1、爱护水资源一、教学目的要求1.了解世界和我国的水资源状况，学习用辩证的方法看待水资源的丰富和有限。2.培养学生关心社会、为社会做贡献的社会责任感。二、本课题分析本课题主要介绍两部分内容，一是水资源概况，二是水资源保护，每部分内容又都是从两方面入手。水资源概况，一方面从储量上说明水的丰富，另一方面从可直接利用的淡水量上说明水的短缺。这种从一个事物的两个方面来认识事物的方法，不仅有利于学生对水资源状况形成全面、正确的认识，而且有利于培养学生辩证思维的能力，学习用发展的眼光看问题。因为在丰富的水储量与有限的淡水这一现实情况中，本身就蕴含着相对性、辩证性的思想，同时随着海水淡化等水处理工艺的发展，可利
2、用水的短缺状况又是变化的、动态的，因此这里又蕴藏了发展、变化的观点。这里教材用墨不多，主要通过一些数据和图表来说明水资源情况，如利用几组对比数字突出我国大部分城市用水紧张的现状，意在强化学生的爱水、节水意识。水资源保护是从节约用水和防治水污染两个角度谈的，同样阐述不多，以图、表代文字。考虑到节水和水污染问题与学生的生活密切相关，有关宣传、报道和资料非常丰富、易得，相关内容也很好理解，因此节水只是以举例的方式简要给出工农业生产、生活中的节水思路；防治水污染则只从污染源角度简明概括引起水污染的原因、水污染的危害及防治方法。也就是说这里只给学生关于节水和水污染问题的最基本、最主要的概念和思想，具体的
3、内容留待学生在课内外的一些活动中自己去寻求、获得。本课题后的调查与研究和习题就是在引导学生进行这类活动。这样既体现了本课题最基本的教育目的，又给教师的发挥和学生的探索留下了较大的发展空间。教学建议如下：1.教学形式可多样化，可从课堂延伸至课外。根据学生实际，可以自学与讨论结合，也可以结合课外的调查研究组织出墙报、写论文、演讲等活动，以充分调动学生的积极性。2.注意引导和鼓励学生利用身边的报刊、网络等学习资源，培养学习能力。三、部分习题参考答案及说明1. 农业用水 70.43%，工业用水 20.14%，生活用水 9.43%。四、资料1.地球水储量地球表面、岩石圈内、大气层中、生物体内所有各种形态
4、的水，包括海洋水、冰川水、湖泊水、沼泽水、河流水、地下水、土壤水、大气水和生物水，在全球形成一个完整的水系统，这就是水圈。某一时刻储存于水圈中的水约 1.3861018 m3，其中约有 1.3381018 m3储存于面积为 3.61108 km2的海洋中，占全球水总储量的 96.5%；分布在面积为1.49108 km2的陆地上的各种水体，其储量约为 4.81016 m3，占全球水总储量的 3.5%；大气水和生物体内的水仅为 1.41013 m3，只占 0.001%。在陆地水储量中，有 73%，即3.5031016 m3为含盐量小于 l g/L 的淡水，占全球水储量的 2.53%。在陆地淡水中，
5、只有30.4%，即 1.0651016 m3,分布在湖泊、沼泽、河流、土壤和地下 600 m 以内含水层中，其余 69.6%，分布在两极冰川与雪盖、高山冰川和永久冻土层中，难以利用。表 3-3 地球水储量水储量 咸水 淡水 水体种类 /1012 m3 /(%) /1012 m3 /(%) /1012 m3 /(%) 海洋水 1 338 000 96.538 1 338 000 99.041 冰川与永久积雪 24064.1 1.7362 24064.1 68.6973 地下水 23400 1.6883 12870 0.9527 10530 30.0606永冻层中的冰 300 0.0216 300
