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1、第三章第三章 水体环境水体环境2主要内容主要内容第一节第一节 水体环境概述水体环境概述第二节第二节 污染物在水体中的扩散污染物在水体中的扩散第三节第三节 污染物在水体中的转化污染物在水体中的转化第四节第四节 水环境污染控制及管理水环境污染控制及管理 补充：海洋油污染补充：海洋油污染 3第一节第一节 水体环境概述水体环境概述水体污染源和污染物水体污染源和污染物4第一节水体环境概述第一节水体环境概述1.1.水循环的环境意义水循环的环境意义净化作用净化作用冲刷、侵蚀冲刷、侵蚀-水土流失水土流失酸雨酸雨-腐蚀地面、污染水体、土壤腐蚀地面、污染水体、土壤径流径流-地面净化地面净化降水降水-大气净化大气净
2、化负面作用负面作用53.3.水资源的特性（与其它自然资源相比）水资源的特性（与其它自然资源相比）A A资源的循环性资源的循环性B B储量的有限性储量的有限性C C分布的不均衡性分布的不均衡性E E利害的两重性利害的两重性( (图图) )D D利用的多用性利用的多用性2.2.水资源水资源(water resources)的定义的定义 ：水资源：水资源：是指地球表层中是指地球表层中可供人类利用可供人类利用并并逐年得到更新逐年得到更新的那的那部分水量。部分水量。 水资源：可以利用或有可能被利用的水源，具有足够的水资源：可以利用或有可能被利用的水源，具有足够的数量数量和和可用的可用的质量质量，并能在某
3、一点为满足某种用途而，并能在某一点为满足某种用途而可用可用。 水资源评价活动水资源评价活动-国家评价手册国家评价手册 64.4.地球上局部存在水荒的原因地球上局部存在水荒的原因B B城市、工业区高度集中，耗水量大。城市、工业区高度集中，耗水量大。C C水污染严重，水污染严重， 突出。突出。( (图图A) (A) (图图B)B)1.1.天然水化学成份的形成天然水化学成份的形成3.3.各种类型的天然水质各种类型的天然水质2.2.天然水的化学组成天然水的化学组成4.4.天然水体的自净作用天然水体的自净作用A A淡水在地球上的分布极不平衡淡水在地球上的分布极不平衡A A物理净化物理净化B B化学及物理
4、化学净化化学及物理化学净化C C生物化学净化生物化学净化72.2.水体分类水体分类3.3.水体与水质的区别水体与水质的区别按区域分：某一具体的被水覆盖的地段按区域分：某一具体的被水覆盖的地段水质水质(water quality)：指水相的质量指水相的质量1.1.水体：指以相对稳定的陆地为边界的天然水域水体：指以相对稳定的陆地为边界的天然水域水体水体 ：在环境学中是一体系。不仅包括在环境学中是一体系。不仅包括水，也包括水中的悬浮物、溶解物、水生生物和底泥。水，也包括水中的悬浮物、溶解物、水生生物和底泥。即为即为液相和固相液相和固相的混合体。的混合体。地下水体地下水体按类型分按类型分海洋水体海洋水
5、体陆地水体陆地水体地表水体地表水体84.4.水体污染水体污染(Pollution of water bodies)： 是指排入水体的是指排入水体的，水水体的体的发生不良变化，从而发生不良变化，从而水的有效利水的有效利用、用、人体健康、人体健康、生态环境，生态环境，水质恶化的现象。水质恶化的现象。( (图图) )5.5.水体污染的特征水体污染的特征 (1)(1)地表水污染特征地表水污染特征 河流污染河流污染( (图图) )A A 污染程度随径流量变化污染程度随径流量变化 B B 污染扩散快污染扩散快 C C 污染影响大污染影响大 湖泊污染湖泊污染( (图图) ) A A 污染来源广、途径多、种类
6、复杂污染来源广、途径多、种类复杂 B B 污染稀释和搬运能力弱污染稀释和搬运能力弱 C C 生物降解和累积能力强生物降解和累积能力强 9(2)(2)地下水污染特征地下水污染特征( (图图) ) A A 污染来源广泛污染来源广泛( (图图) )B B 污染难于治理污染难于治理C C 污染危害严重污染危害严重（图）（图）(3)(3)海洋污染特征海洋污染特征 ( (图图) )A A 污染源多而复杂污染源多而复杂 B B 污染持续性强污染持续性强 C C 污染扩散范围大污染扩散范围大 10四、水体污染源和污染物四、水体污染源和污染物1.1.水体污染源水体污染源( (根据不同的方法有不同的分类根据不同的
