第2章水污染与治理

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1、2 2水污染与治理水污染与治理v【学习指南学习指南】v了解：了解：水体、水体污染、中国水污染现状。水体、水体污染、中国水污染现状。v熟悉：熟悉：水体的类型、组成；水质指标；水水体的类型、组成；水质指标；水体污染源、水体污染的危害；水污染的控体污染源、水体污染的危害；水污染的控制途径。制途径。v掌握：掌握：水体的自净作用；水体物理处理法、水体的自净作用；水体物理处理法、化学处理法、物理化学处理法、生物处理化学处理法、物理化学处理法、生物处理法；污泥的利用、污泥的处理。法；污泥的利用、污泥的处理。7/2/202212 2 水污染与治理水污染与治理v2.1水质指标v2.2水体污染v2.3水污染的治理

2、7/2/202222.12.1水质指标水质指标v2.1.1水体v2.1.2水质指标7/2/202232.1.12.1.1水体水体v1.水体的概念v水是地球上分布最广的物质，是人类环境的一个重要组成部分，水资源包括地表水和地下水。v淡水中绝大部分为极地冰雪冰川和地下水，能供人类直接利用而且易于取得的淡水资源是十分有限的，水资源并不是取之不尽、用之不竭的。中国已被联合国列为13个水资源贫乏国家之一。7/2/20224水的自然循环水的自然循环7/2/20225 地球上水的分配情况%地球上的水的总量分配所占百分率%海水(seawater)97.41淡水(landwater)2.59（其中淡水的分配）冰

3、盖、冰川1.984地下水0.592水冻层中的冰0.0216湖泊水0.0127土壤水0.0012大气水0.0009沼泽水0.0008河流水0.0002生物体水0.00017/2/20226地球上淡水量示意图地球上淡水量示意图7/2/20227水体是指地表被水（河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰川和海洋等）覆盖区域的自然综合体。 水体包括水、水中的悬浮物、溶解性物质、底泥和水中生物等，它是一个完整的自然生态系统。 区分“水”和“水体”的概念7/2/202282.2.水体的类型水体的类型v根据水体成因可分为自然水体和人工水体，v根据化学成分和溶解于水中的盐含量可分为咸水体和淡水体。v地表水、地下水、

4、降水7/2/20229v地球上的水分布很广泛。地球地壳表层、表面和围绕地球的大气层中液态、气态和固态的水组成的水圈，广泛分布在海洋、湖泊、沼泽、河流、冰川、雪山，以及大气、生物体、土壤和地层中，垂直分布存在于大气圈、生物圈、岩石圈之中。 v 地球上的总水量达14亿立方米，占地球质量的万分之二，绝大部分为咸水，淡水只占全球总水量的2.7%。淡水中68.7%为冰川及永久雪盖，30.1%为地下水，前者地处僻远，难以利用，后者需凿井提取，才能利用。余下的1.2%才为可以利用的江河、湖、土壤和大气圈中的水。3.3.水资源的分布水资源的分布7/2/202210淡水是指含盐量小于500mg /L的水，人们通

5、常的饮用水都是淡水。 地下水、湖泊淡水和河床水，三者总和约占地球总水量的0.8%。人类淡水消费量已占全世界可用淡水量的54%，淡水的污染问题却未完全消除，保护水质、合理利用淡水资源，已成为当代人类普遍关心的重大问题。7/2/202211我国地域辽阔，地处亚欧大陆东侧，跨高中低三个纬度区，受季风与自然地理特征的影响，南北、东西气候差异很大，致使我国水资源的时空分布极不均衡。 1）水量在地区上分布不均衡 2）水量在时程分配上分布不均匀 3）水资源与人口、耕地的分布不相适应7/2/202212中国水资源现状中国水资源现状中国水资源总量为2.7115万亿m3，居世界第六位。 人均占有量为2238.6立