6、 0.8564湖泊水 176.4 0.0127 85.4 0.0063 91 0.2598土壤水 16.5 0.0012 16.5 0.0471大气水 12.9 0.0009 12.9 0.0368沼泽水 11.47 0.0008 11.47 0.0327河流水 2.12 0.0002 2.12 0.0061生物水 1.12 0.0001 1.12 0.0032总计 1385984.61 100 1350955.4 100 35029.21 1002.水污染及防治进入 20 世纪以来，随着现代工业的发展，大量排放的各种废水使自然水系受到严重污染，水质普遍下降。水污染的类型十分复杂，下面简介几种
7、世界范围内引起广泛注意和重视的典型水污染。(1)病原微生物污染主要来自城市生活污水、医院污水、垃圾及地面径流等。病原微生物的水污染危害历史悠久，至今仍是威胁人类健康和生命的水污染类型之一。病原微生物污染的特点是：数量大；分布广；存活时间较长；繁殖速度很快；易产生抗药性，很难绝灭；传统的二级生化污水处理及加氯消毒后，某些病原微生物、病毒仍能大量存活；传统的混凝、沉淀、过滤、消毒等水处理能够去除 99%以上的病原微生物，但出水浊度若大于 0.5 度时，仍会伴随病毒而穿透。因此，此类污染物实际上通过多种途径进入人体，并在体内生存，一旦条件适合，就会引起人体疾病。常见的致病菌是肠道传染病菌，其中包括霍
8、乱、伤寒、痢疾等病菌。常见的寄生虫有阿米巴、麦地那丝虫、蛔虫、鞭虫、血吸虫、肝吸虫等。病毒种类很多，仅人类尿中就有一百多种，常见的是肠道病毒、传染性肝炎病毒等。欧洲 19 世纪一些大城市的水污染，曾造成多次霍乱爆发和蔓延。(2)需氧有机物污染需氧有机物包括碳水化合物、蛋白质、油脂、氨基酸、脂肪酸、酯类等有机物质。含病原微生物的污水中，一般均含需氧有机物，因为它能提供病原微生物所需的营养。需氧有机物没有毒性，在生物化学作用下易于分解，分解时消耗水中之溶解氧，故称需氧有机物。水体中需氧有机物愈多，耗氧也愈多，水质也愈差，说明水体污染愈严重。水体中有机成分非常复杂。需氧有机物浓度常用单位体积中需氧物
9、质生化分解过程中所消耗的氧表示，即以生化需氧量(BOD)表示。一般都用水温 20 时，5 天的生化需氧量(BOD)5 作为统一指标。目前，还用化学需氧量(COD)、总有机碳(TOC)、总需氧量(TOD)、溶解氧(DO)作为统一指标，以反映需氧有机物的含量与水体污染的关系。需氧有机物由于造成水体缺氧，对水生生物中鱼类危害最大。目前，水污染造成的死鱼事件，几乎绝大多数是由于这种类型污染所致。充分的溶解氧是鱼类生存的必要条件，当水中溶解氧下降到 1 mg/L 时，大部分鱼类就发生窒息、死亡。当水中溶解氧消失时，厌气细菌繁殖，形成厌气分解，发生恶臭，分解出甲烷、硫化氢等有害气体，更不适于鱼类生存和繁殖
10、。需氧有机物的来源多，排放量大，污染范围广，大多数污水体都含这类污染物质。防止需氧有机物污染危害的途径有：从根本上减少排放量；避免排入物质直接进入水体；对需要进入水体的污水应进行生化处理、氧化塘处理等；人工曝气、人工充氧等；研究水体的容量和自净规律。(3)富营养化污染富营养化污染主要指水流缓慢、更新期长的地表水体，接纳大量氮、磷、有机碳等植物营养素引起的藻类等浮游生物急剧增殖的水体污染。自然界湖泊存在着富营养化现象，由贫营养富营养沼泽干地，但速率很慢；而人为污染所致的富营养化，速率很快。特别是在海湾地区，在水温、盐度、日照、降雨、地形、地貌、地质等合适的条件下，细胞中含有红色色素的甲藻或者其他