7、方法有不同的分类) )u 按照按照 水水 污污 染源的染源的 分分 布布 特特 征：征：点污染源点污染源面污染源面污染源扩散污染源扩散污染源u按按 受受 污污 染染 的的 水水 体体:地面水污染源地面水污染源地下水污染源地下水污染源海洋污染源海洋污染源u按污染源释放的有害按污染源释放的有害物质种类物质种类:物理性污染源物理性污染源化学性污染源化学性污染源生物性污染源生物性污染源11工业废水工业废水(Industrial wastewater)A A来源：工业企业在生产过程中排出的废水（表来源：工业企业在生产过程中排出的废水（表) )B B特点：量大、面广；特点：量大、面广； 成份复杂、毒性大；
8、成份复杂、毒性大； 不易净化、难处理不易净化、难处理u按造成水体污按造成水体污染的原因染的原因自然污染源自然污染源人为污染源人为污染源工业废水工业废水 ( (点源点源) )生活污水生活污水 (点源点源)农业退水农业退水 ( (面源面源) )C C污染效应（耗氧、有毒）污染效应（耗氧、有毒）12生活污水生活污水(Domestic wastewater)A A来源：生活中各种洗涤水来源：生活中各种洗涤水B B特点：主要是城市生活污水；特点：主要是城市生活污水； 杂质很多，以杂质很多，以N N、P P、S S为主；为主； 一般呈弱碱性一般呈弱碱性，PH值约值约7.2-7.8C C污染效应：污染效应：
9、引起水体富营养化引起水体富营养化农业退水农业退水(Agricultural wastewater)A A来源：牲畜粪便、农药、化肥来源：牲畜粪便、农药、化肥B B特点：农药、化肥、有机质含量高特点：农药、化肥、有机质含量高C C污染效应：水体富营养化；农药污染污染效应：水体富营养化；农药污染132.2.主要污染物主要污染物按释放的污染种类可分为物理、按释放的污染种类可分为物理、化学化学、生物等几方面、生物等几方面（表）（表）* *物理类物理类（1）颜色：）颜色：可以说明水中污染物的含量；纺织、印染、染料、可以说明水中污染物的含量；纺织、印染、染料、造纸等废水排入水体后，可使水色变得极为复杂。造
10、纸等废水排入水体后，可使水色变得极为复杂。 （2）浊度：）浊度：由胶体或细小的悬浮物引起；生活污水中铁和锰的由胶体或细小的悬浮物引起；生活污水中铁和锰的氢氧化物引起的浊度十分有害。氢氧化物引起的浊度十分有害。 （3）温度：）温度：因工业废水的排放引起天然水体温度上升，严重因工业废水的排放引起天然水体温度上升，严重的可形成的可形成热污染热污染（thermal pollution ）。（4）悬浮固体：）悬浮固体：指水体中胶体或细小的悬浮固体；可降低水体指水体中胶体或细小的悬浮固体；可降低水体的透明度和藻类的光合作用，限制水生生物的正常运动，的透明度和藻类的光合作用，限制水生生物的正常运动，减缓水底
11、活性，导致水体底部缺氧，使水体同化能力降低。减缓水底活性，导致水体底部缺氧，使水体同化能力降低。 14* *化学类化学类(1) (1) 无机无毒物质无机无毒物质 uA A 酸、碱及一般无机盐类酸、碱及一般无机盐类uB B 氮、磷等植物营养物质氮、磷等植物营养物质 来源：生活污水；工业废水；施用磷肥、氮肥的农田排水来源：生活污水；工业废水；施用磷肥、氮肥的农田排水危害：引起危害：引起 水体富营养化水体富营养化来源：酸来自矿山排水，工业废水及酸雨；碱来自碱法造纸，来源：酸来自矿山排水，工业废水及酸雨；碱来自碱法造纸， 制碱，制革及炼油等工业废水；酸碱废水相互中和并与制碱，制革及炼油等工业废水；酸碱
