Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,*,環(huán)境科學(xué)概論,環(huán)境科學(xué)概論,第五章 水體污染,主講：章玲,一、水是寶貴的自然資源,地球上水的分布大致是這樣的：海洋占97.2，冰山和冰川占2.15，地下水占0.31，湖泊占0.009。大氣中水蒸氣占0.001，而河流與小溪僅占0.0001。地球可供人類和陸地上的動(dòng)植物競(jìng)爭(zhēng)使用的淡水量尚不足地球總水量的1。,第一節(jié) 概述,全世界河流徑流總量按人平均，每人在一萬立方米以上，我國地面穩(wěn)定的徑流量近2.7億立方米，居世界第六位，若按人均計(jì)算，每人占有2300立方米，只相當(dāng)于世界人均量的1/4。,在時(shí)空上分布也不均勻，東南方多，西北部少，夏秋季多，冬春季少。,我國水資源分布極不均衡，與土地、礦產(chǎn)資源分布組合不相適應(yīng)。全國水資源的,81%,集中分布在長江及其以南地區(qū)，該地區(qū)耕地面積僅占全國的,36%,；而淮河及其以北地區(qū)，耕地面積占全國的,64%,，水資源量僅占全國的,19%,。華北地區(qū)已探明的,49,種主要礦產(chǎn)資源的潛在價(jià)值占全國的,41.2%,，而水資源只占,4.7%,；江南地區(qū)礦產(chǎn)資源僅占全國,10.2%,，而水資源卻占全國的,42.6%,。因而形成了南方水多耕地礦產(chǎn)少，水量有余；北方耕地礦產(chǎn)多，水資源短缺的局面。,二、水資源短缺,（一）主要原因：,1、自然條件方面,（1）空間分布不均,全球有效淡水不及總水量的1%，但可滿足200億人低水平的需要，不過由于人口分布和降水的時(shí)空分布不均勻，造成很多地區(qū)缺水,（2）時(shí)間分布不均,2、城市與工業(yè)集中發(fā)展,全世界城市人口占41.6%，而城區(qū)面積只有0.3%，城市人口和工業(yè)的過分集中，造成了城市用水嚴(yán)重短缺。,3、水體污染嚴(yán)重,由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活產(chǎn)生的大量污染物，使很多水體受到污染，失去了使用功效，也是水資源短缺的一個(gè)原因。,全世界每年排放的廢水達(dá)到4000多億噸，造成50000多億噸水資源被污染。據(jù)推測(cè)，在2025年以前，因?yàn)樗脑蚨蔀殡y民者將多達(dá)1億人。,我國南方地區(qū)雖然水多，但由于污染，水質(zhì)性缺水相當(dāng)嚴(yán)重,4、用水浪費(fèi)和盲目開采造成水資源不足,序號(hào),富水國家,人均M,3,/人年,序號(hào),缺水國家,人均M,3,/人年,1,加 拿 大,121930,1,馬 爾 它,70,2,巴 拿 馬,66060,2,利 比 亞,190,3,尼加拉瓜,53480,3,巴巴多斯,200,4,巴 西,38280,4,阿 曼,540,13,美 國,10430,13,中 國,2400,全球環(huán)境展望發(fā)布：“目前全球一半的河流水量大幅度減少或被嚴(yán)重污染，世界上80個(gè)國家或占全球40%的人口嚴(yán)重缺水。如果這一趨勢(shì)得不到遏制，今后30年內(nèi)，全球55%以上人口將面臨水荒”,第二節(jié) 水體污染,一、水體污染的概念,水體污染是指排入水體的污染物使該物,質(zhì)在水體中的含量超過了水體的本底含量,和水體的自凈能力，導(dǎo)致其物理、化學(xué)、,生物、放射性特性的改變，從而影響了水,體的有效利用，危害人體健康或者破壞生,態(tài)環(huán)境，造成水質(zhì)惡的現(xiàn)象。