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1、,一、水对人类和在环境中的重要作用 地球生态系统 人类及生物 人类生产生活,玉米 用水368m3/t； 小麦 513m3/t 棉花 648m3/t 水稻 1000m3/t,农业灌溉用水量,占总用水量的70%,二水圈与水资源 地球上海洋、河流、冰川融化水、地下水、湖泊、大气含水、土壤水和生物水，在地球周围形成了一个紧密联系、相互作用，又相互不断交换的水圈。水圈就是地球表面不连续的水壳。,全球总贮水量估计为13.9亿立方千米，但其中淡水总量仅为0.36亿立方千米。 除冰川和冰帽外，可利用的淡水总量不足世界总贮水量的1。,全球水循环 在太阳能的推动下，地球上的水在不断循环变化。 通过形态的变化，水在
2、地球上起到热量输送和调节气候的作用。,表32 地球上的水循环 （单位：千米3/年）,人类对水循环最重要的影响是对水的消耗性使用。减少了河水流量，人为改变了水循环。,三 我国水资源主要问题,我国水资源总量为28124亿立方米，其中河川径流量为27115亿立方米，居世界第六位。 但我国人均水资源量只有2300立方米，约为世界人均水资源量的三分之一，列世界第88位。 亩均水资源量也只有1770立方米，相当于世界平均数的三分之二左右。,(1)我国水资源人均和亩均水量少,我国水资源的地区(空间)分布很不均匀，与耕地、人口的地区分布也不相适应。 我国南方水资源总量占全国总量的8l，人口数占全国的54.7，
3、耕地面积只占全国35.9； 而北方水资源总量只占全国总量14.4，耕地面积却占全国的58.3。,(2)水资源在地区分布上很不均匀， 水土资源组合不平衡,我国位于东亚季风区，降水和径流的年内分配很不均匀。 年际变化大，枯水年和丰水年持续出现， 平均约每三年发生一次较严重的水旱灾害。,(3)水量年内及年际变化大，水旱灾害频繁,由于自然条件的限制和长期人类活动的结果，中国森林覆盖率只有12，居世界第120位。 水土流失严重，全国水土流失面积约150万平方公里，占国土面积六分之一左右。 结果造成许多河流的含沙量大，如黄河年平均含沙量为37.7公斤立方米，年输沙总量160000万吨，居世界大河之首。,(
4、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,四、 世界水资源的利用情况,人类对水资源的 开发利用 分两类,取用水量,取用水能,从水体取走所需的水量，数量有所消耗，质量有所变化，在另外地点回归水体。,水力发电、发展水运、水产和水上游乐等。,人类在早期对水资源的开发利用，主要是在农业、航运、水产养殖和水能利用等方面； 直到本世纪初，工业和城市生活用水仍只占总用水量的12左右。,1世界水资源的供给与利用,随着世界人口的高速增长以及工农业生产的发展，水资源的消耗量越来越大。,由表中数据可以看出，随着人类文明的进步，对水资源的需要量越来越大，2000年用水量为1950年的6
5、倍。,但是，可供人类使用的水资源却不会增加；甚至会因人为的污染等因素而使质量变差，数量减少。,2水资源消耗原因,用水量的增加,公共用水,据统计，近40年来，全世界工业用水增加了7倍； 而农业用水量仅增加了2倍;,(包括饮用水和卫生用水, 全球为56);,（发达国家工业用水占40以上， 发展中国家工业用水则不到10）,工业用水,农业用水,三水危机产生的原因,从总的水储量和循环量来看，地球上的水资源是丰富的，如能妥善保护与利用，则可以供应200亿人的使用。,(1)自然条件影响 (2)城市与工业区集中发展 (3)水体的污染,水资源危机的原因何在呢?,淡水在地球上的分布极不均匀，而且受到气候变化的影响