6、方米，居世界第121位，不到世界人均值的1/4。其中地表水2.7万亿m3，地下水0.83万亿m3， 水资源与国土面积、耕地面积对比，处于世界中等偏下水平，属于贫水国家之列。 世界标准人均水资源低于3000m3为轻度缺水；人均水资源低于2000m3为中度缺水；人均水资源低于1000m3为重度缺水；人均水资源低于500m3为极度缺水。 7/2/202213中国目前有16个省(区、市)人均水资源量(不包括过境水)低于严重缺水线，有6个省、区(宁夏、河北、山东、河南、山西、江苏)人均水资源量低于500m3。在世界上近百个缺水国家中，中国是公认的贫水国，人均淡水拥有量不足2200m3，排在世界人均数量的

7、第100位以后，已被联合国粮农组织列入世界12个最贫水国家的黑名单。 我国多年平均降水总量为60000亿m3，占全球陆地降水总量的4.7，折合降水深为629mm，小于全球陆面降水平均值(834mm)。我国水资源分布特点是南多北少，东多西少，总量丰富，人均占有量少，时空分布不均匀。7/2/2022141.水质 水质是水体质量的简称。它标志着水体的物理（如色度、浊度、臭味等）、化学（无机物和有机物的含量）和生物（细菌、微生物、浮游生物、底栖生物）的特性及其组成的状况。 2.水质指标 水质是指水和其中所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性。水质指标是表示水中杂质的种类、成分和数量，是

8、判断水质的具体衡量标准。 2.1.22.1.2水质指标水质指标7/2/2022152.22.2水体污染与水体自净水体污染与水体自净v2.2.1水体污染v2.2.2水体自净7/2/2022162.2.12.2.1水体污染水体污染v1.水体污染概念 v 是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致水体的物理特征、化学特征和生物特征发生不良变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能及其在经济发展和人民生活中的作用。7/2/2022172.2.水体污染类型水体污染类型v（1）化学型污染 化学型污染指随污水及其他废物排入水体中的无机物如酸、碱、盐和有机物如碳

9、水化合物、蛋白质、油脂、纤维素、氨基酸等造成的水体污染。v（2）物理型污染 物理型污染指色度和浊度物质污染、悬浮固体污染、热污染和放射性污染等物理因素造成的水体污染。v（3）生物型污染 生物型污染指生活污水、医院污水以及屠宰、畜牧、制革业、餐饮业等排放的污水中常含有各种病原体如病毒、病菌、寄生虫等造成的水体污染。7/2/2022183.3.水体污染源水体污染源v水体污染源是指造成水体污染的污染物的发生源。v水体污染源按造成水体污染的原因分为自然污染源和人为污染源v按受污染的水体分为地面水污染源、地下水污染源和海洋污染源v按污染释放的有害物质种类分为物理性污染源化学性污染源和生物性污染源v按污染

10、源分布排放特征分为点污染源、面污染源。7/2/2022194.4.水体污染物水体污染物物理热、辐射、淤泥沉积按学科分类化学生物细菌、病毒无机无毒物化学物质分类无机有毒物有机无毒物有机有毒物分类方法繁多美国环保局分为8类7/2/202220（1 1）需氧污染物）需氧污染物 在微生物作用下,水中有机物需氧消耗分解为简单无机物所需氧量. 20C,1atm, DO=0.00917g/L 若某水体中含有若某水体中含有0.010g/L(10ppm)0.010g/L(10ppm)有机污染物有机污染物, ,则全部分解这些有则全部分解这些有机物需要消耗多少的氧气机物需要消耗多少的氧气? ? C6H10O5 +

11、6O2 6CO2 + 5H2O 162 192 需氧量为：0.010g/L(192/162)=0.012g/Lv 在正常大气压下, 20C,1atm, DO=0.00917g/L,水中有机物过多,势必造成水中溶解氧缺乏,使水体变臭. 需氧指标溶解氧(DO,dissolved oxygen)，生化需氧量(BOD, biochemical oxygen demand)，化学需氧量(COD, chemical oxygen demand)，总有机碳(TOC, total organic carbon)，总需氧量(TOD, total oxygen demand )，理论需氧量(ThOD, theor