12、废水相互中和并与 地表物质反应会产生各种无机盐类污染。地表物质反应会产生各种无机盐类污染。危害：水体危害：水体PH值发生变化；值发生变化； 增加水中无机盐类的浓度和水的硬度增加水中无机盐类的浓度和水的硬度15(2) (2) 无机有毒物质无机有毒物质 uA A 重金属毒性物质重金属毒性物质 （汞、镉、铅、铬、铜、砷（汞、镉、铅、铬、铜、砷 ）uB B 非重金属的无机毒性物质非重金属的无机毒性物质 （氰化物（氰化物 、氟化物）、氟化物） 来源：化石燃料的燃烧、采矿和冶炼来源：化石燃料的燃烧、采矿和冶炼 来源：氰化物来源：氰化物电镀废水、焦炉和高炉的煤气洗涤水电镀废水、焦炉和高炉的煤气洗涤水 ， 含
13、氰废水，金银选矿废水；氟化物含氰废水，金银选矿废水；氟化物电镀加工含氟电镀加工含氟 废水和含氟废气洗涤水。废水和含氟废气洗涤水。 危害：使各种酶失去活性；危害：使各种酶失去活性； 不能被微生物降解，易富集。不能被微生物降解，易富集。危害：氰化物可抑制细胞呼吸；氟化物可引起氟斑牙，危害：氰化物可抑制细胞呼吸；氟化物可引起氟斑牙， 氟骨症，损害肾脏等氟骨症，损害肾脏等 16(3)(3)有机无毒物（需氧有机物）：有机无毒物（需氧有机物）：碳水化合物、蛋白质、脂肪等碳水化合物、蛋白质、脂肪等来源：生活污水、食品加工和造纸等工业废水来源：生活污水、食品加工和造纸等工业废水 耗氧有机物：耗氧有机物：有机物
14、的共同特点是，直接进入水体后，通过微生有机物的共同特点是，直接进入水体后，通过微生 物的生物化学作用而分解为简单的无机物质二氧化碳和水，物的生物化学作用而分解为简单的无机物质二氧化碳和水， 在分解过程中需要消耗水中的溶解氧，在缺氧条件下就发生在分解过程中需要消耗水中的溶解氧，在缺氧条件下就发生 腐败分解、恶化水质，故称其为。腐败分解、恶化水质，故称其为。 常用的有机物污染指标：常用的有机物污染指标： 危害：耗氧，使水质恶化危害：耗氧，使水质恶化 COD：又称化学需氧量。指在规定条件下，使水样中能被又称化学需氧量。指在规定条件下，使水样中能被氧化的物质氧化所需耗用氧化剂氧化的物质氧化所需耗用氧化
15、剂(酸性重铬酸钾酸性重铬酸钾)的量，以每的量，以每升水消耗氧的毫克数表示。升水消耗氧的毫克数表示。 17CODCOD和高锰酸盐指数的区别和高锰酸盐指数的区别： 二者均为常用的描述废水中化学耗氧量的指标。其中，以二者均为常用的描述废水中化学耗氧量的指标。其中，以高锰酸钾溶液为氧化剂测得的化学耗氧量，新环境水质标准称高锰酸钾溶液为氧化剂测得的化学耗氧量，新环境水质标准称为高锰酸盐指数为高锰酸盐指数CODCODMnMn，而仅将酸性重铬酸钾法测得的值称为，而仅将酸性重铬酸钾法测得的值称为CODCOD，通常记为，通常记为CODCODCrCr 目前国内外都以目前国内外都以5 5天作为测定天作为测定BODB
16、OD的标准时间，简称的标准时间，简称5 5日生日生化需氧量，记作化需氧量，记作BODBOD5 5 ，BODBOD5 5约等于约等于BODBOD2020的的70%70%。BOD：指在好气条件下，微生物分解水体中有机物质的生物指在好气条件下，微生物分解水体中有机物质的生物 化学过程中所需溶解氧的量。化学过程中所需溶解氧的量。 微生物降解有机物通常分为两个阶段：微生物降解有机物通常分为两个阶段：碳化阶段：有机物被转化为无机物碳化阶段：有机物被转化为无机物CO2，H2O和和NH3等；等；硝化阶段：硝化阶段：NH3进一步被转化为进一步被转化为HNO2和和HNO3 18 TOC：水中溶解性和悬浮性有机物中
17、存在的全部碳量，是评水中溶解性和悬浮性有机物中存在的全部碳量，是评 价水体需氧有机物的一个综合指标。其测定结果以价水体需氧有机物的一个综合指标。其测定结果以C含含 量表示，单位为量表示，单位为mg/L。 TOD：水中的有机物完全被氧化时的需氧量。水中的有机物完全被氧化时的需氧量。 (4) (4) 有机有毒物质有机有毒物质( (酚类，农药，酚类，农药，PAH，PCB，洗涤剂，石油等，洗涤剂，石油等) 来源：石油化学工业的合成生产过程及其产品的使用过程中来源：石油化学工业的合成生产过程及其产品的使用过程中 排放的污水排放的污水 危害：比较稳定，不易被微生物分解危害：比较稳定，不易被微生物分解 ；