6、，所以许多国家或地区用水量甚缺。,(1)自然条件影响,(2) 城市与工业区集中发展,200多年来，世界人口趋向于集中在占地球较小部分的城镇和城市中，在20世纪中期以来这种城市化进程已明显加快。 目前世界上城市居民约占世界人口的41.6，而城市占地面积只占地球上土地总面积的0.3。,例如，日本年均降雨量1818毫米，但由于73的工业集中在太平洋沿岸，而且东京、大阪、名古屋三大城市周围50千米以内，不到国土的1土地以上居住了全国总人口的32，因此这些城市用水十分紧张。,(3)水体的污染,水体有二个含义： 一般是指河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、海洋的总称； 在环境学领域中则把水体当作包括水中的悬浮
7、物、溶解物质、底泥和水生生物等完整的生态系统或完整的综合自然体。,水体按类型 可分为,海洋水体,陆地水体,地表水体（河流、湖泊等）,地下水体,五、水污染现状及趋势 水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，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。,为了反映水体被污染的程度，要用污水的水质指标来表示。污水水质指标主要有下列几项：,污水的水质指标,(a)悬浮物（或称悬游物）,(b)废水中有机物浓度,(c)pH值,(d)污水的细菌污染指标,(e)污水中有毒物质指标,(a)悬浮物（或称悬游物） 是污水中呈固体状的不溶解物质，它是水体污染基
8、本指标之一。,(b)废水中有机物浓度也是一个重要的水质指标。由于有机物的组成比较复杂，要想分别测定各种有机物的含量比较困难，一般采用BOD5和COD指标来表示有机物的浓度：,生物化学需氧量， (Biochemical oxygen demand)， 用BOD5表示，BOD5表示水中的有机污染物经微生物分解所需的氧量(单位体积的污水所消耗的氧量，毫克升)。 BOD5越高，表示水中需氧有机物质越多。,化学需氧量 (Chemical oxygen demand) 用COD表示，即化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量。目前常用的氧化剂主要是重铬酸钾或高锰酸钾。,(c)pH值 污水的pH值对污水处理
9、及综合利用，对水中生物的生长繁殖和排水管道等都有很大影响，所以被列为检验污水水质的重要指标之一。,(d)污水的细菌污染指标 在水处理工程中，用两种指标表示水体被细菌污染的程度： 细菌(杂菌)的总数/毫升水。 水中大肠菌的多少。水中含有大肠菌，即说明已被污染。,(e)污水中有毒物质指标 我国已制定过“地面水中有毒物质的最高容许浓度”的标准，列出了40种有毒物质。,以上五个指标是表示水体污染情况的重要指标，此外还有温度、颜色、放射性物质浓度等。也是反映水体污染情况的指标。,北京市 排入城市下水道的水污染物排放标准,水体污染源,水体污染来源 有二种形式,(a)点源 工业污染源和生活污染源,(b)面源
10、 农村污水和灌溉水,对水体污染有较大影响的共有十种污染物：,水体中的主要污染物,(a)需氧污染物 (b)植物营养 (c)重金属 (d)农药 (e)石油 (f)酚类化合物 (g)氰化物 (h)酸碱及一般无机盐类 (i)放射性物质 (j)病原微生物和致癌物,溶解氧(DO),是水质的重要参数之一，也是鱼类等水生生物生存的必要条件。,图34 水的DO含量随呼吸、光合作用、再充气 过程作用而变化的情况,图35 水中有机废物的氧化作用 和DO含量的关系,所谓植物营养物主要是指氮、磷、钾、硫及其化合物。 从农作物生长的角度看，植物营养物是宝贵的物质，但过多的营养物质进入天然水体，将恶化水体质量，影响渔业的发
11、展和危害人体健康。,(b)植物营养物,化肥 生活污水的粪便和含磷洗涤剂 大气降水淋洗和对磷灰石、硝石、鸟粪层的冲刷,营养物质来源,在环境污染方面所说的重金属主要指汞、镉、铅、铬、砷等生物毒性显著的重元素，也包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡等。,(c)重金属,重金属污染物最主要的特性是：在水体中不能被微生物降解，而只能发生各种形态之间的相互转化，以及分散和富集的过程。,重金属在水体中的迁移主要是下列物理化学作用。 沉淀作用、吸附作用 、氧化还原作用,重金属以汞毒性最大，镉次之，铅、铬、砷也有相当毒害，有人称之为“五毒”。,无机汞（Hg）超过2g/L就会对人体的肾脏造成损伤。铅（Pb）会造成
