农业退水2、城市生活污水3、工业废水（三）水体富营养化的危害1、导致水质恶化，水体老化；2、对鱼类的生存产生影响。（四）防治水体受植物营养物质污染的途径•合理使用肥料，防止流失。•降低工业废水中氮磷的排放量。•粪便等有机物可先经沼气池处理后再作有机肥使用。•生活污水可进行污灌或污水养殖水生生物后再排放。•城镇污水经处理达标后再排放。四、毒物污染（一）重金属污染环境污染研究中所说的重金属主要是指Hg、Cd、Pb、Cr和As。1、来源水体中重金属主要来自于工矿企业排出的废水。不同生产企业排放的污水中所含的重金属及其存在形态不一样。2、水体中重金属污染的特点（1）微生物不能降解重金属，相反，某些重金属在微生物的作用下会转化成毒性更大的金属化合物。（2）天然水中只要含有微量的重金属即可产生毒性效应。（3）某些重金属离子易被生物富集，通过食物链逐渐积累，再通过食物进入人体，再人体的某些器官中积蓄起来，造成慢性中毒。3、重金属在水体中的迁移转化（1）沉淀作用（2）吸附作用（3）络合与螯合作用（4）氧化还原作用4、重金属污染的防治–改革生产工艺，不用或少用毒性较大的重金属。–严格排放标准，控制排放量。–废水应在处理达标的情况下才能排放到环境中。（二）氰化物污染氰化物是一种剧毒物质，水体中氰化物主要来源于电镀废水，焦炉和高炉的煤气洗涤冷却水；某些化工厂的含氰废水及有色金属选矿废水等。•对一般人来说，只需0.1g左右NaCN或KCN就可致死。对敏感的人仅需0.06g。•氰化物对水体中鱼类等危害很大，致死浓度为0.3~0.5mg/L。•我国饮用水标准规定，氰化物含量不得超过0.05mg/L。治理–改进生产工艺，减少含氰废水的排放。–对含氰量高的废水可用酸化嚗气—碱液吸收法等回收，对含氰量低的废水可通过生化处理。（三）酚类污染物1、来源酚类化合物广泛存在于自然界，它主要来源于焦化厂、炼油厂、煤气厂、石油化工等工矿企业排放的废水。另外，粪便和含氮有机物在分解过程中也产生少量酚类化合物。2、酚类化合物的危害–酚类化合物是一种原生质毒物，可使蛋白质凝固。–饮用水中即使含有微量的酚，也会产生一种特殊的难闻气味。–水体受酚类化合物污染后，会严重影响水产品的产量和质量。•导致鱼肉有异味，不能食用（当水体受污染，浓度在0.1~0.2mg/L时）；•影响鱼类产卵（浓度在1mg/L）；•导致鱼类大量死亡（5~10mg/L）；3、防治方法–改革生产工艺，回收酚；–生化处理。五、其它水体污染物（一）酸、碱和无机盐污染（二）热污染（三）海上石油污染我国地面水水质标准•Ⅰ类水体：为源头水及自然保护区；•Ⅱ类水体：为集中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类水体：为集中饮用水水源地二级保护区•Ⅳ类水体：为工业用水区