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1、第八讲第八讲 水污染水污染与与固体废弃物固体废弃物 水是地球上一切生命赖以生存、也是人类生活和生产中不可缺少的基本物质之一。20世纪以来，由于世界各国工农业的迅速发展，城市人口的剧增，缺水已是当今世界许多国家面临的重大问题，尤其是城市缺水状况，越来越加剧。水污染水污染1.1.对水资源的基本认识水资源的基本认识n水资源定义水资源定义通常是指可供人们经常可用的水量，即大陆上有大气降水补给的各种地表、地下淡水体的储存量和动态水量。 （1）水资源-海水：96.5%;淡水:2.53%冰川、深层地下水、永冻层底冰、永久雪盖等占淡水总量99.66%;河水、淡水湖泊水、浅层地下水：0.34%(占水体总量十万分
2、之七) （2）水循环 n 地球表面的水在太阳辐射能和地心引力的相互作用下，不断地蒸发和蒸腾到大气中，并在空气中形成云，在大气环流的作用下传播到不同的地域，再以降水或降雪等形式回到海洋或陆地的表面。（3）水资源的重要作用重要作用n调节气候n塑造地球表面的形态n水具有物质运输的功能n水是一切生物必不可少的物质n水是人类生成和生产的最基本的物质基础 （4）影响水资源丰缺的主要因素 n地理位置地理位置n地形条件地形条件n土壤和植被土壤和植被n人类活动人类活动2 2. .水体污染和重要污染物水体污染和重要污染物n2.1水体污染n（1）水体概念n水体含义：水体含义：水体系河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰
3、川和海洋等“贮水体”的总称。 在环境科学领域中，水体不仅包括水，而且还包括水中的悬浮物、底泥及水中生物等。 从自然地理的角度看，水体是指地表水被覆盖的自然综合体。（2）水体污染n 水体污染水体污染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性、化学特性和生物特性发生不良的变化，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。n 水的污染有两类：一类是自然污染；另一类是人为污染。当前对水体危害较大的是人为污染。水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。 （3）水质（污染）指标nCO
4、DChemical Oxygen Demand：即化学需氧量，指用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量，以每升水消耗氧的毫克数表示。nBODBio-Chemical Oxygen Demand：即生物化学需氧量，简称生化需氧量，表示在有氧条件下，好氧微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的游离氧的数量。 nTOD：当有机物完全被氧化时，C、H、N、S分别被氧化为CO2、H2O、NO和SO2，此时的需氧量称为总需氧量.nTOC：表示的是污水中有机污染物的总含碳量。nDO：水中氧溶解的量。该指标是水生生物生存的基本条件，一般含量低于4mg/L时鱼类就会窒息死亡。悬浮物：指水中呈固体状的不溶解物
5、质。细菌污染指标：在水处理工程中，对污水进行细菌分析主要用两种指标表示水体被细菌污染的程度：1ml水中细菌（杂菌）的总数与水种大肠菌的多少。水中含有大肠菌，即说明已被污染。有毒物质指标：我国已制定了“地面水中有害物质的最高允许浓度”的指标，列出汞、隔、铅、铬铜、锌、镍、砷、氰化物、氟化物、挥发性酚、石油类、六六六、DDT等40种有毒物质。2.2 2.2 水体中主要污染物水体中主要污染物n（1）无机无毒物 大致可以分为三种类型：一是属于砂粒、矿渣一类的颗粒状的物质；二是酸、碱无机盐类、三三则是氮、磷的植物营养物质则是氮、磷的植物营养物质。n（2）无机有毒物 重金属如Pb、Hg、Cd、Cr等 非金