18、都有害于人类健康，但危害程度和作用方式不同。都有害于人类健康，但危害程度和作用方式不同。 危害最大的有两类：有机氯化合物和多环有机化合物危害最大的有两类：有机氯化合物和多环有机化合物 19* *生物类生物类（细菌、病毒、原生动物、寄生蠕虫等）（细菌、病毒、原生动物、寄生蠕虫等） 来源：城市生活污水、医院污水或污水处理厂排水来源：城市生活污水、医院污水或污水处理厂排水 危害：通过多种途径进入人体，并在体内生存，一旦危害：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。条件适合，就会引起人体疾病。* *放射性类放射性类来源：核武器试验；原子能工业排放或泄漏来源：核武器试验；原子
19、能工业排放或泄漏 。危害：主要通过危害：主要通过、等射线损害人体组织，并可在人等射线损害人体组织，并可在人体内蓄积，促成贫血、白血球增生、恶性肿瘤等病体内蓄积，促成贫血、白血球增生、恶性肿瘤等病症，严重的可导致生命危险。症，严重的可导致生命危险。 20第二节污染物在水体中的扩散第二节污染物在水体中的扩散一一. . 污染物在水体中的运动特征污染物在水体中的运动特征1.1.推流迁移：推流迁移：指污染物在水流作用下产生的迁移作用指污染物在水流作用下产生的迁移作用 此过程中污染物质此过程中污染物质总量不变，浓度也不变总量不变，浓度也不变 2.2.分散作用：分散作用：包含分子扩散、湍流扩散和弥散三个方面
20、。包含分子扩散、湍流扩散和弥散三个方面。 此过程中污染物质此过程中污染物质总量不变，但浓度减小总量不变，但浓度减小 3.3.污染物的衰减和转化污染物的衰减和转化 此过程中污染物质此过程中污染物质总量与浓度均发生变化总量与浓度均发生变化 进入水环境中的污染物可以分为两大类：进入水环境中的污染物可以分为两大类：保守物质和非保守物质保守物质和非保守物质 21搞对象的个性签名你可不可以牵着我的手，就当是我的请求你可不可搞对象的个性签名你可不可以牵着我的手，就当是我的请求你可不可以望着我的眼，就当是我的奢望天上的星星千千万万颗，只要读懂一颗就以望着我的眼，就当是我的奢望天上的星星千千万万颗，只要读懂一颗
21、就够了。世上的姑娘千千万万个，只要爱上一个就够了。丶陪伴是最长情的告够了。世上的姑娘千千万万个，只要爱上一个就够了。丶陪伴是最长情的告白。丶思念是最温情的等待。聚白。丶思念是最温情的等待。聚 不代表开始散不代表开始散 不代表结束男人说谎，是要让不代表结束男人说谎，是要让自己觉得好过。女人说谎，是要让对方觉得好过。女：我已经有男朋友了自己觉得好过。女人说谎，是要让对方觉得好过。女：我已经有男朋友了 男男：我不介意：我不介意 我还是喜欢你我还是喜欢你 旁人评论：好痴情旁人评论：好痴情男：我已经有女朋友了男：我已经有女朋友了 女：我女：我不介意不介意 我还是喜欢你我还是喜欢你 旁人评论：不要脸旁人评
22、论：不要脸这世界上除了你，谁都没资格陪在这世界上除了你，谁都没资格陪在我身边。这世界上除了我，谁都没资格陪在你身边。小时候，你是我的最爱我身边。这世界上除了我，谁都没资格陪在你身边。小时候，你是我的最爱，我是你的真爱。长大后，你有你的最爱，我有我的真爱。你不用多好，我，我是你的真爱。长大后，你有你的最爱，我有我的真爱。你不用多好，我喜欢就好。我不要多好，有你在就好。我爱的不多，一分钟只爱了你喜欢就好。我不要多好，有你在就好。我爱的不多，一分钟只爱了你59秒秒，剩下的一秒我在反省自己爱你爱，剩下的一秒我在反省自己爱你爱我爱的不多，一年只爱了你我爱的不多，一年只爱了你364天，剩天，剩下的一天在反
23、省自己爱你爱的下的一天在反省自己爱你爱的猫有九条命，唯有一颗心。鱼有一颗心，唯猫有九条命，唯有一颗心。鱼有一颗心，唯有七秒情。我爱他，不是很爱，不是最爱，而是只爱我爱她，不是很爱，不有七秒情。我爱他，不是很爱，不是最爱，而是只爱我爱她，不是很爱，不是最爱，而是只爱女孩喜欢弹吉他的男人，因为他们创造诗意。女人喜欢弹是最爱，而是只爱女孩喜欢弹吉他的男人，因为他们创造诗意。女人喜欢弹棉花的男人，因为他们创造效益。海很蓝却致人溺忘森很绿棉花的男人，因为他们创造效益。海很蓝却致人溺忘森很绿二二. . 河流水体中污染物扩散的稳态解河流水体中污染物扩散的稳态解（P78）稳态：污染物在水体某一空间位置的浓度不
