1、第三章 水环境保护,环境保护概论,第一节 概述 一、天然水体 （一）水体的含义 水体是河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰川和海洋等“贮水体”的总称。 环境科学领域：水体不仅包括水，而且也包括水中的悬浮物、底泥及水中生物等。,溶解气体,溶解物质,胶体物质,悬浮物质,主要气体：N2,O2,CO2 微量气体：H2,CH4,H2S,主要离子：Cl-,SO42-,HCO3-,CO32,Na+,Ca2+,Mg2+ ,Fe2+,Fe3+ 生物生成物：NH4+,NO3-,NO2-,HPO42-, H2PO4-,PO43- 微量元素：Br-,I-,F-,Ni,Ti,Au,Ba,无机胶体：SiO2,Fe(OH)3
2、,Al(OH)3 有机胶体：腐殖质胶体,细菌 藻类及原生动物 泥土、粘土 其它不溶物质,天 然 水 中 的 物 质,（二）天然水体的水质,二、水资源利用与保护 （一）水资源,全球可利用水资源与人口分布对比图,2006年联合国公布世界水资源开发报告指出：,目前约11亿人口仍无法享用安全饮水，另有24亿人缺乏厕所等基本卫生设施。 到2025年，生活在缺水或面临缺水地区的人口将达到35亿左右； 到2050年，人口增长与气候变化可能会使可用水资源减少一半； 在各国境外水资源融资中，世界银行贷款占50，每年约为33亿美元。世行水行业贷款总额已近70亿美元；,到2030年，城镇人口比例会增加到近三分之二，
3、从而造成城市用水需求激增； 世界许多地方因管道和渠沟泄漏及非法连接，有多达30到40甚至更多的水被白白浪费掉了； 预计到本世纪中叶，即使是最理想的情景，也会有48个国家的20亿人面临缺水窘境，如果做最坏的打算，60个国家的70亿人将无水可用； 90的自然灾害与水有关，许多自然灾害都是土地使用不当造成的恶果。,（二）水资源的重要作用,1、调节气候 2、塑造地球表面的形态 3、水具有物质运输功能 4、水是一切生物必不可少的物质 5、水是人类生存和发展不可缺少的重要资源,三、水资源的利用现状,世界耗水量, 单位10亿m3/a,78.2%,61.5%,22.7%,34.6%,（一）世界水资源利用概况,
4、1、自然条件影响 2、城市与工业区集中发展 3、水体污染 4、用水浪费 5、盲目开发地下水,（二）水危机产生的原因,1、自然条件的影响地球上淡水资源在时间和空间上分布极不均匀,并受到气候变化的影响, 致使许多国家可用水量少. 2、城市与工业区集中发展目前世界上城市居民人口约占世界人口的41.6%,而城市占地面积只占地球上总面积的0.3%.,3、水体污染污染物进入水体，使其可利用性降低或丧失. 4、用水浪费城市生活和工农业用水存在大量浪费由于管理不善, 工程配套差和工艺技术落后, 城市管网和卫生设施的漏水很普遍. 5、盲目开发地下水导致地面下沉, 海水入侵等后果.,（三）我国水资源特点及存在的主
5、要问题1、特点（1）水资源总量较丰富，但人均和地均拥有量少,人均占有河川径流量为世界人均的1/4,耕地亩均占有河川径流量为世界亩均的3/4,河川径流量居世界第六位,（2）水资源时空分布不均匀，水土资源配置不平衡,水资源南多北少, 相差悬殊：,长江、珠江、闽浙、西南四个流域:500mm,黄河、海河、辽河、黑龙江四个流域:100mm,内陆诸河:32mm,水资源的地区分布与人口、土地资源的配置不合理：,长江、珠江、闽浙、西南四个流域:,黄河、海河、辽河、黑龙江四个流域:,耕地占全国的%,人口占%,水资源量占%,36%,54.4%,81%,45.2%,38.4%,9.6%,（3）水资源年际、年内变化大
