第8章水资源与水污染及其防治

第8章水资源与水污染及其防治水是人类及一切生物赖以生存不可缺少的物质.人类面临着水资源短缺、水污染严重的局面，甚至危及人类的生存与发展。8.1水资源与水循环8.1.1世界水资源全球水资源储量丰富，但97.47%为咸水，淡水只占很小的部分，非常有限。有限的淡水资源，在全球范围内分布也极不均匀。用水问题已经成为水资源短缺国家或地区亟待解决的主要问题。8.1水资源与水循环表8-1世界水储量类别水储量/(1012m3)占总储量/(%)各类淡水占淡水总量(%)咸水淡水咸水淡水海洋水133800096.538地下水12870105300.9290.7630.1土壤水16.50.0010.05冰川与永久雪盖24064.11.7468.7永冻土底水300.00.0220.86湖泊水85,491,40.0060.0070.26沼泽水11.470.00080.03河网水2.120.00020.006生物水1.120.00010.003大气水12.90.0010.04总计1350955,435029.6197.472.53100.08.1水资源与水循环表8-2世界各大洲水资源分布名称面积/(104km2)年降水量年径流量径流系数径流模数/(L/(s·km2))/mm/km3/mm/km3欧洲10507898290300632100,399.7亚洲43470574232240332144100.4510.5非洲30127422235015147500,24,8北美洲24207561830033982000,4510.7南美洲1780160028400660117600,4121.0大洋洲133.527003610156020900,5851.0澳大利亚761.54563470403000,091.3南极洲1398165231016523101,05.2全部陆地14900800119000315468000,3910.08.1水资源与水循环8.1.2中国水资源我国水资源总量较为丰富，主要来自降水。我国水资源总储量位居世界第六位，但人均占有量低，排110位，为全世界13个人均水资源贫乏国家之一。我国水资源时空分布不均匀。8.1水资源与水循环8.1.3自然界水循环一、水循环的概念和作用概念：通过蒸发、水汽输送、降水、下渗和径流等过程，分布在地球系统各个层次的水被联结起来，进行着周而复始的跨越水圈、大气圈、土壤圈和生物圈四大圈层的水分循环。作用：是联系地球各圈和各种水体的纽带。起到输送热量和调节气候的作用，对于地球环境的形成、演化和人类生存都有着重大的作用和影响。8.1水资源与水循环8.1.3自然界水循环二、水循环的过程蒸发水汽输送降水下渗径流8.1水资源与水循环8.1.3自然界水循环三、水的更替周期静态水量：在多年均衡状态下，水体的贮存量。动态水量：水体的补给量。更替周期：水体的贮存量与水体的补给量的比值。开发利用时，要考虑这个，一般采用更替周期短的水。8.1水资源与水循环8.1.3自然界水循环四、水量平衡概念：地球上任一区域在一定时间内，进入的水量与输出的水量之差等于该区域的蓄水变化量，这一关系称为水量平衡。中国水量平衡要素组成的重要界线是年均降水量1200mm。8.1水资源与水循环8.1.4人类对水的需要1.工业用水：包括生产用水和生活用水两大类，生产用水包括工艺用水、锅炉用水、冷却用水；生活用水指厂区和车间职工的用水；2.农业用水3.城市生活用水8.2水体污染8.2.1水体污染的含义一、天然水质与水体1.溶解气体2.溶解物质3.胶体物质4.悬浮物质8.2水体污染8.2.1水体污染的含义一、天然水质与水体水体是指海洋、江河、湖泊、水库、沼泽、冰川、地下水等地表与地下储水的总称。