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1、第一节第一节 地球上的水地球上的水第二节第二节 水水 资资 源源第三节第三节 水水 灾灾 害害第四节第四节 水水 污污 染染第四章第四章 水环境水环境第一节第一节 地球上的水地球上的水一、水圈一、水圈 海洋、海洋、陆地、大气中固地、大气中固态水、液水、液态水、水、 气气态水构成的一个大体水构成的一个大体连续、相互作用、相互作用 又相互不断交又相互不断交换的圈的圈层。 天然水体有五部分构成：海水、水蒸汽、固天然水体有五部分构成：海水、水蒸汽、固体水、地表水和地下水。体水、地表水和地下水。二、水的分布二、水的分布 水是人类生活和经济发展不可替代的重要自然资水是人类生活和经济发展不可替代的重要自然资
2、源，从地球表面看，水覆盖面积为源，从地球表面看，水覆盖面积为3.8108km2，占占地球总表面的地球总表面的70，总量约有，总量约有13.4亿亿km3水。其中咸水。其中咸水占水占97.4%，淡水占，淡水占2.6%（冰川（冰川2.0%,地下水地下水0.6%,河湖河湖0.0001%）三、水的循环三、水的循环1 1、水的自然循环、水的自然循环 2 2、水的社会循环、水的社会循环 抽抽 提提处处 理理河流、湖泊生产、生活生产、生活四、人与水的关系水的用途四、人与水的关系水的用途1 1、生活用水、生活用水2 2、生产用水、生产用水 3 3、生态用水、生态用水 农业用水农业用水工业用水工业用水第二节第二节
3、 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。的那部分水量资源。 如大气降水，江河、湖泊、如大气降水，江河、湖泊、水库、土壤和含水层的淡水水库、土壤和含水层的淡水 。一、一、水资源的含义水资源的含义二、水资源的特性二、水资源的特性 作用上的重要性作用上的重要性 补给上的有限性补给上的有限性 时空上的多变性时空上的多变性 利用上的多样性利用上的多样性全球的水资源短缺全球的水资源短缺 三、水资源的短缺三、水资源的短缺 q 联合国世界淡水资源综合评价报
4、告指出，世界约联合国世界淡水资源综合评价报告指出，世界约1/31/3人口生活在面临中度和高度水紧张的地区，水资源人口生活在面临中度和高度水紧张的地区，水资源的短缺制约了当地经济和社会的发展，如果不采取行的短缺制约了当地经济和社会的发展，如果不采取行动，预计动，预计20252025年世界人口的年世界人口的2/32/3或近或近5555亿将有面临着这亿将有面临着这种局面的风险。种局面的风险。联合国已将我国列为全球联合国已将我国列为全球1313个最缺水的国家之一。个最缺水的国家之一。我国的水资源短缺我国的水资源短缺 农业缺水缺水城市缺水城市缺水生生态缺水缺水开源、节流、治污、管理开源、节流、治污、管理
5、四、水资源开发与利用对策四、水资源开发与利用对策 开源开源水利工程措施水利工程措施（时间、空间上的调节）其它措施其它措施（雨水、海水、再生水利用）中国的南水北中国的南水北调 节流节流城市节水城市节水节水型城市农业节水农业节水节水型农业治污治污开源节流、开源节流、治污治污为本为本综合管理综合管理综合管理：综合管理：一龙管水，多龙治水经济手段经济手段：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：水过多：洪灾洪灾、涝灾、潮灾、涝灾、潮灾水过少：水过少：旱灾旱灾 水过多、过少所形成的对人类生存发展水过多、过少所形成的对人类生存发展的不利影响。的不利影响。洪水灾害洪水灾害由于水体
6、（江、河、湖等）中的水量超过其最由于水体（江、河、湖等）中的水量超过其最大容纳限量而溢出的现象。大容纳限量而溢出的现象。1 1、洪水危害、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 2、形成原因、形成原因（1）自然因素暴雨、融冰、融雪等（2）人为因素 A都市化B荒地毁林 C修建水坝 （3）地质因素 滑坡断裂海啸冰凌洪水3 3、防洪减灾、防洪减灾
7、 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。 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，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。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