6、属的无机毒性物质如氰化物、砷、硒等。喝了含砷的地表水而中毒的孩子（3）有机无毒物 有机无毒物主要指需氧有机物需氧有机物。有机污染物排入河流后，产生溶解氧效应和生态效应。 （4）有机有毒物 这类物质多属于人工合成的有机物质，往往含量低，毒性大，异构体多，毒性大小差别悬殊。常见的有：农药、酚类化合物、多环芳烃（PAH）、多氯联苯（PCB）、表面活性剂等。（5）水体中的其他污染物 石油类污染物； 火电站和原子能发电站大量的热废水排入水体造成的热污染； 原子能反应堆、原子能电站等排泄物又引起水体的放射性污染。海洋油污染n2002年11月21日，一只羽毛上沾满油污的海鸟卧在被污染的西班牙西北部菲尼斯特雷
7、附近的海滩。n2002年11月19日，悬挂巴哈马国旗的“威望号”油轮在西班牙西北部135海里处断裂沉没，致使船上装载的大约2万多吨燃料油泄漏到大海里，使西班牙500公里的海域和183个海滩受到严重污染，成为大规模人为水污染的典型案例。n2002年6月10日至12日。我国河南省襄城县紫云镇黄南村新寨水库中大量死鱼漂浮在水面上。新寨水库水域面积400多亩，由于水库上游企业长期将生活垃圾和工业污水不加任何处理直接排入水库，致使水体污染严重，导致当地农民承包养殖的至少10万公斤活鱼死亡。n2001年度七大水系监测的752个重点断面中，类水质占29.5%，类水质占17.7%，类和劣类水质占52.8%。其
8、中，七大水系干流154个国控断面中，类水质断面占50.6%，类占26.0%，类和劣类占23.4%，各水系干流水质好于支流。2001年度七大水系污染由重到轻的顺序依次是：海河、辽河、淮海河、辽河、淮河、黄河、松花江、长江和珠江河、黄河、松花江、长江和珠江。与上年相比，污染轻重顺序未变，污染程度相近。n长江水系142个水质监测断面，其中干流断面42个，以类水质为主，、类水的比例分别为9.5%、81.0%、7.1%和2.4%。主要一级支流（岷江、沱江、嘉陵江、乌江、汉江、湘江、资江、沅江、澧水和赣江）断面100个，类水质占68.0%。长江水系的主要污染指标是石油类、氨氮和高锰酸盐指数。南京外秦淮河“
9、锈”色令人忧水体污染源水体污染源指的是向水体排放污染物的场所、设备和装置。n点污染源：生活污水、工业污水。n面污染源：农村灌溉形成的径流、大气降水（酸雨）。一些工业废水中的主要污染物一些工业废水中的主要污染物工工业部部门废水中主要水中主要污染物染物化学工业各种盐类、Hg、As、Cd、氰化物、苯类、酚类、醛类、醇类、油类、多环芳香烃化合物等石油化学工业油类、有机物、硫化物有色金属冶炼酸、重金属Cu、Pb、Zn、Hg、Cd、As等钢铁工业酚、氰化物、多环芳香烃化合物、油、酸纺织印染工业染料、酸、碱、硫化物、各种纤维素悬浮物制革工业铬、硫化物、盐、硫酸、有机物造纸工业碱、木质素、酸、悬浮物等采矿工业
10、重金属、酸、悬浮物等火力发电冷却水的热污染、悬浮物核电站放射性物质、热污染建材工业悬浮物食品加工工业有机物、细菌、病毒机械制造工业酸、重金属Cr、Cd、Ni、Cu、Zn等,油类电子及仪器仪表工业酸、重金属3.水质标准水质标准n水质标准：是指为了保障人体健康，维护生态平衡，保护水资源，控制水污染，在综合水体自然环境特征、控制水环境污染的技术水平及经济条件的基础上，所规定水环境中污染物的容许含量、污染源排放的数量和浓度等技术规范。东方水处理网（http:/ 自然环境包括水环境对污染物质具有一定的承受能力，即所谓的环境容量。水体能够在其环境容量的范围以内，经过水体的物理、化学和生物作用，使排入污染物
11、质的浓度和毒性随着时间的推移在向下游流动的过程中自然降低，称为水体的自净作用自净作用。 （1）物理自净:稀释、扩散、沉淀 （2）化学自净:氧化还原、酸碱中和、沉淀溶解、分解化合、吸附解吸、凝聚胶溶等 （3）生物自净:微生物作用下，有机化合物转化为低级有机物和简单无机物的过程。水体富营养化n（1）富营养化的发生n水体富营养化的发生主要是由于水体中氮、磷等营养元素的增多所引起的。从现象看，其发生与水体中藻类的多寡密切相关。云南滇池发生蓝藻水体发生富营养化（2）富营养化程度的判断标准 一般地说，总磷和无机氮分别超过20mg/m3和300 mg/m3就认为水体处于富营养化状态。（3）富营养化的危害与防