24、随时间变化的状态稳态：污染物在水体某一空间位置的浓度不随时间变化的状态 条件：河流水体处于稳定流动状态、污染源连续稳定排放。条件：河流水体处于稳定流动状态、污染源连续稳定排放。22三三. . 河流水质模型（河流水质模型（Water Quality Model）水质模型：描述不同水体水质变化规律的数学模型水质模型：描述不同水体水质变化规律的数学模型意义：预测、预报水体的污染趋向，研究水体污染意义：预测、预报水体的污染趋向，研究水体污染的特征及水体环境的自净能力。的特征及水体环境的自净能力。两种类型：简单的一级衰变模型，如两种类型：简单的一级衰变模型，如BOD的衰变；的衰变；衰变和恢复相结合的水质
25、模型，如衰变和恢复相结合的水质模型，如DO在水体中在水体中的平衡过程的平衡过程SP模型：模型：描述一维稳态河流中的描述一维稳态河流中的BODDO的变化规律。的变化规律。 基本假设：基本假设：河流中的河流中的BOD的衰减和溶解氧的复氧都是一级反的衰减和溶解氧的复氧都是一级反应，反应速度是定常的；河流中的耗氧是由应，反应速度是定常的；河流中的耗氧是由BOD衰减引衰减引起的，而河流中的溶解氧来源则是大气复氧。起的，而河流中的溶解氧来源则是大气复氧。23SP模型是关于模型是关于BOD和和DO的耦和模型，可以写作：的耦和模型，可以写作： 式中：式中：L河水中河水中BOD值；值；D河水中的氧亏值；河水中的
26、氧亏值；Kd河水中河水中BOD衰减（耗氧）速度常数；衰减（耗氧）速度常数；Ka河水中复氧速度常数；河水中复氧速度常数；t河段内河水的流行时间。河段内河水的流行时间。上式的解析解为：上式的解析解为： 式中：式中：L0河流起始点的河流起始点的BOD值；值；D0河流起始点的氧亏值。河流起始点的氧亏值。该式表示河流水中的氧亏变化规律。如果以河流的溶该式表示河流水中的氧亏变化规律。如果以河流的溶解氧来表示，则：解氧来表示，则： 24式中：式中：O河水中的溶解氧值；河水中的溶解氧值；Os饱和溶解氧值。饱和溶解氧值。该式称为该式称为SP 氧垂公式氧垂公式 根据该式可绘制溶解氧沿根据该式可绘制溶解氧沿程变化曲
27、线即程变化曲线即氧垂曲线氧垂曲线临界氧亏点（临界氧亏点（DC）：）：溶解溶解氧浓度最低的点氧浓度最低的点式中：式中：Dc临界氧亏值；临界氧亏值；tc由起始点到达临由起始点到达临界点的流行时间。界点的流行时间。25第三节污染物在水体中的转化第三节污染物在水体中的转化一一. . 水体中耗氧有机物降解水体中耗氧有机物降解1.1.有机物生物化学分解有机物生物化学分解 代表性有机物：碳水化合物；脂肪和油类；蛋白质代表性有机物：碳水化合物；脂肪和油类；蛋白质(1)碳水化合物碳水化合物 2.2.耗氧有机物的生物降解耗氧有机物的生物降解 基本反应包括基本反应包括水解反应：指复杂的有机物分子与水电离出的水解反应
28、：指复杂的有机物分子与水电离出的H或或OH 结合生成较简单化合物的反应。结合生成较简单化合物的反应。 氧化反应：包括脱氢作用和脱羧作用两类氧化反应：包括脱氢作用和脱羧作用两类 26(2)脂肪和油类脂肪和油类 (3)蛋白质蛋白质 27 需氧有机物降解的共同规律是：首先在细胞体外发生水解，需氧有机物降解的共同规律是：首先在细胞体外发生水解，然后在细胞内部继续水解和氧化。降解的后期产物都是生成各然后在细胞内部继续水解和氧化。降解的后期产物都是生成各种有机酸，在有氧条件下，可以继续分解，其最终产物是种有机酸，在有氧条件下，可以继续分解，其最终产物是COCO2 2、H H2 2O O及及NONO3 3等
29、；在缺氧条件下则进行反硝化、酸性发酵等过程，等；在缺氧条件下则进行反硝化、酸性发酵等过程，其最终产物除其最终产物除COCO2 2、H H2 2O O外，还有外，还有NHNH3 3、有机酸、醇等。、有机酸、醇等。2.2.耗氧有机物降解与溶解氧的平衡耗氧有机物降解与溶解氧的平衡 在污染河流中在污染河流中耗氧作用耗氧作用和和复氧作用复氧作用影响着水中溶解氧的含量影响着水中溶解氧的含量耗氧作用：耗氧作用：指有机物分解和有机体呼吸时耗氧，使水中溶解指有机物分解和有机体呼吸时耗氧，使水中溶解 氧降低；氧降低； 复氧作用：复氧作用：也称再曝气作用，指空气中的氧溶于水和水生植也称再曝气作用，指空气中的氧溶于水