8、向。人与洪水的协调共处人与洪水的协调共处人与洪水的协调共处人与洪水的协调共处 工程措施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。 长江三斗坪长江三斗坪三峡水利枢纽坝址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由目前的不足10年一遇提高到
9、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）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 通过植树造林、涵水固沙，防止或减轻洪水灾害。黄河上
10、游水土保持工程黄河护岸丁坝绿化多种工程措施协同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，生物量减少，饥荒。 供水不足：工业和城市用
11、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：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）等催化剂，使云滴或
12、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、水体污染水体污染1废水 水在社会循水在社会循环中，由于种种原因而中，由于种种原因而丧失了使用价失了使用价值而外排，而外排，这种种废弃外排的水称弃外排的水称为废水废水。“废水水”是指是指废弃外排的水，弃外排的水，强调废弃的一面。弃的一面。 “ “污水水”是被是被污染物染物污染了的水，染了的水，强调其其脏的一的一面。面。实际上有相当数量的上有相当数量的废水是不水是不脏的，
13、如冷却水。的，如冷却水。因而用因而用“废水水”一一词统称所有排水比称所有排水比较合适。合适。 56生活废水（生活废水（domestic)工业废水工业废水 (industrial)据污染物的化学据污染物的化学类别类别有机废水有机废水(organic)无机废水无机废水(inorganic）据废水的据废水的来源来源按废水产按废水产生的工艺生的工艺焦化焦化废水水(coking) 冶金冶金废水水(metallurgical) 制制药废水水(pharmaceutical) 食品食品废水水(food) 印染印染废水水(printing and dyeing) 2 水体污染水体污染当污染物负荷超过水体的自净容
14、量，水中动植物正常生存并有利于人类，一旦超过水体的自净容量，则正常的生物循环或生态平衡将被破坏，水体即被污染。太湖的富营养化曾经的江南水乡渤黄海近岸海域水质分布图中国近岸海域环境质量公报2006 全国环境统计公报全国环境统计公报2006年年20001995废水排放总量（亿吨）536.8415.2373其中：工业废水排放量240.2194.2222城镇生活污水排放量296.6220.9151COD排放总量（万吨）1428.21445.0其中：工业COD排放量541.5704.5城镇生活COD排放量886.7740.5县以上工业废水处理率（%）95.076.8城市生活污水处理率（%）43.8我国废
15、水排放状况 废水中污染物浓度大废水中污染物浓度大 废水成分复杂且不易净化废水成分复杂且不易净化 带有颜色或异味带有颜色或异味 废水水量和水质变化大废水水量和水质变化大 1、点、点污染源染源工工业废水水 二、水污染的主要来源生活生活污水水 主要来自家庭、商主要来自家庭、商业、学、学校、旅游服校、旅游服务业及其他城及其他城市公用市公用设施，包括施，包括厕所冲所冲洗水、厨房洗洗水、厨房洗涤水、洗衣水、洗衣机排水、沐浴排水及其他机排水、沐浴排水及其他排水等。排水等。 生活生活污水中水中99.9%是水，固体物不到是水，固体物不到0.1% 大量合成洗大量合成洗涤剂 2、面、面污染源染源农业面源面源污染染城
16、市径流城市径流污染染1、悬浮物浮物 使水体使水体变浑，影响水生植物的光合，影响水生植物的光合作用，吸附有机毒物、重金属等，作用，吸附有机毒物、重金属等，形成危害更大的复合形成危害更大的复合污染物沉入水染物沉入水底，日久形成淤底，日久形成淤积，妨碍水上交通，妨碍水上交通或减少水或减少水库容量，增加挖泥容量，增加挖泥负担。担。 2、耗氧有机物、耗氧有机物 排入水体后能在微生物作用下分解排入水体后能在微生物作用下分解为简单的无机物，在分解的无机物，在分解过程中消程中消耗氧气，使水体中的溶解氧减少耗氧气，使水体中的溶解氧减少 。影响影响鱼类和水生生物的生存和水生生物的生存 ，造成，造成水体水体变黑黑发
