化学与环境——(5)水体污染

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1、水体污染,内容,1. 水体结构和水循环 2. 水体污染 3. 水体污染物 4. 污水治理办法,1、水体结构和水循环,全球水资源,淡水资源,冰川 冰河 污染的河流湖泊,按人均拥有水量计，我国仅有2200m3/人，约占世界平均水平的1/4。,淡水资源,淡水资源可以通过蒸发、沉降等水循环过程得到更新。 淡水主要用于： 日常饮用、洗涤等消耗 农业灌溉 工业用水 淡水资源的分布非常的不平衡。,水循环,水循环是指大自然的水通过蒸发，植物蒸腾，水汽输送，降水，地表径流，下渗，地下径流等环节，在水圈，大气圈，岩石圈，生物圈中进行连续运动的过程。,地球上的水圈是一个永不停息的动态系统。在太阳辐射和地球引力的推动

2、下，水在水圈内各组成部分之间不停的运动着，构成全球范围的海陆间循环，并把各种水体连接起来，使得各种水体能够长期存在。,降水、蒸发和径流是水循环过程的三个最主要环节，这三者构成的水循环途径决定着全球的水量平衡，也决定着一个地区的水资源总量。,自然因素主要有气象条件(大气环流、风向、风速、温度、湿度等)和地理条件(地形、地质、土壤、植被等)。人为因素对水循环也有直接或间接的影响。人类活动不断改变着自然环境，越来越强烈地影响水循环的过程。人类构筑水库，开凿运河、渠道、河网，以及大量开发利用地下水等，改变了水的原来径流路线，引起水的分布和水的运动状况的变化。农业的发展，森林的破坏，引起蒸发、径流、下渗

3、等过程的变化。城市和工矿区的大气污染和温室效应也可改变本地区的水循环状况。,影响水循环的因素,2、水体污染,什么是水体污染?水体污染是指一定量的污染物进入水域，超出了水体的自净和纳污能力，从而导致水体及其底泥的物理、化学性质和生物群落组成发生不良变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能，从而降低水体使用价值的现象。,第一，城市生活废水和生活垃圾大量增加，其中有许多是人和动物的排泄物，含有病原体和有机物，它们排入江河湖海或堆放地面，直接或间接污染水体 第二，农业生产中大量施用化肥、农药，工业生产中排放大量的废水、烟尘、废渣、废液据测算，全世界每天工业生产中排放的废水就有3108t这些物质

4、有的未经处理直接排入水体，有的通过风吹雨淋进入水体，有的通过地下水进入水体,水体污染的原因和影响,第三，由于过度砍伐森林，放牧开荒，破坏草原植被，雨水直接冲刷土地，夹带大量泥砂废物，滚滚浊流，进入江河湖海，造成水体污染 第四，用水量增大，有限的淡水资源难以为继，破坏水的正常循环，破坏生态平衡，超过水的自净能力水资源短缺和水体受到严重污染是互相加剧影响的两个方面，也是当今社会环境的重要问题,水体受污染的问题和人们的生活及工农业生产都有着极密切的关系： 它首先关系到人体的健康现全世界有75左右的人饮用不安全的食用水，平均每天有25万人死于因水污染引起的疾病； 它也涉及工农业生产，对产品的品质和成本

5、有极大影响例如，水质不好，会增加水处理费用、损坏设备，会造成产品不合格； 水质不好，也会使水产品产量下降等,水污染现状,50年代淘米洗菜 60年代洗衣灌溉 70年代水质变坏 80年代鱼虾绝代 90年代身心受害,武汉东湖,无锡太湖2007,长江,黄河兰州段,中国三大水污染事件,吉化硝苯爆炸事件 2005年11月13日，吉林化工厂双苯车间爆炸，苯、苯胺、硝基苯约100吨流入松花江，长约80公里污染带顺江而下流经10余个县市，直逼900万人口的哈尔滨，江水中最高浓度达5mg/L，而国家标准为小于0.2mg/L；吉化硝苯污染巨大，连下游俄罗斯也高度紧张。 2005年11月23日，哈尔滨全市停止供水4天

6、； 2005年11月26日,中国外长约见俄罗斯驻华大使并表示歉意； 2005年12月2日,环保局长因污染事件辞职； 2005年12月5日，中方向俄罗斯无偿提供150吨活性碳和6台色谱仪； 2005年12月15日，污染带抵达俄罗斯哈巴罗夫斯克市。,广东北江水源水的镉污染 2005 广东韶关冶炼厂对镉的回收率仅为85%-90%，其余均排出北江，造成严重的水污染事件，水中镉含量达0.067mg/L，而国家标准小于0.01mg/L。由于近些年镉价格急速上涨，韶关市涌现了不少设备简陋的小冶炼厂，含镉污水直接排入北江，更加剧污染水源和农田。 含镉气体通过呼吸道会引起呼吸道刺激症状，如出现肺炎、呼吸困难等。

