第三章环境学概论水体环境

环境学概论广东石油化工学院理学院地理系陈修文9/14/20192第三章水体环境本章提要(…)第一节水体环境概述第二节污染物在水体中的扩散第三节污染物在水体中的转化第四节水环境污染控制及管理本章主要介绍水体污染源、污染物，主要污染物在水体中的扩散和迁移转化，水环境污染控制及管理。返回9/14/20193一、天然水在环境中的循环二、天然水的水质三、水体概念及水体污染四、水体污染源和污染物第一节水体环境概述下一节9/14/20194一、天然水在环境中的循环（一）地球上天然水资源的分布（二）天然水在环境中的循环第一节水体环境概述97%海水淡水3%地球淡水中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，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％。见：F65,表3-1局部的海洋水分循环；局部的内陆水分循环；全球水分循环返回9/14/201959/14/201969/14/201979/14/20198二、天然水的水质（一）天然水化学成分的形成（二）天然水的化学组成（三）各种类型天然水水质第一节水体环境概述天然水是一种溶液，氧占水中溶解物总量34％、氮占61％。天然水的化学成分决定于它的形成环境。一方面决定与水接触的物质的成分和溶解度；另一方面决定于这一作用进行的条件。Tobecontinued…9/14/20199（二）天然水的化学组成第一节水体环境概述天然水中几乎包括化学元素周期表中所有的化学元素。Tobecontinued…9/14/201910（三）各种类型天然水水质1.大气降水：2.河水：3.湖泊：4.地下水：第一节水体环境概述大气降水是杂质较少而矿化度很低的软水，雨水的含盐量一般从每升数毫克到30－50毫克。河水的溶解氧在一般情况下是呈饱和状态的，含盐量一般在100－200mg／L左右。流入和排出的水量、水质，日照和蒸发的强度等因素也强烈地影响着湖泊水质，因而可能形成淡水湖泊或咸水湖。地下水水质的基本特征是：悬浮杂质少，水清澈透明，有机物和细菌的合量极少，受地面的污染不那样直接，溶解盐类含量增加，硬度和矿化度较大。返回9/14/2019119/14/2019129/14/201913三、水体概念及水体污染（一）水体的概念（二）水体污染（三）水体自净作用第一节水体环境概述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。（Ｆ68）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。（Ｆ69）返回9/14/201914（三）水体自净作用：河流的自净作用：水体的自净作用的类型：河流自净作用的主要表现：影响水体自净的主要因素：第一节水体环境概述返回污染物质进入天然水体后，通过一系列物理、化学和生物因素的共同作用，使水中污染物质的浓度降低，这种现象称为水体的自净。指河水中的污染物质浓度在河水向下游流动中的自然降低现象。1）物理净化：污染物因稀释、扩散、沉淀等作用而使浓度降低的过程。其中稀释作用是一项重要的物理净化过程。2）化学净化：污染物因氧化、还原、分解等作用而使浓度降低的过程。3）生物净化：由于水中生物活动，尤其是水中微生物对有机物的氧化分解作用而引起的污染物质浓度降低的过程。1）河水与大气间的自净作用这种作用的表现，如河水中的CO2、H2S等气体的释放。2）河水中的自净作用污染物质在河水中的稀释、扩散、氧化、还原，或由于水中微生物作用而使污染物质发生生物化学分解，以及放射性污染物质的蜕变等等。3）河水与底质间的自净作用这种作用表现为河水中悬浮物质的沉淀，污染物质被河底淤泥吸附等等。4）河流底质中的自净作用由于底质中微生物的作用使底质中的有机污染物质发生分解等。1）水情要素：如水温、流速、流量、含沙量等。2）污染物的性质和浓度。3）水生生物的种类和数量。4）环境介质条件。返回9/14/2019159/14/201917四、水体污染源和污染物（视频）（一）水体污染物质的来源（二）水体污染的主要污染物第一节水体环境概述水体污染源指：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。（P69）9/14/2019189/14/2019199/14/2019209/14/2019219/14/2019229/14/2019239/14/2019249/14/2019259/14/201926视频：触目惊心的水污染=757309&uid=1242976014水污染令人震惊的环境污染松花江水再次污染黄河水被“染白”原因查明=dRINyy7aghK国内部分海域近海环境污染严重第一节水体环境概述9/14/201927（一）水体污染物质的来源（P69－72）1.工业废水：成分极其复杂，污染物含量变化也很大。2.生活污水：生活污水中杂质很多，但其总量只占0.1－1％，其余都是水分。杂质的浓度与用水量多少有关。pH约为7.2－7.8。3.农业退水：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。第一节水体环境概述（1）含无机物的废水，包括冶金、建材、化工无机酸碱生产的废水等；（2）含有机物的废水，包括食品工业、石油化工、炼油、焦化、煤气、农药、塑料、染料等工厂排水。（3）含有有毒物质的废水。9/14/201928BACK9/14/2019299/14/20193019/14/201931第一节水体环境概述（二）水体污染的主要污染物（P72－76）2.