水环境污染与控制技术

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1、第四章 水环境目 录第一节 地球上的水第二节 水资源危机第三节 水 灾 害第四节 水 污 染第五节 流/海域水环境第一节第一节 地球上的水地球上的水 基本概念 水的存在状态(固、气、液) 水圈（Watershed） 水的自然圈（地下1000m, 地上10km） 水的社会圈（人类活动范围） 水循环 (水在自然界的迁移转化规律) 水资源：所有参与水循环的水1.1水圈：海洋、陆地、大气中固态水、液态水、气态水构成的一个大体连续、相互作用又相互不断交换的圈层。水的循环1、水的自然循环 2、水的社会循环 抽 提处 理河流、湖泊生产、生活生产、生活1.2水循环 大循环（全球、大区域 ） 小循环（小区域）

2、循环的特征（水量平衡 ）。 大循环小循环水循环（Hydrological cycle）； 水循环（Hydrological cycle）1.3水资源的存在特征 有限性(Limited) 可再生性(Renewable)1.4 全球水资源分布图 自然再生（周期性） 人工再生（解决水资源短缺的重 要途径之一）水资源的可再生性1.5人与水的关系水的用途1、生活用水2、生产用水 3、生态用水 农业用水工业用水第二节第二节 水资源水资源天然水量并不等于可利用水量，水资源则一般仅指地球表层中可供人类利用并逐年得到更新的那部分水量资源。 如大气降水，江河、湖泊、水库、土壤和含水层的淡水 。2.1水资源的含义2

3、.2水资源的特性作用上的重要性补给上的有限性时空上的多变性 利用上的多样性联合国已将我国列为全球13个最缺水的国家之一。1.我国的水资源短缺 农业缺水城市缺水生态缺水2、我国水资源特点 (1) 中国水资源总量居世界第四位，共2.8万 亿m3,占全世界6%，但人均水资源占有量偏少 。按1997年人口统计人均水资源仅2220- 2300m3，仅为世界人均水资源的1/4 。到21世 纪中叶，按16亿人计人均水资源仅为1750m3 ，进入联合国评价的用水紧张国家的行列。 (2) 水资源的主要矛盾是，在地区上分布极不 均匀，与人口、土地、生产力布局不相匹配。(3)水资源补给量在年内和年际之间变化极大。水

4、 旱灾害出现频繁，农业生产不稳定，水资源供 需矛盾突出。例如：1998年属于丰水年，全国河川径流量比正 常年份多6247亿m3，其中长江偏多3491亿m3 （多36.7%）；松花江偏多693亿m3（多 90.9%），长江、嫩江出现了特大洪涝灾害。2001年干旱严重，全国大部分地区河川径流 量偏少，松花江、辽河、海河、黄河、淮河比 正常年份来水偏少2367，长江也偏少 6.9，仅东南、华南沿海、西南和西北内陆 来水偏丰。 开源、节流、治污、管理水资源开发与利用对策 开源水利工程措施（时间、空间上的调节 ）其它措施（雨水、海水、再生水利用 ）中国的南水北调 节流城市节水节水型城市农业节水节水型农业

5、治污开源节流、治污为本综合管理综合管理：一龙管水，多龙治水经济手段：水价核心：提高用水效率第三节第三节 水灾害水灾害水灾害水灾害水过多：洪灾、涝灾、潮灾水过少：旱灾水过多、过少所形成的对人类生存发展的 不利影响。洪水灾害洪水灾害由于水体（江、河、湖等）中的水量超过其最 大容纳限量而溢出的现象。1、洪水危害范围广：陆地2/3，江河中下游 损失大：人员伤亡，财产损失黄河悬河1117年(宋)：决口淹死百余万人1642年(明)：水淹开封城, 34/371998年长江、松花江、嫩江流域特大洪水受灾人口2.23亿，死亡3004人倒塌房屋5万间，受灾农作物3.18亿亩直接经济损失2342亿元2、形成原因（1

6、 1）自然因素）自然因素暴雨、融冰、融雪等（2 2）人为因素）人为因素 A都市化B荒地毁林 C修建水坝 （3 3）地质因素）地质因素 滑坡断裂海啸冰凌洪水原始社会、奴隶社会：适应生存封建社会：土堤技术，堤防工程 近现代：坝工技术，水库建设 由于堤防不断加高，洪水蓄泄的空间越来越 小，防汛负担和防汛风险也不断加重，加高 加修堤防与抬高洪水位的恶性循环，如万一 溃堤决口，将造成更大的毁灭性灾害。 3、防洪减灾江河洪水是一种自然现象，要完全消除洪灾是不可能的。 人类既要适当控制洪水，改造自然；又须主动适应洪水的 客观规律，协调人与洪水的关系。要约束人类自身的各种 破坏生态环境和过度开发利用土地的行为

