水资源保护培训

LOGO水资源保护与水污染防治一、水资源与水体污染二、水环境现状三、水资源保护及其措施四、水污染治理及污染源调查主要内容二、水环境现状水资源水资源的概念水资源：地球上所有地表、地下能为人类开发利用的淡水称之为水资源。全球水资源：地球上水体总量13.86亿km3海水96.5%(13.38亿km3）陆地水3.5%（0.48亿km3）碱水0.13亿km3淡水0.35亿km3全球多年平均径流总量约47万亿m3，占地球水体总量三万分之一；陆地水量的千分之一；理论水资源的0.4%。特点：数量有限，为数不多。我国水资源量：28100亿m3（其中河川径流占96%），居世界第6位，人均2200m3，为世界人均的1/4，居121位。我国天然水资源条件差，开发利用难度大，主要可概括为：（1）分布不均，变化大；（2）水害（洪灾、旱灾）频繁；（3）水资源开发利用率高，为世界平均的三倍，此高达极限；（4）贫水国，人均2200m3，1/4，亩均1900m3，3/4；（5）中西部生态环境脆弱，水土流失和泥沙淤积严重，“水多、水少、水脏、水乱（管理）”。●中国水资源特征①水资源总量丰富，人均占有量少②水资源分布特征；南方水多，北方水少③水资源时间分布特点：年际、年内变化大当前世界面临三大问题；人口与粮食，生态与于环境，水资源我国三大水资源问题：洪涝灾害，干旱缺水，水环境恶化●水多（洪涝）、水少（干旱）、水脏（污染）、水浑（水土流失）。未经处理的高浓度生产废水桶中为被污染的井水一、水体的概念水体是指地面水（河流、湖泊、沼泽、水库）、地下水和海洋的总称。其中陆地水体尤其是与人类生活密切相关的河流、湖泊、水库和地下水是主要研究对象。在环境科学领域，水体是完整的生态系统或完整的自然综合体。不仅包括水本身，还包括水中的溶解物质、悬浮物、胶体物质、底质（泥）和水生生物等。水体污染水体污染二、水体污染的含义中国《大百科全书（环境科学）》：人类①直接或间接地把物质或能量②引入河流、湖泊、水库、海洋等水域，因而污染水体和底泥③，使其物理化学组成、生物组成及底质情况④恶化，降低了水样的使用价值⑤。分析：①人类：污染的来源。②物质和能量：前者可能引入了某一类污染物，后者有可能是温度的上升；③水体或底泥：污染的位置或对象；④变化的内容；⑤表现结果，是判断标准。水体污染研究水体污染主要研究水污染，同时也研究底质（底泥）和水生生物体的污染。水污染定义——结论《中华人民共和国水污染防治法》：水污染指水体因某种物质的介入，而导致其物理、化学、生物或者放射性等方面的改变，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。凡是在人类活动的影响下，水质变化朝着水质恶化方向发展的现象都是水污染。必备条件：一、水质朝着恶化方向发展；二、这种变化是人类活动引起的。水体污染水体污染的特征•地表水体和地下水体污染特征的差异：–地表水：可视性强、易发现；循环周期短，相对易于恢复和净化；–地下水：隐蔽性、难以逆转性；延缓性（时滞性）。•思考：上述特征对于水资源保护的意义自净作用按净化机制分为3类：物理净化：天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发等作用。化学净化：天然水体的氧化还原、酸碱反应、分解、凝聚等作用。生物净化：天然水体中的生物活动过程，特别重要的是水中微生物对有机物的氧化分解作用。三、水体的自净作用是指进入水体中的污染物的浓度随时间和空间的推移，自然降低的现象，自然界各种水体都具有一定自净能力。物理净化化学净化生物净化水体自净作用稀释扩散沉淀挥发氧化还原分解凝聚中和生物活动水中的自净作用水与大气间的自净作用水与底质间的自净作用底质中的自净作用在水中发生物理、化学、生物作用气体的挥发、释放和氧气溶入沉淀和吸附微生物氧化分解自净作用按发生场所可分为4类：污染的分类化学性污染物理性污染生物性污染酸碱污染重金属污染有机物污染毒物污染悬浮物污染热污染放射性污染水体污染致病细菌病毒污染四、水体污染三要素三要素：污染源、污染物和污染途径。