7、镉从消化道进入人体，则会出现呕吐、胃肠痉挛、腹泻等症状，重者因肝肾综合症死亡。,中国三大水污染事件,太湖蓝藻爆发 2007 从2007年5月29日起，无锡城几乎一夜之间，水管里流出的水如同水道的水一般臭，洗手后手上都有一股臭味，更无法煮饭。 蓝藻，主要包括铜绿微囊藻和鱼腥藻，这两种蓝藻所产生的藻毒除了直接对鱼类、人畜产生毒害外，也是引发肝癌的重要诱因之一。而蓝藻分泌的藻毒素对肝、脾都有一定的影响，其与消毒剂漂白粉的反应生成物三卤甲烷（THMS）更是公认的致癌物质。,中国三大水污染事件,二十世纪两次大型的水污染事件,痛痛病患者,2011年3月, 美国加州湾,工业生产废水 它有以下几个特点：(1)

8、排放量大，污染范围广，排放方式复杂；(2)污染物种类繁多，浓度波动幅度很大；(3)污染物质有毒性、腐蚀性、pH值变化幅度大，悬浮物和富营养物多。,随行业不同而不同。如电解食盐废水中可能含Hg废水，油脂化学厂废水中可能含有机化合物。,1）水体污染物的来源,3、水体污染物,生活污水和城市污水含耗氧有机物较多 生活污水有如下特点：(1)含氮、磷、硫高；(2)含有纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质、尿素等，在厌氧性细菌作用下易产生恶臭物质；(3)含有多种微生物，如细菌、病原菌，易使人传染上各种各样疾病；(4)由于洗涤剂的大量使用，使它在污水中含量增大，对人体也有一定危害。,农业过程的化肥农药,(1) 范

9、围大，属于非点污染源 (2) 多为含氯的有毒的有机物，代谢较慢，易在生物体内聚集，会干扰生物体的内分泌系统及正常生理过程。 (3) 向水体引入生物营养物质。,2）水体污染物的类别,可以分为两大类：化学污染物和生物性污染物。 1. 化学污染物(1)重金属及其化合物主要有汞、镉、铬、铅、钒、钴、铜、镍、锰等重金属。这些重金属都可以通过食物链富集，直接使人体中毒。 五毒：汞、镉、铅、铬、砷,(2)有机污染物 酚类和甲酚类，酚类化合物具有高的水溶性，酚类化合物的毒性以苯酚为最大。 芳烃及其衍生物， 氰及腈化物， 有机氧化物， 有机氯化物：多氯联苯（PCB） 农药、有机氯农药、有机磷农药、有机汞农药、有

10、机砷农药、氨基甲酸酯及苯酰胺类农药。,(3)油类污染物每升石油扩展面积可达1001000m2。 (4)无机污染物无机污染物主要有酸性污染物、碱性污染物及各种无机盐。 (5)氮、磷、钾等营养物质产生水体“富营养化”现象，导致水生生物（藻类）的大量繁殖和旺盛生长。 (6)放射性物质主要有锶-90，铯-137等。,2. 生物性污染物,主要是病原微生物，来自生活污水和医院废水，制革、食品加工等工业废水及牲畜污水。我国水中优先控制污染物黑名单,3）一些典型的水体污染物,（1）酸、碱污染物酸、碱及无机盐一般呈无毒性，但含量过高时，会对人体和生态系统产生不良影响，例如酸、碱污染使天然水不能维持正常pH范围（

11、6.5-8.5），各种溶于水的无机盐会造成水体含盐量增加，硬度变大，引起农作物生长不良，农田盐渍化，影响工业用水和饮用水质。,（2）重金属污染物,在环境污染方面所说的重金属实际上主要是指汞（Hg）、镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr）以及类金属砷（As）等食物毒性显著的重金属，也指具有一定毒性的一般重金属如锌、钴、镍、锡等。前五种毒性最大，重金属污染源广泛：采矿、冶金、化工等。 共同点： 容易被吸附而沉积。 与有机物生成配合物重新回到水体，造成二次污染。,重金属污染的特点(1)微量重金属就可以产生毒性效应；如汞、镉产生毒性的浓度范围是0.0010.01mg/L (2)微生物不仅不能降解重金属，相