化学方面（1）无机无毒物质：酸、碱及一般的无机盐类。增加水体矿化度。水体污染物－－主要污染物的来源和危害酸、碱污染物的来源及其危害9/14/201932第一节水体环境概述（二）水体污染的主要污染物（P72－76）2.化学方面（2）无机有毒物质：重金属（约有20多种金属可致癌）、氰化物（剧毒物质）、氟化物（浓度超过1mg／L－氟斑牙、氟骨症、损害肾脏）。水体污染物－－主要污染物的来源和危害①重金属污染物的来源及其危害9/14/201933第一节水体环境概述（二）水体污染的主要污染物（P72－76）2.化学方面（2）无机有毒物质②氰化物（剧毒物质）③氟化物（浓度超过1mg／L－氟斑牙、氟骨症、损害肾脏）。（3）耗氧有机物需氧污染物的来源及其对鱼类的危害9/14/2019349/14/2019359/14/201936第一节水体环境概述水体污染物－－主要污染物的来源和危害酸、碱污染物的来源及其危害重金属污染物的来源及其危害需氧污染物的来源及其对鱼类的危害植物营养物来源及其危害油类污染物的来源及其危害酚类污染物的来源及其危害BACK9/14/201937酸、碱污染物的来源及其危害：酸碱来源酸、碱污染的危害第一节水体环境概述污染水体中的酸主要来自矿山排水及许多工业废水（酸洗废水、粘胶纤维和酸性造纸废水等）。主要由硫化矿物的氧化作用和二氧化硫的酸化形成。水体中的碱主要来源于碱法造纸、化学纤维、制碱、制革以及炼油等工业废水。酸性废水与碱性废水中和可产生各种一般盐类，酸性废水、碱性废水与地表物质相互反应也生成一般无机盐类，所以酸和碱的污染也必然伴随着无机盐类的污染。1）pH值发生变化，破坏其自然缓冲作用，消灭或抑制细菌及微生物的生长，妨碍水体自净，腐蚀船舶。世界卫生组织规定的国际饮水标准中pH值的合适范围是7.0－8.5，极限范围是6.5－9.2。在渔业水体中的pH值一般认为不应低于6.0或高于9.2，因为pH值为5.5时鲑鱼就不能生存，pH值为5时就会使某些鱼繁殖率下降，有些鱼类就要死亡。农业用水的允许pH值在4.5－9.0之间。2）增加水中的一般无机盐类和水的硬度返回9/14/201938①重金属污染物的来源及其危害：重金属的概念水体中重金属的来源重金属污染水体的危害第一节水体环境概述1）金属的比重大于5者（也有人认为大于4者）为重金属。比重大于5的金属有45种左右，大于4的约可举出60种。2）周期表中原子序数大于钙（20）者，即从抗（21）起为重金属。3）重金属为有毒金属。主要指汞、镉、铅、铬，以及类金属砷等生物毒性显著的重元素，也指具有一定毒性的一般重金属如锌、铜、钴、镍、锡等，目前最引起人们注意的是汞、镉、铬等.(不严格，因为轻金属中的锂和铍也有毒性，而重金属中的某些元素并没有毒性。)重金属是构成地壳的物质，在自然界分布非常广泛。重金属在自然环境的各部分均存在着本底含量，在正常的天然水中金属含量均很低，汞的含量介于0.0n—0.00n毫克／升之间，铬含量小于0.00n毫克／升，在河流和淡水湖中铜的含量平均为0.02毫克／升，钴为0.0043毫克／升，镍为0.001毫克／升。化石燃料的燃烧；采矿和冶炼；通过工业企业的废水、废气、废渣。1）在天然水中只要有微量重金属即可产生毒性效应，一般重金属产生毒性的范围大约在1—10毫克／升之间，毒性较强的金属如汞、镉等产生毒性的浓度范围在0.01—0.001毫克／升以上；2）水体中的某些重金属可在微生物作用下转化为毒性更强的金属化合物。如汞的甲基化作用，1965年发生在新俣县的水俣病系由60公里以外的阿贺野川上游昭和电气公司排出的含汞废水污染所致。3）生物从环境中摄取重金属可以经过食物链的生物放大作用，逐级在较高级的生物体内成千万倍地富集起来，然后通过食物进入人体，在人体的某些器官中积蓄起来造成慢性中毒，影响人体正常生活。返回9/14/201939需氧污染物的来源及其对鱼类的危害：第一节水体环境概述返回在污染水体中的需氧污染物主要来自生活污水、牲畜污水及食品、造纸、制革、印染、焦化、石油化工等工业废水。从排水的量上看：生活污水是需氧污染物质的最主要来源。目前国外不少城市的生活污水已达600升／天·人。天然水的生化需氧量绝大部分在1—2毫克／升之间。未经处理的生活污水的生化需氧量约为300—500毫克／升。农场牲畜污水的生化需氧量一般比生活污水大5倍。焦化厂的污水的生化需氧量达1400—2000毫克／升。皮革厂的污水生化需氧量达220—2300毫克／升。1、在被需氧有机物严重污染的水体中，溶解氧急剧下降，甚至产生无氧层。当溶解氧不能满足鱼类要求时，它们便力图逃离那个地区，当溶解氧降低到1毫克／升时，大部分鱼类就要发生窒息死亡。（在鱼类中只有少数种类，如乌鳢、鳝鱼、泥鳅等除必要时可利用空气中的氧。某些鱼类对溶解氧要求特别严格，如河鳟要求溶解氧的含量为8－12毫克／升，鲤鱼要求溶解氧的含量为6－8毫克／升。我国特有的优良饲养鱼种；如青鱼、草鱼、链鱼、鳙鱼等，要求水中溶解氧保持在5毫克／升以上。）2、当水中溶解氧消失时，水中嫌气细菌就发展，有些有机物可能分解放出甲烷和硫化氢等有毒气体，更不适于鱼类生存。返回9/14/201940第一节水体环境概述水体污染物种类：（二）水体污染的主要污染物：（P72－76）水体常用的有机物污染指标：1.物理方面：（1）颜色（2）浊度（3）温度（4）悬浮固体（5）放射性2.化学方面（1）无机无毒物质：酸、碱及一般的无机盐类。增加水体矿化度。（2）无机有毒物质：重金属（约有20多种金属可致癌）、氰化物（剧毒物质）、氟化物（浓度超过1mg／L－氟斑牙、氟骨症、损害肾脏