,從以上定義可以看出：,水污染是一種水質(zhì)惡化的現(xiàn)象；,這種惡化是由于水體中進(jìn)入了某種物質(zhì)或能量而造成的；,水體所承納的物質(zhì)或能量之多已達(dá)到了導(dǎo)致水體水質(zhì)發(fā)生改變的程度，即超過了水體的自凈能力；,這種變化影響了水的有效利用，即將本來可用于某種目的的水惡化為只能用于更低目的的水,國家環(huán)保總局局長周生賢就水污染防治法修訂草案所作的說明：2005年全國七大水系的411個(gè)地表水監(jiān)測(cè)斷面中有27%的斷面為劣類水質(zhì)，全國約50%的城市市區(qū)地下水污染嚴(yán)重。3億多農(nóng)村人口的飲用水存在安全問題。一些地區(qū)甚至出現(xiàn)了“有河皆干、有水皆污”的現(xiàn)象。水污染事故頻繁發(fā)生。2005年全國共發(fā)生環(huán)境污染事故1406起，其中水污染事故693起。,上述數(shù)字只是一個(gè)平均數(shù)，不少學(xué)者認(rèn)為，僅僅根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)仍不足以反映中國水污染的真實(shí)狀況。,二、水體污染源和污染物,（一）水體污染源,水體污染源是指造成水體污染的污染物的發(fā)生源。通常是指向水體排入污染物或?qū)λw產(chǎn)生有害影響的場(chǎng)所、設(shè)備和裝置。,按污染物的來源可分為工業(yè)污染源、生活污染源和農(nóng)業(yè)污染源；,按照排放污染物的空間分布方式，可以分為點(diǎn)源和非點(diǎn)源。,點(diǎn)源是指以點(diǎn)狀形式排放而使水體造成污染的發(fā)生源；,非點(diǎn)源也稱面源，是以面積形式分布和排放污染物而造成水體污染的發(fā)生源。,目前湖泊水體富營養(yǎng)化主要是由于面源帶來的大量氮、磷等所造成的。,1）工業(yè)污染源,特點(diǎn)：懸浮物含量高。最高可達(dá)30000mg/l；,需氧量高，有機(jī)物一般難于降解；,PH值變化幅度大：PH=2-13；,溫度高，排入水體可引起熱污染；,易燃，常含有低燃點(diǎn)的揮發(fā)性液體，如汽油、苯、甲醇、酒精、石蠟等；,含有多種多樣的有害成分。,2）生活污染源,特點(diǎn)：渾濁，含大量有機(jī)物，且均無毒；,含有大量合成洗滌劑；,含有多種微生物。,3）農(nóng)村水體面源污染源分析,下水尚未與市區(qū)污水干道連通的村鎮(zhèn)生活污水,未收集或未及時(shí)收集的各種垃圾,農(nóng)田殘留氮磷肥和農(nóng)藥,裸露土地和農(nóng)田的水土流失,分散性餐飲廢水,農(nóng)戶分散畜牧家禽養(yǎng)殖業(yè)廢水,大氣中的降塵、機(jī)動(dòng)車輛排出氣體中的油類物質(zhì)和顆粒,特點(diǎn)：面廣、分散、難于治理。,三、幾種重要水體污染物的性質(zhì)及來源,水體中的污染物按其性質(zhì)及組成可分為無機(jī)無毒、無機(jī)有毒、有機(jī)無毒、有機(jī)有毒、放射性物質(zhì)、熱污染、病原微生物等。,1.需氧污染物：某些有機(jī)化合物可在微生物的作用下最終分解成簡(jiǎn)單的無機(jī)物質(zhì)、CO,2,和H,2,O等，這些有機(jī)物在分解過程中需要消耗大量的氧，故又稱為需氧污染物。如：,C,6,H,12,O,6,+6O,2,6CO,2,+6H,2,O,180 192,0.01 x,所以：X=0.011g/l,實(shí)際工作中，一般采用下列指標(biāo)來表示水中需氧有機(jī)物的含量：,（1）,化學(xué)需氧量,：,COD,（Chemical Oxygen Demand）用化學(xué)氧化劑氧化水中有機(jī)污染物時(shí)所需的氧量。目前常用的氧化劑主要是：重鉻酸鉀（COD,Cr,）和高錳酸鉀（COD,Mn,）。