污染源：来源：天然污染源和人为污染源天然污染源：主要指地下水的海水、咸水回灌问题。人为污染源：由一系列的工农业生产和生活活动过程中，所产生的能够造成水体污染的液态和固态物质的源。人为污染源可分为：点源、面源和内源。1.点污染源：长期连续集中排放污染物质，并对水体环境构成严重危害的污染源。包括：生活污水、工业废水和固体废弃物。工业废水和城市生活污水是主要的点污染源。污染强度大、污染效应明显、比较集中；便于集中控制。2.面污染源：受外界气象、水文条件控制的不连续性、分散排放污染物质。分布广泛、污染途径复杂、控制难。面源污染造成的危害通常是富营养化和重金属污染。3.内污染源：地面水体内部存在的污染源。长期的污水排放或地面径流所携带的泥沙、种植业和养殖业固体废物、悬浮的胶体物质，以及其他有机的、无机的、固态的和可溶态的物质进入目标水体后，由于重力沉积或化学的沉淀作用，在较短的时间内沉积在地面水体底部。污染物1．无机污染物包括酸、碱、无机盐等。2．有机污染物包括碳水化合物、脂肪、蛋白质、碳氢化合物、合成洗涤剂等。3．有毒物质包括重金属（铅、铬、汞、镉等）盐类、氰化物、氟化物、砷化物、酚类、多环芳烃、多氯联苯、有机农药等。4．致病微生物包括各种病毒、细菌、原生物等。5．耗氧污染物有些有机物和无机物，能消耗水中溶解的氧气，使水发黑变臭，危害水生生物的生存。6．植物营养物质有些物质中含有植物生长所需要的氮、磷、钾等营养元素（如含磷洗衣粉、化肥、饲料等），这些物质能促使水中藻类疯长，从而消耗水中的氧气，危害鱼类的生长，造成水质恶化。此外，还有石油工业带来的油污染、热电厂造成的热污染、核电厂带来的放射性污染等，不仅污染水体，危及水生动物，还会危害人体健康。污染途径–地表水：连续注入、间歇注入。–地下水：较复杂。–污染方式：»直接污染：地下水污染组分直接来源于污染源；»间接污染：地下水的污染组分在污染源中的含量并不高，或该污染组分在污染源里根本不存在。–污染途径：跟地下水运动有关。水污染三要素对水污染控制的启示：–上述三要素决定了水污染控制的可能途径，对于不同的控制要素，会产生不同的控制理念和方法。–有时候控制的重点可以是对污染源的控制，有时候是污染途径的控制，有时候则可能是针对污染物的控制。对于一个特定的城镇而言，需要的很可能是综合性的控制。1、水体富营养化概述：富营养化是指湖泊等水体接纳过量的氮、磷等营养物质，使藻类及其它水生生物异常繁殖，引起水体透明度和溶解氧的变化，造成水质恶化，加速湖泊老化，导致湖泊生态系统和水功能的破坏。水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。水体富营养化特征贫营养湖泊富营养湖泊湖的形态水色透明度溶解氧营养物生物群落深、湖岸陡淡、呈蓝色高浓度高N0.3mg/LP0.03mg/L种类多，数量少，主要是硅藻，贝壳动物浅、湖岸较平缓浓、呈绿、蓝绿和黄色低昼夜相差悬殊N0.3mg/LP0.03mg/L种类少，数量多，主要是蓝藻，一般缺乏底栖动物。富营养湖泊与贫营养湖泊的特征特征贫营养湖泊富营养湖泊微生物数量品种分布昼夜间的迁移水华现象稀少很多可生长至深层频繁很少出现丰富较少主要在水体表面有限经常发生富营养湖泊与贫营养湖泊的特征2、富营养化的危害水体外观呈色、变浊、影响景观：•内陆湖：水华（水花Waterbloom);•海洋：赤潮（红潮Redtide)水体散发不良气味：土腥素，硫醇、吲哚、胺类、酮类等；溶解氧下降：分解有机物及藻类残体造成细菌的大量繁殖，消耗掉水中的氧气。水生生物大量死亡。有些产生毒素：甲藻产生石房毒素、进入食物链。人们打捞由于水体富营养化导致的过量生长的水葫芦“滇池蓝藻水华污染控制技术研究”基地的重力斜筛自动脱水设备在对蓝藻进行脱水处理。