《环境学概论 第三章 水体环境课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《环境学概论 第三章 水体环境课件（151页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章 水体环境,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,第一节水体环境概述,一、天然水在环境中的循环 组成与分布,水圈 13.6亿km3,海洋 97%,淡水 3%,冰川、雪山77.2%,地下水、土壤水22.4%,江、河、湖、泊0.4%,易于利用的淡水占全部淡水的20%左右，直接可利用的淡水仅占0.3%,第一节水体环境概述,一、天然水在环境中的循环 组成与分布,北半球,南半球,海洋,陆地,60.7%,39.3%,80.9%,19.1%,东半球,西半球,62%,38%,80%,20%,南半球北半球,西半球东半球,第一节水体环
2、境概述,一、天然水在环境中的循环 水资源的特点 维护生态平衡和环境的基本要素 利用的广泛性和不可代替性 经济上的两重性 补给上的循环性 时空分配上的可变性,第一节水体环境概述,一、天然水在环境中的循环 我国水资源的特点 水资源总量多，人均占有量少 地区分配不均，水土资源不平衡 年内季节分配不均，年际变化很大 部分河流含沙量大,第一节水体环境概述,一、天然水在环境中的循环 天然水循环,自然界的水分循环,100%,91.7%,8.3%,100%,66%,34%,8.3%=34%= 37000km3/a,第一节水体环境概述,二、天然水的组成 天然水不同于纯水 天然水的组成物质取决于形成环境 与水接触
3、的物质的成分和溶解度 物理化学作用进行的条件,第一节水体环境概述,二、天然水的组成 天然水中的7种物理化学作用 固体物质的溶解和沉淀 酸碱反应 水化学平衡体系中离子成分与气相间的平衡 氧化还原作用 固体物质与水中离子成分之间的交换反应 有机物的矿化作用 生物化学作用,第一节水体环境概述,二、天然水的组成 天然水化学成分 主要离子 主要阴离子：Cl-、SO42-、HCO3-、CO32- 主要阳离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+ 溶解气体 N261%，O234%，CO2，H2S,第一节水体环境概述,二、天然水的组成 天然水化学成分 胶体 无机、有机 微量元素 Br、F、I、Fe、Cu、Ni、T
4、i、Pb、Zn、Mn、V 、Ba 生源物质 NH4+、HPO42-、H2PO4- 悬浮固体 硅、铝酸盐颗粒、砂粒、粘土,第一节水体环境概述,二、天然水的组成 不同类型天然水水质 大气降水 水源为海洋和陆地蒸发的水蒸气，水质组成很大程度取决于地区条件。靠近海岸处的降水含海水飞沫，内陆降水中含灰尘，城市和工业区降水含工业粉尘。 大气降水含盐量一般为3050mg/L，近海地区以Na+、Cl为主，内陆以Ca2+、HCO3为主。,第一节水体环境概述,不同类型天然水水质 河水 在集水面积内流动时，因侵蚀岩石，岩石成分会进入河流；各支流汇入干流时，支流成分进入干流；流域地区的气象条件会影响河水水质，如蒸发量
5、对离子浓度的影响；河水受生物活动影响，如人为排放污染物。 河水含盐量略高于大气降水，约100200mg/L，主要离子Ca2+Na+ ， HCO3SO42-Cl。,第一节水体环境概述,不同类型天然水水质 湖泊 由河流及地下水补给，组成成分与气候、生物、地质有关 淡水湖：Ca2+Na+ ， HCO3SO42-Cl 咸水湖： Cl HCO3 地下水 SS少、有机物和细菌含量极少，硬度、矿化度大 主要离子：Fe2+、Mn2+、NO3、NO2等,第一节水体环境概述,三、水体及水体污染 水体 概念：以相对稳定的陆地为边界的天然水域，包括江河、湖泊、水库、沼泽、冰川和海洋等。水体是一个完整的生态系统，除水之