7、，从无序、无节 制地与洪水争地转变为有序、可持续地与洪水协调共处。 考虑工程措施与非工程措施的结合，成为防洪减灾发展的方向 。人与洪水的协调共处人与洪水的协调共处 工程措施指通过兴建水库、修筑堤防、整治河道、开辟 分洪区等工程，改变洪水的自然状况，包括调 蓄洪量、削减洪峰、加大泄量，分洪、滞洪等 ，以防止或减轻发生洪水灾害的不利影响。 （1）水库工程水库的主要作用是拦蓄（滞）调节洪水，削减洪峰，减轻下游防洪负担。 长江三斗坪三峡水利枢纽坝址长江三峡水利枢纽规划效果图*长江三峡水利工程：坝址控制流域面积l00万km2，设计正常蓄水位l75m，防洪库容221.5亿m3。荆江河段两岸地区的防洪标准将

8、由目前的不足10年一遇提高到百年一遇。电站装机总容量l820万kW，每年约替代原煤4000 5000万t 。（2）堤防工程 运用工程措施“挡”住洪水对保护对象的侵袭。湖北荆江大堤海河干流防护堤用河堤防御江河、湖的洪水泛滥江苏洪泽湖大堤洞庭湖防洪蓄洪工程用湖堤防御湖泊的洪水泛滥汉口长江防水墙上海黄浦江防汛墙用围堤保护城市地区不受洪水侵袭钱塘江口造滩防浪工程秦山核电站防浪工程用海堤或挡潮闸防御海潮（3 3）分蓄行洪工程）分蓄行洪工程 开辟分洪区，分蓄（滞）河道超额洪水。黄河的东平湖分洪区（4）河道整治 人工扩大河槽、裁弯取直、清除阻水建筑物， 以加大江河的泄洪量。下荆江裁弯工程（5）绿化工程 通过

9、植树造林、涵水固沙，防止或减轻洪水灾害 。黄河上游水土保持工程黄河护岸丁坝绿化多种工程措施协同上中游：修建水库，植树造林中下游：修筑堤防，整治河道，分洪区 非工程措施非工程措施非工程措施不是控制洪水，而是通过工程以外 的法规/政策、经济、技术等多种控制手段，以 减轻洪灾损失的各种措施。（1）建立洪水预报预警系统黄河护滩抢险现场（2）洪泛区（分蓄洪区）的运用和管理（3）救灾 干旱灾害干旱灾害特定地域长期无雨或严重少雨，以致水资源供给不 足，而对人类生产、生活与生态环境所发生的严重 不利影响。1 1、旱灾的危害、旱灾的危害渐进性：洪灾一条线，旱灾一大片时间长：数月数年农业减产：植物生长不良，生物量

10、减少，饥荒。 供水不足：工业和城市用水短缺，人畜饮水困难。 生态破坏：土地退化，植被死亡，物种灭绝。旱灾危害的主要表现：全球陆地面积的25%年平均降雨量小于250mm，属于 干旱地区。2 2、干旱的分布、干旱的分布 我国是世界上干旱危害较严重的国家之一。我国近代各次自然灾害中最严重的一次灾难：18761878年连续三年干旱，遍及河南、山西、陕西、甘肃、山东、安徽等18个省，在旱灾中心地区80的人被饿死，死亡人数达1300万人。（1）加强长期预报 3 3、旱灾的减灾措施、旱灾的减灾措施（2）推广人工降水v 主要是根据不同云层的物理特性，向云中播撒水滴 、盐粉或溶液滴、碘化银或固体二氧化碳（即干冰

11、） 等催化剂，使云滴或冰晶增大到一定程度，降落到地 面，形成降水。这是人工影响天气中进行得最多的一 项试验及应用。浙江防渗渠河南人民胜利渠（3）发展节水灌溉改进地面灌溉方式 浙江余姚茶园喷灌电动时针式喷灌机滴 灌发展喷灌、滴灌 第四节第四节 水污染水污染一、废水中污染物浓度大 二、废水成分复杂且不易净化 三、带有颜色或异味 四、废水水量和水质变化大 1、点污染源工业废水 一、水污染的主要来源一、水污染的主要来源生活污水 主要来自家庭、商业、学 校、旅游服务业及其他城 市公用设施，包括厕所冲 洗水、厨房洗涤水、洗衣 机排水、沐浴排水及其他 排水等。 生活污水中99.9%是水，固体物不到0.1%