11、浮游生物大量繁殖，并在上升流的影响下聚积而出现，海洋学家称为“赤潮”；如在地下水中积累，则可称为“肥水”。富营养污染物质的来源是广泛而大量的，有生活污水(有机质、洗涤剂)、农业(化肥、农药)与工业废水、垃圾等。富营养化显著的危害是：促使湖泊老化；破坏水产资源，日本仅布磨滩 1972 年赤潮一次死鱼 1 428 万尾；危害水源，硝酸盐、亚硝酸盐对人畜都有害。(4)恶臭恶臭是一种普遍的污染公害，我国及日本环保法均列为公害之一，它也发生于污染水体之中。人能嗅到的恶臭物达 4 000 多种，危害大的有几十种，它们主要来自金属冶炼、炼油、石油化工、塑料、橡胶、造纸、制药、农药、化肥、颜料、皮革、油脂、鱼
12、肠兽骨等工业生产过程。恶臭的类型取决于发臭物质所具有的“发臭团”的分子结构。我国黄浦江就受到有机物的严重污染。1964 年以来，每年夏天都出现恶臭，1978 年达 100 多天。恶臭的危害表现为：使人憋气，妨碍正常呼吸功能；使人厌食、恶心甚至呕吐，使消化功能减退；精神烦躁，头昏脑涨，头痛等使工作效率降低；严重时，可损伤中枢神经，大脑皮层的兴奋和调解功能；使水产品染上恶臭，无法食用；破坏了水流作为旅游、疗养、饮用、养鱼、游泳等的用途和价值；产生 H2S、甲醛等毒性公害。(5)地下水硬度升高地下水硬度升高明显的地区，一般均在城镇及其周围人类居住与活动地区，是地下水间接污染的结果。据北京地区的研究结
13、果，硬度升高存在以下三种作用过程：城市生活污水、垃圾及土壤中有机质等在生物降解过程中产生 CO2，打破了原来地下水中 CO2平衡压力，促使 CaCO3分解；盐效应促进地下水硬度升高；盐污染产生的阳离子交换作用导致地下水永久硬度的持续增长。高硬水，尤其是永久硬度高的水，其危害是多方面的：难喝，有“苦”“涩”味；可引起消化道功能紊乱、腹泻、孕畜流产；对人们日常生活不利，耗肥皂多，耗能多；锅炉用水易结垢；许多工业需软化水，成本提高。(6)毒污染毒污染是水污染中特别重要的一大类，种类繁多。但其共同特点是对生物有机体的毒性危害。造成水体毒污染的污染物可分为四个亚类：非金属无机毒物(CN -、F -、S
14、2-等)；重金属与类金属无机毒物(Hg、Cd、Pb、Cr、As 等)；易分解有机毒物(挥发酚、醛、苯等)；难分解有机毒物(DDT、666、狄氏剂、艾氏剂、多氯联苯、多环芳烃、芳香胺等)。(7)油污染油污染是水体污染的重要类型之一，特别是河口、近海水域更为突出。排入海洋的石油每年高达数百万吨至上千万吨，约占世界石油总产量的 5%。油污染主要是工业排放、石油运输船只的油舱清洗、机件及意外事件的流出、海上采油作业等造成的。油污染的危害是多方面的：破坏优美的滨海风景，降低其作为疗养、旅游等的使用价值；严重危害水生生物，尤其是海洋生物，它可以粘住卵和幼鱼而影响活力；堵住鳃、鼻孔、喷水孔等而窒息；刺激眼而
15、导致失明；粘住毛而丧失防水、保温能力；体内积累，产生臭味降低食用价值；组成成分中含有毒物质，特别是其中沸点在 300 400 间的稠环芳烃，大多是致癌物，如苯并芘、苯并蒽等；油膜厚度达 110-4 cm 就会阻碍水的蒸发和氧气进入，在污染区可能影响水的循环及水中鱼类生存；引起河面水灾，危及桥梁、船舶等。(8)热污染热污染是一种能量污染。水体热污染源主要来源于电力、冶金、化工、机械等工厂，特别是核发电站。水体热污染可导致水体发生一系列化学、物理和生物学的变化：化学反应速度加快，水中有毒物质、重金属离子也因水温升高而毒性增大；溶解氧减少，影响水生生物的生存环境；水温升高使鱼类不能繁殖或引起鱼类死亡