环境学中，水体除了水还包括其中的内容物以及底质。8.2水体污染8.2.1水体污染的含义二、水体自净与水体污染水体自净：污染物质进入天然水体后，经过一系列物理、化学及生物的共同作用，会使污染物在水中的浓度降低，经过一段时间后，水体往往私服恢复到受污染前的状态，这种现象称为水体的自净。水体自净的类型：1)物理净化；2)化学净化；3)生物净化8.2水体污染8.2.1水体污染的含义二、水体自净与水体污染水体污染：由于污染物进入水体，其含量超过了水体的本底含量和自净能力，致使水体的水质、底质及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。8.2水体污染8.2.2水体污染物1.无机无毒物1)颗粒状无机物2)酸碱及无机盐3)植物营养物8.2水体污染8.2.2水体污染物2.无机有毒物1)非金属有害物2)重金属有毒物当以离子状态存在时，毒性最强；低浓度时即可产生较大的毒性；不能被微生物降解，相反有时在微生物的作用下毒性剧增；能被生物成千上万倍地富集；它们都可进入人体，与生理高分子作用，导致慢性中毒。8.2水体污染8.2.2水体污染物3.有机无毒物1)化学需氧量（COD,ChemicalOxygenDemand）；2)生化需氧量（BOD,BiochemicalOxygenDemand）；3)总有机碳（TOC,TotalOrganicCarbon）8.2水体污染8.2.2水体污染物4.有机有毒物1)酚类化合物；2)有机农药；3)多氯联苯（PCBs,PolyChlorinatedBiphenyls）；4)多环芳烃类（PAHs,PolycyclicAromaticHydrocarbons）8.2水体污染8.2.2水体污染物5.其它污染物1)放射性物质；2)生物污染物质；3)感官性污染物。8.2水体污染8.2.3主要污染物在水中的迁移转化一、需氧有机物1.需氧有机物的生物降解1)碳水化合物的生物降解2)脂肪的生物降解3)蛋白质的生物降解8.2水体污染8.2.3主要污染物在水中的迁移转化一、需氧有机物2.需氧有机物的降解与溶解氧平衡有机物排入河流，会因微生物的降解而消耗大量水中溶解氧；而大气中的氧会通过复氧作用进入水中，使溶解氧得到恢复。耗氧与复氧同时存在，河水中的溶解氧与BOD浓度具有相关性，会随着河水的流动而变化。8.2水体污染8.2.3主要污染物在水中的迁移转化二、植物营养物1.含氮化合物的转化1)氨化作用2)硝化作用3)反硝化作用8.2水体污染8.2.3主要污染物在水中的迁移转化二、植物营养物2.含磷化合物的转化水中的可溶性磷很容易与阳离子生成难溶性沉淀物而沉积于底泥中。而沉积物中的磷可通过湍流扩散再度稀释到上层水体中。8.2水体污染8.2.3主要污染物在水中的迁移转化二、植物营养物3.氮磷污染与水体富营养化富营养化是水体的一种状态，会造成一系列的危害：1)藻类占据的空间越来越大，使鱼类活动的空间越来越小，衰死藻类将沉积水底；2)藻类种类逐渐减少，以蓝藻为主，部分种类有毒；3)藻类的过度生长，造成水中严重缺氧，使鱼类死亡。8.2水体污染8.2.3主要污染物在水中的迁移转化三、石油类污染物质1.扩展2.挥发3.溶解4.乳化5.光化学氧化6.微生物降解7.生物吸收8.沉积8.2水体污染8.2.3主要污染物在水中的迁移转化四、重金属1.重金属在环境中的行为和主要影响1)重金属是构成地壳的元素，在自然界分布非常广泛；2)重金属在人类的生产和生活中有着广泛的应用；3)重金属大多数属于过渡元素，在自然环境中具有不同的价态、活性和毒性效应；4)重金属对生物体和人体的危害具有鲜明的特点。