30、和水生植 物的光合作用放出氧，使水中溶解氧增加。物的光合作用放出氧，使水中溶解氧增加。 28被生活污水污染的河流中被生活污水污染的河流中BODBOD和和DODO相互关系模式图相互关系模式图说明：受到有机物污染的水体，其说明：受到有机物污染的水体，其DODO含量变化过程含量变化过程由有机污染物的降解过程所控制由有机污染物的降解过程所控制29303.3.耗氧有机物对水体的危害耗氧有机物对水体的危害 导致水体缺氧，局部水域水质恶化；导致水体缺氧，局部水域水质恶化； 含氮有机物可能导致水体富营养化。含氮有机物可能导致水体富营养化。 主要是对渔业水产资源的破坏主要是对渔业水产资源的破坏31二二. .水体
31、富营养化过程水体富营养化过程1.1.水体富营养化概述水体富营养化概述 (1)(1)定义定义 (2)(2)类型：类型： 天然富营养化天然富营养化湖泊的自然消亡；历时漫长湖泊的自然消亡；历时漫长人为富营养化人为富营养化时间短；营养物质主要来自城市时间短；营养物质主要来自城市 营养化营养化( (Eutropbication) )是一种氮、磷等植物营养物质是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。含量过多所引起的水质污染现象。 水体富营养化：水体富营养化：由于水体中由于水体中氮、磷氮、磷等营养物质的富集，引等营养物质的富集，引起起藻类及其他浮游生物藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体迅速繁殖
32、，水体溶解氧溶解氧量下降，使量下降，使鱼类鱼类或其他生物或其他生物大量死亡，大量死亡，水质水质恶化的现象。恶化的现象。( (图图)()(表表3-8)3-8) 河流河流- -“水华水华” 海洋海洋- -“赤潮赤潮”32332.2.植物营养物氮、磷在水体中的转化植物营养物氮、磷在水体中的转化 (1)(1)含氮化合物在水体中的转化含氮化合物在水体中的转化 ( (完全循环完全循环) )N N2 2NO3NO3- -NO2NO2- -N N2 2O ONHNH3 3(2)(2)含磷化合物在水体中的转化含磷化合物在水体中的转化( (底质循环底质循环动态的稳定体系动态的稳定体系) ) 3.3.氮、磷污染与水
33、体富营养化氮、磷污染与水体富营养化 P92P92有机氮转化：氨化过程有机氮转化：氨化过程+ +硝化过程；反硝化过程硝化过程；反硝化过程( (缺氧缺氧) )多以难溶沉积物的形式沉积于底泥中多以难溶沉积物的形式沉积于底泥中u斯塔姆斯塔姆(Stumm) 得出：水体富营养化的形成，主要取决于得出：水体富营养化的形成，主要取决于 水体中水体中磷磷的供应量。的供应量。 u水体氮、磷浓度的比值与藻类增殖有着密切的关系水体氮、磷浓度的比值与藻类增殖有着密切的关系 344.4.水体富营养化状态判断标准水体富营养化状态判断标准 5.5.水体富营养化营养物质负荷模型水体富营养化营养物质负荷模型 沃伦威德尔模型沃伦威
34、德尔模型 湖水营养物质浓度湖水营养物质浓度 (沃伦威德尔总氮、总磷负荷量标准沃伦威德尔总氮、总磷负荷量标准)藻类所含叶绿素藻类所含叶绿素的量的量湖水透明度湖水透明度溶解氧溶解氧uN，P富集，藻类繁生，富集，藻类繁生，PR状态的水体将依次出现：状态的水体将依次出现： 藻类占据的空间越来越大，水体中耗氧量大大增加；藻类占据的空间越来越大，水体中耗氧量大大增加；藻类过度生长繁殖藻类过度生长繁殖 ，大量死亡的藻类沉积于塘底，使厌，大量死亡的藻类沉积于塘底，使厌 氧细菌大量繁殖，在底层建立起氧细菌大量繁殖，在底层建立起RP的腐化污染状态，的腐化污染状态， 并逐步向表层发展。并逐步向表层发展。 藻类种类逐