12、治 富营养化发生后，将先引起水底有机物消耗速度超过其生长速度，处于腐化污染状态，并逐渐向上层扩展，在严重时可使一部分水体区域完全变为腐化区。这样，由富营养而引起有机体大量生长的结果，倒过来又走向反面，藻类、植物及水生物、鱼类趋于衰亡以至绝迹。这些现象可能周期性地交替出现，破坏水域地生态平衡并且加速湖泊等水域地衰亡过程。对水体富营养化防治的方法可归纳于下表5 5 水污染综合防治水污染综合防治n（1）水污染综合防治的必要性和迫切性n 一是水资源紧缺、供需不平衡的矛盾突出，而水环境污染严重使这一矛盾更加突出，迫切需要解决：二是以点源治理为基础的排污口净化处理，不能有效地解决水污染问题，必须从区域或水
13、系的整体出发进行水污染综合防治，由点源治理的尾部控制过渡到源头控制，才能从根本上控制水污染（2） 水污染综合防治的基本原则水污染综合防治的基本原则 转变经济增长方式，提高资源利用率与水污染治理相结合 合理利用环境的自净能力与人为措施相结合 污染源分散治理与区域污染集中控制相结合 技术措施要与管理措施相结合（3 3） 水水体污染综合防治的主要对策体污染综合防治的主要对策n水环境功能分区是进行水污染综合防治的依据n制定水污染综合防治规划n实行排污许可证制度，对主要污染源逐步由浓度向总量控制过渡表 地球上水资源的分布表 年平均降水量与平均蒸发量之比（P/E）与纬度的关系全球各大洲年降水和年径流状况
14、地球上淡水资源再时间和空间上的极不均匀分布，并受到气候变化的影响，致使许多国家或地区的可用水量甚缺。例如我国长江、珠江、浙、闽、台及西南诸河流域的水量占全国总水量的81.0%，而这些地区的耕地仅占全国的35.9%；而华北和西北地处于干旱或半干旱气候区，其降雨和径流都很少，季节性缺水很严重。北非和南撒哈拉地区、阿拉伯半岛、伊朗南部、巴基斯坦和西印度是年降雨长期平均变化最大的区域，其变化幅度超过40%，美国西部、墨西哥北部、非洲西部、巴西最东端以及智利部分地区也是如此。因此，世界许多地区会出现区域性的供水危机。 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
15、城市化进程已明显加快。我国在改革开放后的20年中，城市的数量增加了好几倍，城市的规模也越来越大。目前世界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总面积的0.3%。在城市和城市周围又大量建设了工业区，因此集中用水量很大，超过当地水资源的供水能力。例如，日本年降雨量1818mm，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50km以内，不到国土的1%土地以上居住了全国人口32%，因此这些城市用水十分紧张。 返回 水体有两个含义：一般指河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、海洋的总称，再环境学领域中则把水体当作包括水中的悬浮物、溶解物质、底泥和水生生物等的完整生
16、态系 统或自然综合体。由于污染物的入侵，使许多水体受到污染，致使其可利用性下降或丧失。因此，水体污染是破坏水资源、造成可利用水资源缺乏的重要原因之一。受污染的长江受污染的黄河 城市生活和工农业用水都存在大量的浪费。由于管理不善，工程配套和工艺技术落后，城市管网和卫生设施的漏水很普遍，是城市生活用水中浪费最大的一相。据统计，美国城市管网漏水量平均达每人每天60L，占全部用水量的10%15%。北京漏水量占总用水量的10%40%，甚至可达70%。工业上从水资源取用的水量远远超过其实际耗水量。如美国1970年统计表明，占全国工业用水量78%的热电站用水，其实际耗水量仅为其取用水量的1%。农村大水漫灌，
17、利用率很低，而且渠道渗漏很大，不仅浪费水资源，而且引起土壤的次生盐渍化和潜育化，降低土壤质量。 由于地表径流的减少，水资源的开发由地表转入地下，但由于对地下水的盲目过量开采，引起了一系列的后果。我国北方地下水年开采量超过了370亿m3，河北沧洲1973年地下水位降落漏斗为16km2，中心水位埋深33m，到1980年已达到2700 km2，中心水位达68m，这种现象再北方较普遍。由于过量开发地下水，导致上海、天津市都发生了严重的地面下沉。一些沿海城市出现了海水入侵，使地下水含盐量过高，失去饮用价值。地表水位下降示意图返回 我国多年平均年降水量为28214亿m3，其中河川径流约占94%，低于巴西、