16、；促进藻类生长，加速水体原有的“富营养化”污染。(9)放射性水污染放射性污染主要是由放射性核素引起的一类特殊污染，包括放射性水污染。它通过自身的衰变而放射出一些射线，能使生物及人体组织电离而受到损伤，从而引起放射病。水中放射性污染源主要有：天然放射性核素；核武器试验的沉降物；核工业的废水、废气、废渣；放射性同位素的生产和应用；其他工业中的放射性废水及废弃物。水中放射性核素可转移到水生生物和粮食蔬菜中，对人造成损伤。人体对辐射最敏感的是增殖旺盛的细胞组织，如血液系统和造血器官(红骨髓、淋巴组织)、生殖系统(睾丸、卵巢)、胃肠系统、眼睛的水晶体、皮肤等。射线引起的远期效应主要包括：白血病和再生障碍
17、性贫血、恶性肿瘤、白内障等。3.水体的自净能力广义的水体自净是指在物理、化学和生物作用下，受污染的水体逐渐自然净化，水质复原的过程。狭义的水体自净是指水体中微生物氧化分解有机污染物而使水体净化的作用。水体自净可以发生在水中，如污染物在水中的稀释、扩散和水中生物化学分解等；可以发生在水与大气界面，如酚的挥发；也可以发生在水与水底间的界面，如水中污染物的沉淀、底泥吸附和底质中污染物的分解等。自然界各种水体都具有一定的自净能力，这是由水自身的理化特征所决定，同时也是自然界赋予我们人类的宝贵财富。如果我们能够科学有效地利用水的自净功能，就可以降低水体的污染程度，使有限的水资源发挥其最大的效益，包括经济
18、效益、社会效益、环境效益等。特定地区、一定时间内水体的自净能力是有限的。研究和正确运用水体自净的规律，采取人工曝气或引水冲污稀释等辅助措施，强化自净能力，是减少或消除水体污染的途径之一。同时，在确定允许排入水体的污染物量时，水体的自净能力也是一个重要的决策因素。水体自净大致分为三类，即物理净化、化学净化和生物净化。它们同时发生，相互影响，共同作用。(1)物理净化。物理净化是指污染物质由于稀释、扩散、混合和沉淀等过程而降低浓度。污水进入水体后，可沉性固体在水流紊动较弱的地方逐渐沉入水底，形成污泥。悬浮体、胶体和溶解性污染物因混合、稀释，浓度逐渐降低。污水稀释的程度通常用稀释比表示。对河流来说，用
19、参与混合的河水流量与污水流量之比表示。污水排入河流经相当长的距离才能达到完全混合，因此这一比值是变化的。达到完全混合的距离受许多因素的影响，主要有稀释比、河流水文情势、河道弯曲程度、污水排放口的位置和形式等。在湖泊、水库和海洋中影响污水稀释的因素还有水流方向、风向和风力、水温和潮汐等。(2)化学净化。化学净化是指污染质由于氧化还原、酸碱反应、分解化合和吸附凝聚等化学或物理化学作用而降低浓度。流动的水体从水面上大气中溶入氧气，使污染物中铁、锰等重金属离子氧化，生成难溶物质析出沉降。某些元素在一定酸性环境中，形成易溶性化合物，随水漂移而稀释；在中性或碱性条件下，某些元素形成难溶化合物而沉降。天然水中的胶体和悬浮物质微粒，吸附和凝聚水中污物，随水流移动或逐渐沉降。(3)生物净化，又称生物化学净化。是指生物活动尤其是微生物对有机物的氧化分解使污染物质的浓度降低。工业有机废水和生活污水排入水域后，即产生分解转化，并消耗水中溶解氧。水中一部分有机物消耗于腐生微生物的繁殖，转化为细菌机体；另一部分转化为无机物。细菌又成为原生动物的食料。有机物逐渐转化为无机物和高等生物，水便净化。如果有机物过多，氧气消耗量大于补充量，水中溶解氧不断减少，终于因缺氧，有机物由好氧分解转为厌氧分解，于是水体变黑发臭。