35、渐减少，并由以硅藻和绿藻为主转为以蓝藻为藻类种类逐渐减少，并由以硅藻和绿藻为主转为以蓝藻为 主，蓝藻中不少种类有胶质膜，且有毒性。主，蓝藻中不少种类有胶质膜，且有毒性。356.6.水体富营养化的危害水体富营养化的危害 7.7.水体富营养化的控制水体富营养化的控制 (1)(1)控制磷的流入量；控制磷的流入量；(1)(1)使水质有毒性使水质有毒性 (2)(2)使鱼类死亡使鱼类死亡 ( (原因有三原因有三) )(2)(2)石灰处理；石灰处理；(3)(3)疏浚底泥，去除水草和藻类；疏浚底泥，去除水草和藻类；(4)(4)引入低营养水稀释或人工曝气；引入低营养水稀释或人工曝气；A 藻类大量繁殖，占据大量空
36、间，鱼类生活空间缩小；藻类大量繁殖，占据大量空间，鱼类生活空间缩小；B 蓝藻有胶质膜，且有些蓝藻有毒，影响鱼类生存；蓝藻有胶质膜，且有些蓝藻有毒，影响鱼类生存；C 水体严重缺氧，鱼类呼吸障碍。水体严重缺氧，鱼类呼吸障碍。36三、重金属在水体中的迁移转化三、重金属在水体中的迁移转化1.1.重金属元素在水环境中的污染特征重金属元素在水环境中的污染特征 (1)(1)重金属的定义：重金属的定义： (2)(2)重金属的污染特征：重金属的污染特征： 一般认为比重大于一般认为比重大于4 4或或5 5的金属为重金属的金属为重金属 分布广泛，虽含量低，污染危害明显；分布广泛，虽含量低，污染危害明显； 是有色金属
37、，被广泛使用，污染源多；是有色金属，被广泛使用，污染源多； 大多是过渡元素，价态变化较多，毒性效应明显；大多是过渡元素，价态变化较多，毒性效应明显； 在水环境中的迁移转化，扩大了污染范围；在水环境中的迁移转化，扩大了污染范围； 对生物体和人体的毒性效应显著。对生物体和人体的毒性效应显著。37对生物体和人体的毒性效应显著对生物体和人体的毒性效应显著A A 毒性大；毒性大； C C 生物不能降解，却可在生物体内转化为生物不能降解，却可在生物体内转化为毒性更强毒性更强的的有机化合物；有机化合物； B B 生物的食物链生物的食物链富集富集可使重金属达到相当高的浓度；可使重金属达到相当高的浓度； D D
38、 通过多种途径进入人体，在某些器官中不断蓄积造成通过多种途径进入人体，在某些器官中不断蓄积造成金属中毒，甚至死亡。金属中毒，甚至死亡。 ( (图重金属在人体内的富集器官图重金属在人体内的富集器官) )382.2.重金属在水体中的迁移转化重金属在水体中的迁移转化 (1)(1)沉淀沉淀溶解作用溶解作用 A A 溶解度大者迁移能力大，有利于水体的自净；溶解度大者迁移能力大，有利于水体的自净；B B 重金属沉淀物通常大量沉积于排污口附近的底泥里，重金属沉淀物通常大量沉积于排污口附近的底泥里， 易形成二次污染；易形成二次污染；C C 沉淀作用限制了重金属的扩散速度和范围沉淀作用限制了重金属的扩散速度和范
39、围(2)(2)氧化氧化-还原作用还原作用 可使重金属在不同条件的水体中以不同的价态存可使重金属在不同条件的水体中以不同的价态存在，而价态不同，其活性与毒性也不同。在，而价态不同，其活性与毒性也不同。39(4) (4) 吸附作用吸附作用 胶体的吸附作用可使重金属的存在形态、环境行为发胶体的吸附作用可使重金属的存在形态、环境行为发生明显变化；是重金属从液相转入固相的最主要途径。生明显变化；是重金属从液相转入固相的最主要途径。 (5)(5)甲基化作用甲基化作用 无机汞的甲基化使其毒性更强，并可通过食物链在无机汞的甲基化使其毒性更强，并可通过食物链在人体内积累。人体内积累。 重金属络合物或螯合物的生成
40、，可使重金属在水重金属络合物或螯合物的生成，可使重金属在水中的溶解度增大，迁移能力增强；但却促使沉积物中中的溶解度增大，迁移能力增强；但却促使沉积物中重金属的重新释放，形成二次污染。重金属的重新释放，形成二次污染。(3)(3)络合作用络合作用 40补充：水体污染对人体健康的影响补充：水体污染对人体健康的影响1. 1. 引起急性和慢性中毒引起急性和慢性中毒 2 2致癌作用致癌作用 3 3发生以水为媒介的传染病发生以水为媒介的传染病 4 4间接影响间接影响 41第四节水环境污染控制及管理第四节水环境污染控制及管理 一、水体污染的防治和管理一、水体污染的防治和管理 实行实行“防、治、管防、治、管”三