18、全苏联、加拿大、美国和印度尼西亚，约占全球径流量的5.85%，居世界第六位。平均径流深284mm，位世界平均值的90%，居世界第七位。可见，我国的水资源还是比较丰富的。然而，我国人口众多，按12亿人口计算，平均每人每年占有的河川径流量2260m3，不足世界的1/4，分别是美国人均占有量的1/6，前苏联的1/8，巴西的1/9和加拿大的1/58。我国地域辽阔，平均每公顷耕地的河川径流占有量约为28320m3，为世界平均的80%。所以，我国水资源量与不需要不适应的矛盾十分突出，以占世界7%的耕地和6%的淡水资源养活着世界上22%的人口。 降水是我国河川径流的主要补给来源，全国降水量的44%转化为径流
19、，平均径流深284.8mm。而我国降水量受海陆分布和地形等因素的影响，在地区上分布很不平衡，年降水量和径流深都由东南沿海向西北内陆递减。东南沿海径流深为1200mm，而西北干旱地区小于5mm，甚至等于零。水资源分布状况 物理自净使指污染物进入水体后，由于稀释、扩散、沉淀等作用，使水中的污染物的浓度降低，使水体得到一定的净化。其中稀释作用是一相重要的物理净化过程，物理自净能力的强弱取决于水体的物理条件如温度、流速、流量等，以及污染物自身的物理性质如密度、形态、粒度等。物理自净对海洋和容量大的河段等水体的自净起着重要作用。化学自净使指污染物在水体以简单或复杂的离子或分子状态迁移，并发生了化学性质或
20、形态、价态上的转化，使水质亦发生了化学性质的变化，但未参与生物作用。如酸、碱中和、氧化还原、分解化合、吸附解吸、溶胶凝聚等过程。这些过程能改变污染物在水体中的迁移能力和毒性大小，亦能改变水环境化学反应条件。影响化学自净的环境条件有酸碱度、氧化还原电势、温度、化学组分等。污染物自身的形态和化学性质对化学自净也有很大的影响。 生物自净是指水体中的污染物经生物吸收、降解作用而发生消失或浓度降低的过程。如污染物的生物分解、生物转化和生物富集等作用。水体生物自净作用也称为狭义的自净作用。淡水生态系统中的生物净化以细菌为主。需氧微生物在溶解氧充足时，能将悬浮和溶解在水中的有机物分解成简单、稳定的无机物二氧
21、化碳、水、硝酸盐和磷酸盐等，使水体得到自净。 影响水体生物净化作用的主要因素是水中的溶解氧含量、温度和营养物质的碳氮比。水中溶解氧是维持水生生物生存和净化能力的基本条件，因此，它是衡量水体自净能力的主要指标。赤潮区在我国的分布世界范围内赤潮发生的区域分布我国渤海发生大面积赤潮返回全国近海岸海域海水水质综合评价图全国四大海区水质综合评价结果（%） 全国近岸海域赤潮发生频率剧增，80年代曾发生300次赤潮，是70年代的15倍；90年代仍在增加。尤其是近两年来的渤海赤潮，其规模之大，史无前例，震惊中外。东海的长江口、舟山海域和南海的珠江口、大鹏湾、大亚湾等海域是赤潮多发海域。它给沿海渔民的海水养殖业
22、造成的经济损失，每年可达数十亿元。此外，珊瑚礁、红树林的锐减，珍稀濒危物种的灭绝，也是触目惊心的。 （1）海洋环境保护法的修订（修订了8年）（2）海水水质标准的修订（已于1998年实施，修订了10年）（3）全国近岸海域环境功能区划的制订（已制订了11年，至今尚未发布）（4）污水排海标准的制订（已制订了10年）（5）实行污水排海总量控制制度的问题（已筹备了6年，至今无明确结果）（6）渤海、伶仃洋等区域性海洋环境管理问题（研究成果及建议已提交9年）（7）入海河流的流域综合管理问题（8）制定并实施近岸海域污染应急计划问题（已筹备了10年上）返回下图是河流生态系统受到生活污水（含大量有机物）轻度污染后
23、的净化过程示意图。请据图回答：（1）在该河流的AB段上，溶解氧大量减少的主要原因是什么？（2）藻类大量繁殖的主要原因是什么？（3）水中溶解氧含量逐渐恢复的主要原因是什么？（4）若酿造厂或味精厂将大量含有机物的废水排入该河流，对河流生态系统可能造成的最严重的后果是什么？请运用生态平衡原理分析造成这种后果的原因。答案：（l）藻类数量减少；需氧型细菌大量繁殖，溶解氧随有机物被细菌分解而大量消耗（2）有机物分解后形成大量的等无机盐离子有利于藻类的大量繁殖（3）藻类通过光合作用释放氧气；有机物减少，需氧型细菌数量下降，因而对溶解氧的消耗量减少（4）河流中的生物大量死亡，生态平衡遭到破坏；因为生态系统的自