12、反地某些重金属元素可在微生物作用下转化为金属有机化合物，产生更大的毒性。 (3)生物体对重金属有富集作用。 (4)重金属可通过食物、饮水、呼吸等多种途径进入人体，从而对人体健康产生极不利的影响。,汞 按其生态毒性分类,汞,无机汞,有机汞（毒性最大）,HgS HgO Hg2Cl2 HgCl2,金属汞,烷基汞 乙烯基汞 乙酸苯基汞,甲基汞 乙基汞 丙基汞 丁基汞,金属汞（水银）从口摄入，一般可排泄，无危害。 但金属汞中毒常由汞蒸气引起。汞蒸气具有高度的扩散性和较大的脂溶性，它经过呼吸道进入肺泡，经血液循环运至全身。血液中的金属汞进入脑组织中积累，达到一定的量，就会对脑组织造成损害（对中枢神经的损害

13、）。,甲基汞毒性最大。甲基汞在人体肠道内极易吸收并分布到全身各器官，尤其是肝和肾，其中只有15%到脑组织。但首先受甲基汞损害的是脑组织的大脑皮层和小脑，故有向心性视眼缩小，运动失调、肢体感觉障碍等临床表现。1953年发生在日本熊本县水俣湾附近渔村的水俣病，其病因是由于含甲基汞废液排入水系，有通过食物链浓集于鱼体内，最后富集到人体内，它侵害神经形态运动神经和感觉神经，引起疾病、死亡。,汞是累积性毒物，鱼、贝可以通过食物链在体内富集。 中国规定，地面水和饮用水汞浓度不得超过0.001mg/L。最高容许排放浓度为0.05mg/L。 目前全球汞含量的持续增加主要是人类活动造成的，以煤为燃料的火力发电和

14、焚烧垃圾每年向大气中排放的汞达1500吨，占人类总排放量的70%，其中亚洲每年排放860吨，居全球之首。 人类受汞污染伤害的途径有很多，但大多数人是因为食用了被汞污染的鱼类和海洋哺乳动物。,身边的汞污染,化妆品汞对皮肤有一定的漂白作用，因此，具有漂白、祛斑作用的化妆品多含有汞。国家规定在化妆品中的汞含量不得超过1mgkg. 照明用灯目前普遍使用的室内荧光灯、室外高压汞灯、五彩缤纷的霓虹灯等，都需要汞作放电气体。这些灯报废后，一旦破碎，所含的汞将全部进入环境。 齿科材料目前充填龋齿的主要材料是银汞合金。与一般人群相比，牙医出现肾脏疾病和记忆力损伤的可能性更大。 燃煤研究表明，燃煤是全球最大的汞的

15、人为排放源。,镉,脂溶性、毒性仅次于Hg 水中有0.001mg/L，8小时鱼即死亡。30mg/L，人死亡。进入水体中的镉一般为Cd2+，主要存在于水中底物和悬浮物中（吸附作用这是控制水体中镉含量的主要物理化学过程），镉一般从消化道吸入，蓄积在肝脏和肾脏中，导致镉中毒，过量吸入镉，会进入骨质取代钙，引起骨骼软化，引起骨痛病（痛痛病），另外还有致癌、致畸作用。,镉是通过水生生物的养殖进入食品链的。海产品中镉的含量是海水的4500倍。作物的根系也可吸收土壤中的镉，镉污染地区的蔬菜、粮食中的镉含量远高于无污染地区。不同作物对镉的富集程度不同，比如蔬菜中镉含量顺序由多到少排列为：芹菜叶、菠菜、莴笋、大白

16、菜、油菜、小白菜、芹菜茎、韭菜、茄子、圆白菜、黄瓜、菜花。,铅,铅对水体的污染，主要是由冶炼、制造和使用铅制品的工矿企业所排出的废水及汽车排出的含铅废水经雨水冲刷进入水体造成的。 水体中的铅有较强的自净能力。（即Pb2+浓度低，因为Pb化合物溶解度很小，且易吸附于沉积物）。 Pb干扰亚铁血红素的合成，损害中枢神经系统。铅主要从粉尘和气溶胶形式从呼吸道进入人体，少部分从消化道进入人体。可引起脑麻痹，智力迟钝，损害肾脏功能。,铅对婴儿的智力和身体发育影响尤其严重。儿童铅吸收率高达42%53，约为成人的5倍，而排铅能力只有成人的30。 深圳分会对11438名中小学及幼儿园学生进行检测的结果表明，65的儿童血铅含量超标。 据3月有关部门抽样检测，23种国产玩具中，7种玩具表面油漆中所含可溶性铅超过国家允许值。另据检测，部分学校课堂椅黑色油漆层中铅含量超过国际标准36.7倍，有的教科书彩色封面超标达12倍。,环境中的铅容易污染的食品主要是蔬菜，由于铅在土壤中以凝结状态存在，因此通过作物根系吸收量不大，主要是通过叶片从大气吸收。蔬菜中铅含量富集程度以叶菜最高，其次是根、茎类、果菜类。靠近公路两侧的蔬菜的铅含量远远高于远离公路的蔬菜，这既说明含铅汽油是污染源，也说明了铅的放大途径。,