脱水后藻浆经去毒处理，可成为上好的有机肥料或饲料。3、富营养化的监测监测：N、P元素的含量，水体中N0.3mg/L、P0.02mg/L时，藻类生长加快。日本学者提出，按下式计算：耗O2量×无机N(g/L)×无机P(g/L)1500若结果1，富营养化将出现。14、控制修复技术控制和修复技术有物理、化学和生态修复。物理修复是借助工程技术措施,清除底泥污染的一种方法,主要有疏浚、填沙、营养盐钝化、底层曝气、稀释冲刷、调节湖水氮磷比、覆盖底部沉积物及絮凝沉降等一系列措施。化学修复如加入化学药剂进行杀藻。生物修复技术有人工湿地、生物浮床、生物操纵物理和化学方法只能暂时控制，治标不治本。生态修复是新的领域，研发热点。4.1人工湿地4.1.1定义4.1.2组成4.1.3原理4.1.4应用4.1.1定义人工湿地是人工建造和管理控制的、工程化的湿地,通过模拟自然湿地,人为设计与建造的由饱和基质、挺水与沉水植被、动物和水体组成的复合体。它改变了湿地的传统形态,通过科学的设计和改造,用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对水体的净化。昆明滇池人工湿地处理暴雨径流试验系统4.1.2湿地组成填料、植物、微生物和动物是人工湿地生态系统的主要组成部分。填料一般由土壤、沙粒、碎石等构成。它不仅为植物和微生物提供生长介质，还通过沉淀、过滤和吸附等作用去除污染物。植物包括挺水植物、沉水植物和浮水植物。植物对污染物有吸附、代谢、积累等作用。微生物是湿地重要组成部分，主要去除有机物和氨氮。4.1.3去除营养物质机理氮、磷等营养物质浓度的提高是导致湖泊富营养化的关键因素。除磷人工湿地对磷的去除作用包括介质的吸收和过滤、植物吸收、微生物去除等。无机磷的吸收和过滤去除作用因湿地床的填料不同而存在差异。植物生长过程中通过同化作用将无机磷变成植物体的组成部分,最后通过收割去除。微生物对磷去除包括对磷的正常吸收和对磷的过量积累,不同含氧状态的人工湿地根区类似于污水脱氮除磷系统的A-A-O处理单元,使某些细菌在厌氧条件下吸收低分子的有机物(如脂肪酸),同时将细胞原生质中聚合磷酸盐异染粒的磷释放出来(释磷),并提供必需的能量以便它们在好氧条件下从水中吸收超过其生长所需的磷(聚磷),并以聚磷酸盐的形式成为微生物细胞的内含物而被贮存起来,因此人工湿地有较高的除磷效果除氮人工湿地系统中氮的去除主要依靠微生物的分解转化作用和植物的吸收同化作用完成的。进入湿地系统中的氮主要以有机氮和氨氮的形式存在。在人工湿地系统内,植物光合作用过程中将氧通过植株-根系向湿地床输送,使得系统内部存在许多好氧、缺氧和厌氧微环境,为微生物的硝化和反硝化作用创造了良好条件。首先,水中的有机氮被异养微生物(氨化细菌)转化为氨氮,而后硝化细菌在好氧环境下将氨氮转化为亚硝态氮和硝态氮,最后通过反硝化微生物的脱氧作用以及植物根系的吸收作用将无机氮从水中去除。4.1.4应用1994年,我国在滇池建立的人工湿地系统用以处理滇池流域农业面源污染,根据14个月运行监测,该湿地系统对TN平均去除率为35.5%～60%左右,对TP平均去除率为24.4%～47.8%。2002年,中国科学院南京地理与湖泊研究所和云南玉溪市环科所设计的抚仙湖人工构造湿地开始投入运行,监测结果表明对各项污染指标的去除率分别达到:COD87.8%、BOD68.7%、SS96.3%、TP32.4%、TN36.0%，出水水质也得到了很大的提高。4.2生态浮床4.2.1定义4.2.2原理4.2.3特点4.2.4应用4.2.1定义生态浮床技术是按照自然规律,运用无土栽培技术,以高分子材料为载体和基质,采用现代农艺和生态工程措施综合集成的水面无土种植植物技术。4.2.2原理生态浮床技术是由3项国家发明专利组成,拥有自主知识产权的水环境治理与生态修复兼顾的实用技术。原理是:利用植物在生长过程中对水体中N、P等元素的吸收及植物发达根系和浮床基质对水体中悬浮物的吸附,