6、外还包括悬浮物质、溶解物质、水生生物及底泥等。,第一节水体环境概述,三、水体及水体污染 水体 分类 按类型 按区域,海洋水体：海、洋 陆地水体：河流、湖泊、沼泽、地下水,洞庭湖 东昌湖,第一节水体环境概述,三、水体及水体污染 水体污染 概念：当污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等天然水体，其含量超过水体的自然净化能力，使水体的水质和底质的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低水体的使用价值和功能的现象。,第一节水体环境概述,四、水体污染源和污染物 （一）水体污染源 概念：向水体排放污染物或对水体产生有害影响的场所、设备和装置。 主要的水体污染源 自然污染源 人为污染源,按人类活动方式：
7、 工业、农业、生活污染源 按排放污染物空间分布方式: 点源和非点源,工业废水,工业废水是造成水体污染的主要来源，包括废水（工业冷却水）、污水（与产品直接接触受污染的排水）、废液（在生产工艺中流出的废液）。 工业废水源自各行业，种类繁多，污染情况复杂。P69,工业废水,特点 SS含量高，1003000mg/L左右 需氧量高， COD可达4001000mg/L，BOD可达2005000mg/L 酸碱度变化大，pH在213之间 温度高达40以上可造成热污染 易燃，含低沸点的挥发性液体，易酿成水面火灾 含多种多样有毒有害成分：酚、氰、油、农药、多环芳烃、染料、重金属(Hg、Cr、Cd、As等)，放射性
8、等,农业污染源： 污水面广、分散、难收集、难治理。 有机质、植物营养素、病原微生物、悬浮物及杂质含量高 含较高的化肥、农药,过量施用农药污染水体,过量施用化肥污染水体,生活污水,生活污水是人们日常生活中产生的各种污水的混合液，包括厨房、洗涤室、浴室、厕所排放的废水。 生活污水不同于城市污水。 城市污水指排入城市污水管网的各种污水的总和，有生活污水、一定量的各种工业废水、地面的降雪、融雪水及垃圾、废物、污泥等。,生活污水,特点 SS、需氧量低于工业废水； 水质成分有日变化规律，含N、P高； 有机物质主要有纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质、尿素等； 含多种微生物，每毫升污水中可含几百万个细菌，病原
9、菌也多； 产生恶质、腐臭和阴沟臭； 不能直接农灌。,过量使用洗涤剂,过量使用洗衣粉,把剩饭倒入下水道,河边洗车,生活垃圾堆于河边,农业退水,农业退水来源有： 农药、化肥进入土壤，随径流和渗流带入水体； 农药、化肥进入大气，随降水进入水体； 牧场、养殖场有机废物排入水体。,第一节水体环境概述,四、水体污染源和污染物 （二）水体污染物 概念：造成水体质量恶化或引起水体污染的各种物质和能量。 物理方面 化学方面 生物方面,第一节水体环境概述,（二）水体污染物 物理方面 颜色 真色：去除悬浮杂质，由胶体溶解物造成的颜色 表色：包括悬浮杂质，水体显示的颜色 例：印染废水 浊度 水中悬浮物和胶体物质对光线
10、透过时的阻碍程度。,第一节水体环境概述,（二）水体污染物 物理方面 温度 地表水温度随季节发生变化 河水月平均水温月平均气温；水中各部位温差不大； 湖泊夏季水深越深，温度越低，冬季下层温度上层水温，春秋两季，湖泊上下层发生循环，处于同温状态。,第一节水体环境概述,（二）水体污染物 物理方面 悬浮固体 主要来源于各种废水中的胶体或细小悬浮固体。 影响水体的透明度，降低藻类光合作用，限制水生生物正常运动。 放射性 天然铀矿的开采和选矿、精炼厂的废水中含放射性杂质铀。,第一节水体环境概述,（二）水体污染物 物理方面 溶解氧 一般鱼类生活所需的氧量视鱼种、发育阶段、活动强度和水温等因素而定。如暖水鱼群
11、每天至少有16小时生活在DO5PPM和8小时生活在DO3PPM的水中。 一天之内DO的含量不相同，主要受到各种因素的影响，如光合作用、呼吸、再充气过程和有机废物的氧化作用。,第一节水体环境概述,（二）水体污染物 化学方面 无机无毒物质 主要指排入水体中的酸、碱及一般无机盐类 来源： 酸性废水 碱性废水 无机盐类废水,矿山排水：美国水体中70%的酸来自于此 冶金和金属加工酸洗废水：日本工业每天用硫酸两万吨，一半用于酸洗,碱法造纸、人造纤维、制碱、制革业,酸、碱废水中和 酸碱废水与地表物质反应,第一节水体环境概述,（二）水体污染物 化学方面 无机无毒物质 主要指排入水体中的酸、碱及一般无机盐类 来