6、，水旱灾害频繁,最大年降水量/最小年降水量,最大年径流量/最小年径流量,南方,北方,比值2-4倍,比值3-6倍,比值2-4倍,比值3-8倍,汛期水量占年水量,60-70%,80%以上,我国水资源量的年际差别悬殊和年内变化剧烈，是我国农业生产不稳定、水旱灾害频繁的根本原因。,（4）雨热同期是我国水资源的优点,雨热同期：水资源和热量的年内变化具有同步性。,每年3-5月后，气温持续上升，雨季也大体上在这个时候来临，水分、热量条件的同期有利于农作物的生长。,我国以占世界7.2%的耕地和6.4%的淡水资源，养活着约占世界22% 人口。,（5）水土流失严重，许多河流含沙量大 （6）我国水资源开发利用各地很
7、不平衡,2、存在的主要问题,(1)地区条件不同制约水资源的均衡发展 (2)生活与工业用水增长迅速，挤占农业和生态环境用水供水工程未能充分发挥效益 (3)缺水地区仍有较大的节水潜力 (4)供水量增长缓慢，与经济发展速度不相适应 (5)水污染加剧，生态环境恶化,第二节 水体污染和自净,一、 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。,水体污染的概念,污染的分类,化学性 污染,物理性 污染,生物性 污染,酸 碱 污 染
8、,重 金 属 污 染,有 机 物 污 染,毒 物 污 染,悬 浮 物 污 染,热 污 染,放 射 性 污 染,水体污染,致 病 细 菌,病 毒 污 染,二、水体富营养化过程 水体富营养化是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。,本质： 由于水体中氮、磷营养物质的富集，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧下降，使鱼类或其他生物大量死亡、水质恶化的现象。,（一）水体富营养化类型,天然富营养化,人为富营养化,湖泊营养物质由于天然 富集而使得湖水营养物 质浓度逐渐增高发生水 质变化的过程。,人为排放含营养物质的 工业废水和生活污水所 引起的水体富营养化现象。,贫营养湖泊与富营养湖
9、泊特征比较,水 华,湖泊富营养化图片,云南滇池富营养化现象严重,人们打捞由于水体富营养化导致的过量生长的水葫芦,人们打捞由于水体富营养化导致的过量生长的水葫芦,圆明园遗址公园湖水,红领巾公园,什刹海,什刹海,来水水质较差 污染源输入 温度升高 光照时数延长 城区环境补水量的锐减,水华爆发,赤 潮,海洋富营养化图片,海水赤潮,赤潮又称红潮，是海洋因浮游生物的兴盛，海水呈现一片铁锈红色而得名。 赤潮的海水都有臭味，它主要会使水体变粘稠，附着在鱼虾表皮和鳃上，导致鱼虾呼吸困难而死亡；许多赤潮生物还有较大毒性，因此它对海洋捕捞业、养殖业的危害极大。,夜光藻赤潮,2001年4月东海赤潮,东海赤潮7,东海
10、赤潮8,东海赤潮5,东海赤潮6,东海赤潮9,米氏裸甲藻赤潮,养殖水域赤潮,2000年5月东海赤潮,1.造成感官污染 2.引起水质恶化 3.减少鱼类活动的空间 4.藻类分解的有害物质伤害水生生物 5.消耗水中的溶解氧，严重影响鱼类生存,（二）富营养化的危害,防治水体富营养化的方法,（三）富营养化的防治,（一）水体自净作用污染物质进入天然水体后，通过一系列物理、化学和生物因素的共同作用，使排入的污染物质的浓度和毒性自然降低，这种现象称为水体的自净。,三、 水体自净,物理 净化,化学 净化,生物 净化,水体自净作用,稀释 扩散 沉淀 挥发,氧化 还原 分解 凝聚 中和,生物活动,（二）水体自净作用的
11、发生,水中的自净作用,水与大气间的自净作用,水与底质间的自净作用,底质中的自净作用,在水中发生物理、 化学、生物作用,气体的挥发、释放 和氧气溶入,沉淀和吸附,微生物氧化分解,（三）水环境容量,一定水体所能容纳污染物的最大负荷被称为水环境容量，即某水域所能承担外加的某种污染物的最大允许负荷量。,物理性 水质指标,化学性 水质指标,生物学 水质指标,水质指标,感官指标 总固体 悬浮固体 溶解固体 可沉固体 电导率,一般化学性指标 各种离子 总含盐量 有毒化学性指标 化学需氧量（COD） 生化需氧量（BOD） 总需氧量（TOD）,细菌总数 总大肠菌群数 各种病原细菌 病毒,四、水质指标,浑浊度,色