12、etical oxygen demand) 7/2/202221（2 2） 重金属 燃料燃烧 来源 采矿冶炼 三废排放 沉淀：M(OH)x、MS、MCl 迁移变化 吸附：底泥 配合螯合： 氧化还原： 毒性效应：110mg 危害 不易降解,价态可变,可生化为有毒物 可以分散或生物富集7/2/202222（3 3） CN-工业：电镀;煤气厂例如镀锌液中含NaCN120180g/L来源高炉：CNH3、CH4NH3水体中的净化作用挥发可达90%：CN-+CO2+H2OHCN+HCO3-氧化分解可净化10%：2CN-+O22CNO-CNO-+2H2ONH4+CO32-危害：剧毒,口服50(0.30.5)

13、mg就使人致死.急性中毒抑制细胞呼吸,造成人体组织严重缺氧.生活水：0.05ppm地面水：0.2ppm工业污水：20mg/m3富养化指标总无机N300mg/m3叶绿素300mg/m3 水体富营养化水体富营养化7/2/202225（6 6） 石油类污染物石油类污染物 石油的开采、储运、炼制和使用过程排出 1)来源 船舶运输事故、洗刷 沿海、沿河工业排放含油污水 其他：各类含油废气沉降 影响海洋生物的生长 降低海滨环境的使用价值, 2)危害 破坏海岸设施 影响局部地区的水文气象条件 降低海洋的自净能力 7/2/202226（6 6）病原微生物）病原微生物 生活污水 1)来源 医院污水 生物制品厂、

14、制革、屠宰 生物粪便 2)危害 致病,爆发大规模流行性 疾病7/2/2022275.5.水体污染的危害水体污染的危害v（1）危害人体健康 v（2）降低农作物的产量和质量 v（3）对工业的影响 v（4）危害水生生态系统 7/2/2022286.6.中国水体污染现状中国水体污染现状v地表水污染严重。长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河等七大水系总体水质与上年持平。v200条河流409个断面中，类、类和劣类水质的断面比例分别为55.0%、24.2%和20.8%。珠江、长江总体水质良好，松花江为轻度污染，黄河、淮河、辽河为中度污染，海河为重度污染。v在监测营养状态的26个湖泊（水库）中，呈富营养

15、状态的湖（库）占46.2%。v全国近岸海域水质总体为轻度污染。一、二类海水比例为70.4%，比上年上升7.6个百分点；三类海水占11.3%，与上年持平；四类和劣四类海水占18.3%，下降7.1个百分点。v四大海区近岸海域中，黄海、南海近岸海域水质良，渤海水质一般，东海水质差。v与上年比较，渤海湾、长江口、珠江口和北部湾一、二类海水比例上升10%以上。v我国水体污染具体表现为污染水域由城市转移到农村，农村水体成为新污染的地带；污染由发达的东部地区向发展中的中西部地区蔓延；污染从支流向干流延伸，由区域向流域扩散；水体污染由地表水逐渐向圠不水渗透的趋势；水体污染物分散、途径多，难于集中治理，缺乏经济

16、适用的技术。7/2/2022292.2.22.2.2水体自净水体自净v1.水体净化的概念v 当污染物进入水体后，随水稀释的同时发生挥发、絮凝、水解、配合、氧化还原及微生物降解等物理、化学变化和生物转化过程，使污染物的浓度降低或至无害化的过程称为水体自净作用。v 水体的自净作用是有一定限度的，当污染物浓度超过水体的自净能力时，污染随之产生。7/2/202230v水体自净的机制包括稀释、混合、吸附沉淀等物理作用，氧化还原、分解化合等化学作用，以及生物分解、生物转化和生物富集等生物学作用。v各种作用同时发生并相互影响，自净的初始阶段以物理和化学作用为主，后期则以生物学作用为主。2.2.水体净化作用原理水体净化作用原理7/2/202231（1）物理净化 v污染物进入水体后，污染物立即受到水体的稀释、扩散、沉淀和挥发等作用而使污染物在水中的浓度降低的过程。颗粒物进入水体后，可以依靠其重力逐渐下沉，参与底泥的形成，此时水体变清，水质改善。其中稀释作用是一项重要的物理净化过程。7/2/202232（2）化学净化 v进入水体的污染物与水中成分发生化学作用，通过氧化、还原、酸碱反应、分解、凝聚、中和等作