,（2）,生化需氧量,：,BOD,（Bio-chemical Oxygen Demand）表示水中的有機(jī)污染物經(jīng)微生物分解所需的氧量（mg/l）。,有機(jī)污染物經(jīng)微生物氧化分解的過程，一般可分為兩階段，第一階段主要是有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為CO,2,、H,2,O和NH,3,等。,RCH（NH,2,）COOH+O,2,=RCOOH+CO,2,+NH,3,第二階段主要是氨被轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽：2NH,3,+3O,2,=2HNO,2,+2H,2,O,2HNO,2,+O,2,=2HNO,3,在測(cè)定BOD時(shí)一般以20作為測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度，以五天作為測(cè)定BOD的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，簡(jiǎn)稱五日生化需氧量（BOD,5,表示）,（3）總有機(jī)碳：TOC（Total Organic Carbon）包括水中所有有機(jī)污染物質(zhì)的含碳量，以化學(xué)燃燒方法測(cè)定。,(4)總需氧量：TOD（Total Oxygen Demand）,TOC和TOD均是以化學(xué)燃燒氧化反應(yīng)，前者測(cè)定結(jié)果以碳表示，后者測(cè)定結(jié)果以氧表示。,水體中需氧有機(jī)物的來源,污染水體中的需氧污染物主要來自生活污水、牲畜污水及食品造紙、制革、印染、焦化、石油化工等工業(yè)廢水。,植物營養(yǎng)物,所謂植物營養(yǎng)物主要是指N、P、K、S及其化合物。,（1）水體中植物營養(yǎng)物質(zhì)的來源,第一，也是主要方面，來自化肥，施入農(nóng)田的化肥只有一部分為農(nóng)作物所吸收，未被吸收的則被農(nóng)田排水和地表徑流攜帶至地下水與地表水中；,第二，來自生活污水的糞便（N的主要來源）和含P洗滌劑；,第三，由于雨、雪對(duì)大氣的淋洗和對(duì)磷灰石、硝石、鳥糞層的沖刷，使一定量的植物營養(yǎng)物質(zhì)匯入水體,（2）植物營養(yǎng)物質(zhì)的危害-水體富營養(yǎng)化,水體富營養(yǎng)化：水體中植物營養(yǎng)物質(zhì)含量的增加，將導(dǎo)致水生生物，主要是各種藻類大量繁殖，藻類過度旺盛的生長繁殖將造成水體溶解氧急劇變化，使水體處于嚴(yán)重缺氧，而造成魚類大量死亡。這種現(xiàn)象稱為水體富營養(yǎng)化,一般來說，水體中P超過20mg/m,3,，或無機(jī)氮超過300mg/m,3,，即可認(rèn)為水體處于富營養(yǎng)化狀態(tài)?？梢?，對(duì)發(fā)生富營養(yǎng)化作用來說，P的作用大于N。,水體富營養(yǎng)化的主要危害：,藻類大量繁殖，耗去水中溶解氧，造成水中魚類窒息而無法生存，水產(chǎn)資源遭破壞；,水中含氮化合物的增加，對(duì)人畜健康帶來很大危害，硝酸鹽超過一定量時(shí)有毒性，亞硝酸鹽又能在人體內(nèi)與仲胺合成亞硝胺，可使人得癌癥，生畸胎并影響遺傳。,富營養(yǎng)化的防治,富營養(yǎng)化的防治的困難表現(xiàn)在：,（1）污染源的復(fù)雜性，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的N、P來源既有天然源，又有人為源，既有外源性污染源又有內(nèi)源性污染源。（2）營養(yǎng)物質(zhì)去除的高難度。,富營養(yǎng)化的主要治理技術(shù)措施,1.工程性措施：挖掘底泥沉積物；深層曝氣；注水沖稀。,2.化學(xué)方法：凝聚沉降方法；用殺藻劑殺死藻類,3.