8.2水体污染8.2.3主要污染物在水中的迁移转化四、重金属重金属危害的特点：1)具有毒性；2)生物不能降解，却能将某些的毒性加强；3)食物链能对它产生生物富集放大作用；4)能通过各种途径进入人体，并蓄积在某些器官中，造成慢性中毒。8.2水体污染8.2.3主要污染物在水中的迁移转化四、重金属2.重金属在水体中的迁移转化1)机械迁移；2)物理化学迁移；3)生物迁移。8.2水体污染8.2.4水体污染源水体污染源：向水体排放污染物和对水体产生有害影响的场所、设备和装置。天然污染源：自然界自行向水体释放污染物或造成有害影响的场所。人为污染源人类活动形成的污染源。人为污染源的有多种分类方法。8.2水体污染8.2.4水体污染源按人类活动方式分：1)工业污染源；2)农业污染源；3)交通污染源；4)生活污染源。按污染源的排放情况分；1)点源；2)面源8.3水体污染防治8.3.1污水处理技术一、物理法1.筛滤法1)金属网、金属板、金属栅；2)帆布、尼龙布、针刺毡；3)石英砂、无烟煤、磁铁矿。2.重力法3.离心法8.3水体污染防治8.3.1污水处理技术二、化学法1.中和法2.化学沉淀法3.氧化还原法4.电解法5.混凝法8.3水体污染防治8.3.1污水处理技术三、物理化学法1.气浮法2.吸附3.离子交换法4.萃取5.膜分离法：1)电渗析2)扩散渗析3)反渗透4)超滤8.3水体污染防治8.3.1污水处理技术四、生物法1.好氧生物法1)活性污泥法2)生物膜法2.厌氧生物法3.自然生物处理法8.3水体污染防治8.3.1污水处理技术五、污水处理流程影响流程选择的因素1.污水的水质、水量及所需处理程度；2.工程造价与运行费用；3.当地的地形、气候条件。8.3水体污染防治8.3.1污水处理技术五、污水处理流程一般流程1.一级处理：去除漂浮物及调节pH值；2.二级处理：去除污水中呈胶体态和溶解态的有机物，按效果分为不完全二级处理和完全二级处理两类；3.三级处理：去除前二级处理残留的污染物、营养物质、微生物以及其他溶解物质；4.深度处理：效果基本同三级处理，但流程未必相同。8.3水体污染防治8.3.2水体污染综合防治1.控制废水排放1)改革工艺，尽量减少废水量；2)提高水的重复利用率；3)改革生产工艺，实现清洁生产，尽量不用或少用易产生污染的原料及工艺；4)经过一定处理的废水不排入水体，优先考虑农田灌溉、养殖鱼类和藻类等。8.3水体污染防治8.3.2水体污染综合防治2.建立自然净化系统1)利用水体的自净作用；2)利用土壤的自净作用。8.3水体污染防治8.3.2水体污染综合防治3.统一规划处理系统1)建立综合性污水处理厂；2)调整工业布局；3)修建调节水库和曝气设施；4)在一定范围内组织闭路水系统。下一章预习提要•土壤环境容量的概念、作用•土壤污染的概念•土壤污染物•土壤污染的影响•土壤重金属污染的防治措施•防止土壤农药污染的措施•污染土壤的修复技术碳水化合物的生物降解脂肪的生物降解蛋白质的生物降解物理化学迁移沉淀作用吸附作用络合作用氧化还原作用化学沉淀法氢氧化物沉淀法硫化物沉淀法钡盐沉淀法气浮法加压溶气气浮法；叶轮搅拌气浮法；射流法吸附设备固定床移动床流化床活性污泥法的运行方式传统活性污泥法阶段曝气法生物吸附法完全混合法延时曝气法深井曝气法氧化沟法二段曝气法缺氧/好氧活性污泥法序批式活性污泥法生物膜法的各种处理构筑物生物滤池生物转盘生物接触氧化池生物流化床厌氧生物法的三个阶段1.水解发酵阶段；2.产氢产乙酸阶段，也称酸化阶段；3.产甲烷阶段。自然生物处理法的具体形式1.水体自净2.稳定塘技术1)兼性塘2)曝气塘3)好氧塘4)厌氧塘5)水生植物塘3.废水土地处理