12、大量合成洗涤剂 2、面污染源农业面源污染城市径流污染1、悬浮物 使水体变浑，影响水生植物的光合 作用，吸附有机毒物、重金属等， 形成危害更大的复合污染物沉入水 底，日久形成淤积，妨碍水上交通 或减少水库容量，增加挖泥负担。 2、耗氧有机物 排入水体后能在微生物作用下分解 为简单的无机物，在分解过程中消 耗氧气，使水体中的溶解氧减少 。 影响鱼类和水生生物的生存 ，造成 水体变黑发臭 。三、主要的水污染物质三、主要的水污染物质3、植物性营养物 主要指含有氮、磷的无机、有机化合物，易引 起水中藻类及其他浮游生物大量繁殖，形成富 营养化，使自来水处理厂运行困难，造成饮用 水的异味，严重时会使水中溶解

13、氧下降，鱼类 大量死亡，甚至会导致湖泊的干涸灭亡。 4、重金属 重金属是具有潜在危害的重要污染物质 ，从50年代前后日本出现的水俣病和骨 痛病，均已查明是由于汞、镉污染引起 的公害病。重金属的环境污染已受到人 们极大的关注。5、难降解有机物 指难以被微生物降解的有机物，能 在水中长期稳定地存留，并通过食 物链富集最后进入人体。它们中的 一部分化合物即使在十分低的含量 下仍具有致癌、致畸和致突变的作 用 。6、石油类 主要来源于船舶废水、工业废水、海上石油开采 及大气石油烃沉降 。它会阻止氧进入水中，妨 碍水生植物的光合作用 。同时，石油还会粘附 在鱼鳃上，使之呼吸困难直至死亡，还会抑制水 鸟产

14、卵和孵化。食用在含有石油的水中生长的鱼 类等水产品，会危及人体健康。 7、酸碱 主要来自矿山排水及许多工业废水 。它 会破坏水生生态系统的平衡；影响渔业生 产，腐蚀船只、桥梁及其他水上建筑。用 酸化或碱化的水浇灌农田，会破坏土壤的 理化性质，对工业、农业、渔业和生活用 水都会产生不良的影响。8、病原体 生活污水、医院污水和屠宰、制革 、洗毛、生物制品等工业废水，常 含有各种病原体，如病毒、病菌、 寄生虫，会传播霍乱、伤寒、胃炎 、肠炎、痢疾以及其他病毒传染的 疾病和寄生虫病。 中国水污染现状 1. 水资源的污染：人口数量的几何增长、现 代工业废水的乱排乱放、城市垃圾、农村农药喷洒 等等，造成本

15、来已是极少的淡水资源加剧短缺，无 法为人所用。据统计，目前水中污染物已达2千多 种（2221）主要为有机化学物、碳化物、金属物 ，其中自来水里有765种（190种对人体有害，20 种致癌，23种疑癌，18种促癌，56种致突变：肿 瘤）。在我国，只有不到11%的人饮用符合我国 卫生标准的水，而高达65%的人饮用浑浊、苦碱 、含氟、含砷、工业污染、传染病的水。2亿人饮 用自来水，7000万人饮用高氟水，3000万人饮用 高硝酸盐水，5000万人饮用高氟化物水，1.1亿人 饮用高硬度水。2. 水污染的严重性：污 染水的70%80%直 接排放，我国污水的处理 能力只占20%左右。全国 每年排污量约300亿吨。 全国各大城市地下水不同 程度受到污染。全国78条 主要河流有54条遭污染. 我国七大水系:长江，珠江 ，松花江，黄河，淮河， 海河，辽河。七大水系中 有一半河段受到污染， 86%城市河段污染超标。 比较严重的有 ：黄河 ，淮河，辽河，太湖，巢 湖，滇池等河流湖泊。3 .水中的有害物质：有 机物：三氯甲烷、四氯化 碳、农药、氨氮等；重金 属：铅、汞、锰、镉等； 微生物：细菌、致病菌 。2006 白洋淀死鱼事件2006年2月和3月份，素有“华北明珠”美誉的华北地区最大淡水湖泊白洋淀， 相继发生大面积死鱼事件。调查结果显示，水体污染较重，水中溶解氧过低 ，造成