17、臭臭 。三、主要的水污染物质3、植物性、植物性营养物养物 主要指含有氮、磷的无机、有机化合物，易引主要指含有氮、磷的无机、有机化合物，易引起水中藻起水中藻类及其他浮游生物大量繁殖，形成富及其他浮游生物大量繁殖，形成富营养化，使自来水养化，使自来水处理厂运行困理厂运行困难，造成，造成饮用用水的异味，水的异味，严重重时会使水中溶解氧下降，会使水中溶解氧下降，鱼类大量死亡，甚至会大量死亡，甚至会导致湖泊的干涸致湖泊的干涸灭亡。亡。 4、重金属、重金属 重重金金属属是是具具有有潜潜在在危危害害的的重重要要污染染物物质，从从50年年代代前前后后日日本本出出现的的水水俣俣病病和和骨骨痛痛病病，均均已已查明
18、明是是由由于于汞汞、镉污染染引引起起的的公公害害病病。重重金金属属的的环境境污染染已已受受到到人人们极大的关注。极大的关注。5、难降解有机物、难降解有机物 指难以被微生物降解的有机物，能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、致畸和致突变的作下仍具有致癌、致畸和致突变的作用用 。6、石油类、石油类 主要来源于船舶废水、工业废水、海上石油开采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及大气石油烃沉降
19、 。它会阻止氧进入水中，妨。它会阻止氧进入水中，妨碍水生植物的光合作用碍水生植物的光合作用 。同时，石油还会粘附。同时，石油还会粘附在鱼鳃上，使之呼吸困难直至死亡，还会抑制水在鱼鳃上，使之呼吸困难直至死亡，还会抑制水鸟产卵和孵化。食用在含有石油的水中生长的鱼鸟产卵和孵化。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。类等水产品，会危及人体健康。 7、酸碱、酸碱 主要来自主要来自矿山排水及山排水及许多工多工业废水水 。它。它会破坏水生生会破坏水生生态系系统的平衡；影响的平衡；影响渔业生生产，腐，腐蚀船只、船只、桥梁及其他水上建筑。用梁及其他水上建筑。用酸化或碱化的水酸化或碱化的水浇灌灌
20、农田，会破坏土壤的田，会破坏土壤的理化性理化性质，对工工业、农业、渔业和生活用和生活用水都会水都会产生不良的影响。生不良的影响。 8、病原体、病原体 生活生活污水、医院水、医院污水和屠宰、制革、水和屠宰、制革、洗毛、生物制品等工洗毛、生物制品等工业废水，常含水，常含有各种病原体，如病毒、病菌、寄有各种病原体，如病毒、病菌、寄生虫，会生虫，会传播霍乱、播霍乱、伤寒、胃炎、寒、胃炎、肠炎、痢疾以及其他病毒炎、痢疾以及其他病毒传染的疾染的疾病和寄生虫病。病和寄生虫病。 四、水污染特征河流污染 湖泊（水库）污染 海洋污染 地下水污染 特点： 污染程度随径流量变化 染物扩散快 污染影响大 我国的河流污染
21、状况： 中国主要河流有机污染普遍，面源污染日益突出。辽河、海河污染严重，淮河水质较差，黄河水质不容乐观，松花江水质尚可，珠江、长江水质总体良好。各大流域片的主要污染河段均集中在城市河段，63.8%的城市河段为IV至劣V类水质。河流污染类类类类：主要适用于：主要适用于源头水源头水、国家自然保护区；、国家自然保护区； 类类类类：主主要要适适用用于于集集中中式式生生活活饮饮用用水水水水源源地地一一级级保保护护区区、珍贵珍贵鱼类鱼类保护区、鱼虾产卵场等；保护区、鱼虾产卵场等； 类类类类：主主要要适适用用于于集集中中式式生生活活饮饮用用水水水水源源地地二二级级保保护护区区、一般一般鱼类鱼类保护区及游泳区
22、；保护区及游泳区； 类类类类：主主要要适适用用于于一一般般工工业业用用水水区区及及人人体体非非直直接接接接触触的的娱娱乐用水区；乐用水区； 类类类类：主要适用于：主要适用于农业农业用水区及一般用水区及一般景观景观要求水域。要求水域。 地表水环境质量标准地表水环境质量标准（GB3838-2002GB3838-2002） 特点： 污染来源广、途径多、种类复杂 污染稀释和搬运能力弱 生物降解和累积能力强 主要湖泊富营养化问题突出：滇池、太湖湖泊（水库）污染湖泊（水库）污染 特点： 污染来源广泛 污染难于治理 污染危害严重我国地下水污染状况： 主要集中在北方地区地下水污染地下水污染我国近海污染状况：我
23、国近海污染状况： 渤海、东海、南海 以渤海为例： 60年代以前：3次；70年代：9次；80年代：74次 90年代：1990年34次，1998年22次，1999年7月3日，出现 了1500 km2面积的严重赤潮，7月15日更扩大到了6500 km2。 2000年仅辽宁、浙江两次较大赤潮造成的渔业损失就近3亿元。特点： 污染源多而复杂 污染的持续性强 污染扩散范围大海洋污染海洋污染 五、水污染控制 基本控制模式三级控制源头控制污水集中处理尾水最终处置再利用/环境水体接管标准出水标准环境标准一级控制二级控制三级控制一、源头控制一、源头控制 1 1工业废水工业废水 优化产业结构、调整规划布局优化产业结