24、动调节能力有一定限度当外来于扰超过这个限度时，生态平衡就会遭到破坏固体废弃物及其处理固体废弃物及其处理 一、固体废物的含义一、固体废物的含义固体废弃物是指人类在生产、加工、流通、消费以及生活等过程提取目的组分之后，由于不再需要或者失去利用价值而被丢弃的固态或半固体的物质。 二、固体废物的来源与分类二、固体废物的来源与分类1.来源工业固体废物矿业固体废物城市固体废物农业固体废物放射性固体废物2. 分类（1）工业固体废物工业固体废物是指在工业生产、加工过程中产生的废渣、粉尘、碎屑、污泥，以及在采矿过程中产生的废石、尾矿等。（2危险废物是指列入国家废物名录或根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认
25、定的具有如下危险特性的废物，即主要有毒性、易燃性、腐蚀性、反应性、传染疾病性、放射性等危险特性。（3）城市垃圾城市垃圾是指居民生活、商业活动、市政建设与维护、机关办公等过程产生的固体废物。包括生活垃圾、城建渣土、商业固体废物、粪便等。我国污染物排放总量(单位:亿吨)三、固体废物对环境的危害1.侵占土地2.污染土壤塑料垃圾残留3.9克/亩玉米减产11%13%小麦减产9%16%大豆减产5.5%9%蔬菜减产14.4%54.9%3.污染水体4.污染大气有害气体如SO2，NH3，CH4和粉尘等四、固体废物的处理和综合利用（一）减量化资源化无害化减量化控制废物的排放量采用先进的生产工艺，实施清洁生产提高原
26、材料的利用率和产品质量资源化“废弃物又称为放错地点的原料”工业固体废弃物综合利用率（%）（1）粉煤灰主要成分SiO2Al2O3Fe2O3CaO220%20%10%50%（2）废塑料转化为汽油(3)无害化对无法利用或现有技术尚不能处理的废物必需进行无害化处理工业废物安全填埋场（二）（二） 固体废物的一般处理技术固体废物的一般处理技术1、固体废物的一般处理技术（1）预处理技术（2）焚烧技术（3）热解技术（4）微生物分解技术（1）预处理技术固体废物预处理是指采用物理、化学或生物方法，将固体废物转变成便于运输、贮存、回收利用和处置的形态。（2）焚烧技术焚烧是高温分解和深度氧化的过程，目的在于使可燃的固
27、体废物氧化分解，借以减容、去毒并回收能量及副产品。（3）热解技术固体废物热解是利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下受热分解的过程（4）微生物分解技术利用微生物的分解作用处理固体废物的技术。目前应用最广泛的是堆肥化。堆肥化是指依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌和真菌等微生物，人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质生化转化的微生物学过程2、危险废物的处置的主要技术（1）焚烧法通过焚烧可以使可燃性固体废物氧化分解，达到减少容积、去除毒性，回收能量及副产品的目的。（2）固化法是将水泥、塑料、水玻璃、沥青等凝结剂同危险废物加以混合进行固化，使得污泥中所含的有害物质封闭在固化体内不被浸出，从而达到
28、稳定化、无害化、减量化的目的。（3）化学法是一种利用危险废物的化学性质有害物质转化为无害的最终产物通过欢迎以及沉淀等方式，将有害物质转化为无害的最终产物。（4）生物法通过生物降解来解除毒性的，解除毒性后的废物可以被土壤和水体所接受。3、城市垃圾的主要处理技术（1）垃圾的压缩处理对于一些密度小、占体积大的城市垃圾，经过加压压缩处理后可以减小体积和填埋。（2）城市垃圾填埋城市垃圾填埋是废物的一种最终处理方式，可根据不同的基础条件，采用不同的填埋方式，满足作业和消纳的要求。（3）城市垃圾焚烧若缺乏垃圾填埋场时，可用焚烧法处理，达到无害化和减量化的目的。（4）城市垃圾堆肥垃圾堆肥处理的基本目的是，通过它自行升温到6070，消灭病原体而使其无害化同时使其转化为有机肥料。4、固体废物的综合管理、固体废物的综合管理固体废物管理的模式：对产生一收集一运输一综合利用一处理一贮存一处置实行全过程管理减少废弃物的产生量物资回收能源回收安全填埋