12、度,温度,嗅,感官指标,碱度,pH值,硬度,各种阳离子,一般化学性指标,各种阴 离子,总含盐量,多环芳烃,重金属,各种农药,有毒化学指标,污染源：向水体排放污染物的场所、设备和装置。,水体污染源,天然污染源,人为污染源,点源,非点源,第三节 水环境污染及危害,（一）点源 1.工业废水(1)悬浮物质含量高 (2)需氧量高 (3)pH值变化幅度大 (4)温度较高 (5)易燃 (6)多种多样的有害成分,(1)悬浮物质较低 (2)属于低浓度有机废水 (3)呈弱碱性 (4)含氮、磷等营养物质较多 (5)含有多种微生物,2.生活污水 生活污水是指居民在日常生活活动中所产生的废水,二、非点源 以较大范围形式
13、排放污染物而造成水体污染的发生源。 面源污染主要指农田径流排水，具有面广、分散、难于收集、难于治理的特点。,农业灌溉用水量约占全球总用水量的70%左右，农田径流 排水已成为天然水体的主要污染来源之一。,(三)水环境污染的危害1.严重影响人的健康2.造成水生态系统破坏3.加剧了缺水状况4.对农作物产生危害5.造成了较大的经济损失,内蒙古自治区默特左旗塔布赛乡黑河村的村民长期饮用含砷严重超标的地下水，致使不少村民患有严重的皮肤病。,某造纸厂造纸废水直接排入辽河，再经辽河入海。,新屋伴浊水,地表水环境质量标准（GB3838-2002）：源头水、国家自然保护区：集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼
14、类保护区;：集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区;：一般工业用水区、人体非直接接触的娱乐用水区；：农业用水区及一般景观要求水域,第四节 水环境污染防治,一、水体污染控制基本途径 （一）减少废水其污染物的产生量1.改革生产工艺，实行清洁生产2.改进设备，健全生产管理制度 （二）减少废水及其污染物的排放量 1.提高水的重复利用率 2.回收有用物质 3.加强工业废水与城市污水的综合治理,水污染防治的原则： “防”是指对污染源的控制。 “治”是水污染防治中不可缺少的一环。 “管”是指对污染源、水体及处理设施的管理。,二、水污染综合防治,（一）城市污水处理的分级,一级处理,二级处理,三级处理
15、,去除沉淀性 物质及油脂等 SS 40% BOD5 30%,去除有机物 SS 90% BOD5 90%,去除氮和磷及 其他溶解性物质、 杀菌消毒,三、污水处理的基本方法,一级处理,二级处理,（二）污水处理技术概述,物理法,化学法,生物法,通过物理作用，来分离、回收污水中不溶解的、呈悬浮状的污染物质，在处理过程中不改变其化学性质。,向污水中投加化学试剂，利用化学反应来分离、回收污水中的污染物质，或将污染物转化为无害的物质。,利用微生物的新陈代谢功能，使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为无害物质，使污水得以净化。,物理法,重力分离法 （沉淀、上浮）,过 滤,气 浮,离心分离,反渗透,筛 滤,
16、化学法,化学沉淀,中 和,氧化还原,吸 附,电渗析,混 凝,离子交换,向污水中投加某种化学物质，使它与污水中溶解性物质发生互换反应，生成难溶于水的沉淀物，以降低污水中溶解性物质的方法。,常用于含重金属、氟化物的废水的处理,含锌废水：Zn2+CaO+H2OZn（OH）2 （pH9-11）,含汞废水：Hg2+Na2S HgS +2Na+,含铬废水：CrO42-+Ba2+ BaCrO4 ,格栅,沉砂池,初沉池,初沉池,二沉池,二沉池,消毒池,原污水,排放,浓缩池,消化池,消化池,脱水机房,投配池,沼气利用,污水流程,污泥流程,消化气管线,城市污水处理流程示意图,一级处理,二级处理,泵站,污泥利用,（三）污水处理流程,