24、构、调整规划布局 清洁生产清洁生产 单位产品耗水量 （国外先进水平国内平均水平） 钢铁行业：35m3/t70100m3 /t 油炼制行业：0.2m3/t56m3/t 就地处理：达到污水排放标准就地处理：达到污水排放标准 2生活污水 合理进行人口密度及分布规划 公众教育 现代水输的不利影响 “绿色消费”、“绿色生活”：无磷洗衣粉 3面源水污染 城市径流 收集雨水利用 减少硬质地面 增加绿化用地 农村面源 发展节水农业 减少土壤侵蚀 合理利用农药 截流农业污水 畜禽粪便处理 乡镇企业废水及村镇生活污水处理二、污水集中处理二、污水集中处理物理处理法化学处理法生物处理法主导：城市污水处理厂处理方法分类
25、处理方法分类污水集中处理1 物理处理法去除物质去除物质不溶性的、呈悬浮状态的污染物。不溶性的、呈悬浮状态的污染物。 主要工艺主要工艺筛滤截留、重力分离、离心分离等。筛滤截留、重力分离、离心分离等。 处理设备处理设备格栅和筛网、沉砂池和沉淀池、气浮格栅和筛网、沉砂池和沉淀池、气浮装置、离心机、旋流分离器等。装置、离心机、旋流分离器等。返回目返回目录出水槽出水槽出水堰出水堰出水堰前出水堰前挡板板污水集中处理2 化学处理法去除物质去除物质呈溶解、胶体状态的污染物。呈溶解、胶体状态的污染物。 主要工艺主要工艺中和、混凝、化学沉淀、氧化还原、中和、混凝、化学沉淀、氧化还原、吸附、离子交换、膜分离等。吸附
26、、离子交换、膜分离等。普通中和滤池升流式升流式降流式降流式活活性性炭炭吸吸附附柱柱单床床离离子子交交换器器工工业业应应用用的的反反渗渗透透装装置置工工业应用用的反的反渗透渗透装置装置的膜的膜组件件之之间的的连接接Secondary Secondary EffluentEffluentNEWater FactoryHigh QualityHigh Quality NEWaterNEWaterMicrofiltrationReverse OsmosisUV污水集中处理 多种处理方法、多个处理单元有机组合3 生物处理法生物处理法微生物作用微生物作用 分为：好氧生物处理、厌氧生物处理分为：好氧生物处理
27、、厌氧生物处理曝气池进水进水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥出水出水二沉池二沉池氧化塘出水口水体已由黑臭变为绿色氧化塘出水口水体已由黑臭变为绿色光合作用光合作用风风有机有机污染物污染物藻类藻类新细胞新细胞 O好氧分解好氧分解藻类藻类细菌细菌NH3H2OPO42 CO细菌细菌新细胞新细胞处理水处理水流入污水流入污水可可沉沉物物质质衰死细菌衰死细菌CH4CO2NH3污污泥泥层层有机污染物有机污染物厌氧发酵厌氧发酵厌氧发酵厌氧发酵有机有机酸醇酸醇甲烷甲烷厌氧分解厌氧分解好好氧氧区区兼兼性性区区厌厌氧氧区区OO阳光阳光稳定塘内典型的生定塘内典型的生态系系统稳定塘生态系统常规工艺流程常规工艺流程污水集中
28、处理一级处理一级处理 处理方法：物理法处理方法：物理法 净化效率：悬浮物净化效率：悬浮物 606070% 70% 有机物有机物 202040%40%二级处理二级处理 处理方法：生物法处理方法：生物法 净化效率：有机物净化效率：有机物 707090%90%三级处理三级处理 处理方法：化学法、物化法处理方法：化学法、物化法 净化效率：满足排放及回用需要净化效率：满足排放及回用需要工业废水处理流程工业废水处理流程污水集中处理 成分复杂多变，没有通用的集中处理工艺流程。三、尾水最终处置三、尾水最终处置1 污水生态工程 -主导v 利用土壤-微生物-植物系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能，既达到对
29、城市污水及部分工业废水的高级净化处理，又可利用其中的有用物质，实现污废水的资源化。 效果好达到或超过常规系统的处理程度 污水生态工程的特点：尾水最终处置 费用低水、土壤、细菌、高等植物和阳光 空间大、时间长 城市回用 工业回用 农业回用 地下水回灌 生态回用途径：关键控制水质标准2再利用自然角度：长期缺水社会角度：确实需要经济角度：经济可行技术角度：有效去除（潜在微量有毒有害物质）废水再利用应考虑到诸多因素就近水域 排江 排海3 尾水最终出路关键控制水质标准作业作业1水资源的含义？2简述水资源开发与利用对策。3简述水污染物中的悬浮物、耗氧有机物、植物性营养物和重金属对对水体的影响。4传统的污水人工处理技术按其作用原理可分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三大类。分别阐述三类方法的作用原理和去除对象并各举一例。5用框图画出某城市（如济南）污水处理厂的工艺流程图并对各处理单元或构筑物的作用给予说明。