生物性措施：利用水生生物吸收；投放鰱魚以控制藍(lán)綠藻的生長。,3.重金屬污染,在環(huán)境污染方面所說的重金屬實(shí)際上主要是指汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等生物毒性顯著的，也指具有一定毒性的一般金屬如Zn、Cu、Co、Ni、Sn等。,目前最引人注意的是Hg、Cd、Cr、Pb、As等，也有人稱之為“五毒”。,重金屬污染物的最主要的特征是：在水體中不能被微生物所降解，而只能發(fā)生各種形態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化，以及分散和富集的過程，這些過程稱為金屬遷移。,重金屬污染物的危害最主要的是生物毒性。,重金屬的污染有三個(gè)特點(diǎn)：,在天然水體中，只要微量濃度即可產(chǎn)生毒性效應(yīng)，一般重金屬產(chǎn)生毒性的范圍大致在1-10mg/l，毒性較強(qiáng)的金屬如Hg、Cd產(chǎn)生毒性的濃度范圍在0.01-0.001mg/l。,通過食物鏈的生物放大作用，重金屬可以在較高級(jí)生物體內(nèi)成千成萬倍地富集,然后通過食物進(jìn)入人體，在人體某些器官中積累造成慢性中毒。,水體中的某些重金屬可在微生物的作用下，轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的金屬化合物，如甲基化（甲基汞）。,熱污染,廢熱污染，可能產(chǎn)生的影響包括：,（1）造成水體溫度升高，使水中溶解氧減少；,（2）影響生產(chǎn)者的物種組成，因而影響整個(gè)食物鏈；,（3）刺激水中有害物質(zhì)的反應(yīng)活性，增強(qiáng)有毒物質(zhì)、重金屬等的生物毒性。,（4）使魚類抗病能力下降，變得極易感病。,氯代烴,氯代烴也叫有機(jī)氯，是一種合成有機(jī)物，其中1個(gè)或幾個(gè)氫原子被氯原子取代。溴原子和氟原子在化學(xué)上類似氯原子。也能取代氫原子，所以，這個(gè)族的取代烴稱為鹵代烴，這種化合物廣泛用于塑料、電絕緣體、農(nóng)藥、滅火劑、木材防腐以及許多其他產(chǎn)品。,許多氯代烴具有2個(gè)使其特別容易產(chǎn)生生物累積的特點(diǎn)：化學(xué)性質(zhì)極端穩(wěn)定，脂溶性強(qiáng)，水溶性低，因而很易在生物體內(nèi)積累。,酚類化合物,酚屬于有機(jī)有毒類污染物，可使蛋白質(zhì)凝固，主要作用于神經(jīng)系統(tǒng)。水體受酚污染后，會(huì)嚴(yán)重影響各種水生生物的生長和繁殖，使水產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量降低。,氰化物污染,水體中氰化物主要來自化學(xué)、電鍍、煤氣、煉焦等工業(yè)排放的含氰廢水。氰化物是劇毒物質(zhì)。,水體對(duì)氰化物有較強(qiáng)的凈化能力，天然水體中凈化過程，主要有二個(gè)途徑：,一個(gè)是揮發(fā)排除：CN,-,+CO,2,+H,2,O=HCN+HCO,3,-（,這一過程的凈化量可以占到水體對(duì)氰化物自凈的90%左右）；,另一過程是氧化過程（即生物化學(xué)氧化）,2CN,-,+O,2,2CNO,-,CNO,-,+2H,2,ONH,4,+,+CO,3,2-,在一般天然水條件下，微生物氧化過程所造成氰化物的自凈量只占水體對(duì)氰化物總自凈量的10%左右，在夏季，微生物氧化過程的自凈量可以達(dá)到30%左右。,酸、堿及一般無機(jī)鹽類,酸性廢水主要來自三個(gè)方面：,礦山排水是酸性廢水主要來源之一，礦山排出水中的酸是由硫化礦物的氧化作用產(chǎn)生的，反應(yīng)式：,4FeS,2,+15O,2,+14H,2,O=8H,2,SO,4,+4Fe（OH）,3,冶