12、婴儿和儿童的身体或智力发育迟缓，对于成年人则会诱发肾病和高血压。 镉（Cd）可造成人体肾脏的损伤，在体内的累积可以将骨骼中的钙置换出来，致使骨质疏松，软化多孔。 铬（Cr）以两种价态存在，Cr3+可以致畸变、Cr6+可以致癌。 人体摄取的铜（Cu）过量会造成肠胃不适、肝脏和肾脏的损伤。,19901998年度全国各大流域综合污染指数年际变化,辽河、海河污染严重，淮河水质也较差 黄河水质不容乐观，松花江水质尚可 珠江、长江水质总体良好,1.水污染状况严峻,2004年 七大水系水质类别比例比较,国家环境状况公告表明，2010年，中国地表水污染依然较重，湖泊（水库）富营养化问题突出，204条河流中，不
13、能作为水源的类和劣类水质的断面比例分别为23.7%和16.4%。湖泊方面，26个国控重点湖泊（水库）中，不能饮用的类水4个，占15.4%；类的6个，占23.1%；劣类的10个，占38.5%。全国地下水质量状况也不容乐观， 2351个监测点的水质为较差-极差级，占全部监测点的57.2%。,地下水污染日益严重，加剧水资源危机,监测表明，全国2/3城市地下水水质下降，局部地段水质恶化，数以千计的供水井报废。,严重污染,中度污染,轻度污染,太原市,石家庄,全国大中城市地下水主要污染指标统计表,2005年四大海区部分近岸海水水质评价对比图,近岸海域以东海污染为重，其次为渤海,我国近岸海水水质评价,主要污
14、染因子是无机氮和活性磷酸盐,315个测点,2005年 我国近岸海水氮 磷 超标状况,我国6090年代有记录的赤潮发生次数,饮用有毒元素超标的地下水造成各种致病隐患,2.工业生产与生活用水加剧了污染 环保部的正式数据表明，中国的废水排放量年年上升，2010年达到617.3亿吨。 没经过处理，或者处理后没有达标的废水，排放后必然造成水体污染。现在的问题是，有些地方上了污水处理厂但却没有正常运行，也有些是因为管网铺失没有到位导致污水处理不能发挥效率，更有些则是一些不法企业私自或通过搞定某些部门半公开偷排，严重污染地表水和地下水。,即便是正常运行的污水处理厂的达标处理，是以COD、BOD、氨氮等作为指
15、标进行控制的，也即是污水处理厂所谓达标排放的水，也是属劣五类，是绝不允许作为饮用水源的。不幸的是，这些所谓的达标水，往往直接排放到江河湖海，混入下游自来水的水源，进入某一个自来水厂。,3.自来水的处理工艺没“与时俱进” 自中国第一个自来水厂在上海杨树浦投产至今已近130年的历史。在此期间，中国已建了成千上万个自来水厂，几乎涵盖了所有镇级以上的行政区域。然而，遗憾的是近130年来，水厂投资不断增加，设施不断完善，但净水工艺却没有与时俱进，仍停留在传统的混凝、沉淀、过滤、消毒工艺。,目前传统的自来水生产工艺仅仅去除感观状污染物与微生物致病菌，对化学污染物和重金属束手无策。另外一个危害是，水体中已发
16、现的有机物达2000多种，它们是水质微污染的罪魁祸手，有些种类具有直接的致癌、致畸、致基因突变等“三致”效应。也有些种类本身毒性不大，但因绝大多数自来水厂采用加氯消毒法，水中的余氯会与其反应生成具有三致效应的消毒副产物。,自来水另一个特别突出的问题就是冗长的输水管线，小区二次供水的输水箱引发的污染。众所周知，中国很多地方发展太快，水管修了扩，扩了修，而且常常管道选材不当，老化严重，导致污染物在水中溶出而进入千家万户，引发问题。 自来水管道的老化、小区高层二次供水等， 此外，2006版的饮用水标准从原来的35项检测指标，增加到106项，因为各地分析检测手段等方面的原因，要推迟到今年7月1日才強制执行。但检测设备昂贵，中国到底有多少自来水厂具备检测条件，业内人心知肚明。至于其他科学上己经证明具有潜在危害的成千上万种可能残留在水中的有机物，一般的水厂不会去检测。,4.