12、源： 危害： 破坏水体的自然缓冲作用； 抑制或消灭细菌及微生物的生长； 妨碍水体自净功能； 腐蚀管道和船舶。,第一节水体环境概述,（二）水体污染物 化学方面 无机有毒物质 主要指重金属、氰化物和氟化物 重金属 五毒：汞、镉、铅、铬、砷,无机汞：易沉积于底层沉积物中，在微生物作用下转为有机汞。 有机汞：脂溶性强，易进入生物组织，并有很高的蓄积作用。,汞,第一节水体环境概述,（二）水体污染物 重金属 五毒：汞、镉、铅、铬、砷 汞 镉：蓄积性强，进入动物体内不易排出 铅：影响智力发育，有色素沉淀 铬：+2、+3、+6价三致作用 砷：砒霜As2O3 致癌,由表皮角化发展成皮肤溃烂，最终导致皮肤癌,电镀
13、照明灯，超标一万倍,第一节水体环境概述,（二）水体污染物 重金属 污染特点 在天然水体中只要有微量浓度即可产生毒性效应。一般110mg/l，汞镉0.0010.01mg/l 重金属进入食物链中，通过食物链的生物放大作用，在生物体体内富集。富山事件1931年-1972年，历时40多年，潜伏期长达30年。 可转化为毒性更强的金属化合物：无机汞甲基汞,第一节水体环境概述,（二）水体污染物 化学方面 无机有毒物质 氰化物 来源：化学、电镀、煤气、炼焦工业 危害：毒性极强，人误服0.2克左右的氰化钾或氰化钠，立即死亡；水中CN含量0.3-0.5mg/l，鱼类死亡；0.3mg/l，微生物死亡；0.1mg/l
14、，虫类死亡。 水体对氰化物的自净能力强，主要靠挥发和氧化分解两种途径完成。 挥发： 氧化分解,90%,10%,第一节水体环境概述,（二）水体污染物 化学方面 无机有毒物质 氟化物 来源：电镀加工企业 危害：F离子浓度1mg/l时，出现氟危害，如牙齿出现氟斑、骨骼变形、肾脏损害。,第一节水体环境概述,（二）水体污染物 化学方面 有机无毒物质（有机耗氧物质） 进入水体后，通过微生物作用分解为CO2、H2O，分解过程中需消耗DO，在缺氧条件下，发生腐败分解、恶化水质。 常用指标有4种：COD、BOD、TOC和TOD。,第一节水体环境概述,（二）水体污染物 化学方面 有机无毒物质（有机耗氧物质） 化学
15、需氧量(COD, Chemical Oxygen Demand) 定义：指用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量(mg/L)。CODCr（重铬酸钾）、CODMn（高锰酸钾） 生化需氧量(BOD, Bio-Chemical Oxygen Demand) 定义：指在好气条件下，微生物分解水中有机物质的生物化学过程中所需溶解氧的量，是反映水体中有机污染程度的综合指标之一。,第一节水体环境概述,（二）水体污染物 化学方面 有机无毒物质（有机耗氧物质） 生化需氧量(BOD, Bio-Chemical Oxygen Demand) BOD5，室温条件下，培养5天的生化需氧量，即五日生化需氧量。 COD
16、BOD5，一方面因为BOD5生物氧化不彻底，彻底氧化需20天，导致BOD5实际量；另一方面COD氧化剂将其它低价无机物氧化，导致COD实际量。,第一节水体环境概述,（二）水体污染物 化学方面 有机无毒物质（有机耗氧物质） 总有机碳量(TOC, Total Oxygen Carbon) 定义：水中溶解性和悬浮性有机物中存在的全部碳量。 总需氧量(TOD, Total Oxygen Demand) 定义：水中有机物全部被氧化所需的氧量。 TODTOC：有机物不但含C，还有S、H、N等也可被氧化。,第一节水体环境概述,（二）水体污染物 化学方面 有机有毒物质 酚类化合物 来源：冶金、煤气、炼焦、石油化工、塑料等工业 含酚废水的浓度、成分差别较大 高浓度 低浓度,挥发酚：2300-3000mg/l 不挥发酚:700-2000mg/l,挥发酚：40-60mg/l 不挥发酚:10-20mg/l,第一节水体环境概述,（二）水体污染物 化学方面 有机有毒物质 酚类化合物 危害： 使蛋白质凝固，损伤神经系统 水体中酚浓度为0.10.2mg/l，鱼肉带有