41、结三结合合 1.1.“防防”，污染源控制，减少污染物的排放，污染源控制，减少污染物的排放 (1)调整工业布局，推行清洁生产调整工业布局，推行清洁生产 清洁生产：清洁生产：是一种新的创造性的思想，该思想将整体预是一种新的创造性的思想，该思想将整体预 防的环境战略持续应用于防的环境战略持续应用于生产过程生产过程、产品产品和和服务服务中，中， 以增加生态效率和减少人类及环境的风险。以增加生态效率和减少人类及环境的风险。 (2)提高民众节水意识，降低用水量，推广节水用具，以提高民众节水意识，降低用水量，推广节水用具，以 减少生活污水的排放。减少生活污水的排放。 (3)有效控制有效控制“面污染源面污染源
42、”，发展节水型农业，合理利用农，发展节水型农业，合理利用农药药 和化肥，以减少农田径流中含氮、磷和农药的量。和化肥，以减少农田径流中含氮、磷和农药的量。422 2“治治”，废水无害化，废水无害化 (1) 工业废水就地处理工业废水就地处理 (2) 促进工业废水与城市生活污水的集中处理促进工业废水与城市生活污水的集中处理 (3) 集中处理与分散处理相结合的原则集中处理与分散处理相结合的原则 (4) 大力开发低耗高效废水处理与回用技术，将城市大力开发低耗高效废水处理与回用技术，将城市 水污染防治与废水资源化相结合水污染防治与废水资源化相结合43 3 3“管管”，管理控制对策，管理控制对策 (1)实行
43、污染物排放总量控制制度及排污许可证制度实行污染物排放总量控制制度及排污许可证制度 (2)进一步完善废水排放标准和相关的水污染控制法规和进一步完善废水排放标准和相关的水污染控制法规和 条例，加大执法力度，严格限制废水超标排放。条例，加大执法力度，严格限制废水超标排放。(3)健全环境监测网络，在不同层次进行水质监测，并健全环境监测网络，在不同层次进行水质监测，并 增强事故排放的预测与预防能力。增强事故排放的预测与预防能力。 总量控制制度：总量控制制度：是指国家对污染物的排放实施总量控制是指国家对污染物的排放实施总量控制 的法律制度。的法律制度。 排污许可证制度：排污许可证制度：是指凡是需要向环境排
44、放各种污染物是指凡是需要向环境排放各种污染物 的单位或个人，都必须事先向环境保护部门办理申的单位或个人，都必须事先向环境保护部门办理申 领排污许可证手续，经环境保护部门批准后获得排领排污许可证手续，经环境保护部门批准后获得排 污许可证后方能向环境排放污染物的制度。污许可证后方能向环境排放污染物的制度。 44二二. .废水处理方法和技术废水处理方法和技术 1.1.废水处理的基本方法废水处理的基本方法( (表表) ) (1)(1)物理法：物理法：重力分离重力分离( (沉淀；浮选沉淀；浮选) )法；离心分离法等法；离心分离法等(2)(2)化学法：化学法：絮凝法；离子交换和膜分离法等。絮凝法；离子交换
45、和膜分离法等。絮凝法：是通过加凝聚剂破坏胶体的稳定性，使胶体粒子絮凝法：是通过加凝聚剂破坏胶体的稳定性，使胶体粒子 发生凝聚，产生絮凝物，并发生吸附作用，将废水中发生凝聚，产生絮凝物，并发生吸附作用，将废水中 污染物吸附在一起，然后经沉降（或上浮）而与水分污染物吸附在一起，然后经沉降（或上浮）而与水分 离的方法。离的方法。 离子交换法：用离子交换剂的离子交换作用来置换污水中离子交换法：用离子交换剂的离子交换作用来置换污水中 的离子化物质。的离子化物质。 膜分离法：利用隔膜使溶剂同溶质或微粒分离的方法。膜分离法：利用隔膜使溶剂同溶质或微粒分离的方法。45活性污泥法活性污泥法(Activated
46、Sludge Process)：是利用悬浮生长的微生：是利用悬浮生长的微生 物絮体处理有机废水的一类好氧生物处理方法。物絮体处理有机废水的一类好氧生物处理方法。 利用絮凝体为生化反应的主体物；利用絮凝体为生化反应的主体物；利用曝气设备向生化反应系统分散空气或氧气，为微生物利用曝气设备向生化反应系统分散空气或氧气，为微生物 提供氧源；提供氧源；对体系进行混合搅拌以增加接触和加速生化反应传质过程；对体系进行混合搅拌以增加接触和加速生化反应传质过程；采用沉淀法去除有机物，降低出水中的微生物的固体含量；采用沉淀法去除有机物，降低出水中的微生物的固体含量；通过回流使沉淀池浓缩的微生物絮体返回到反应系统；
47、通过回流使沉淀池浓缩的微生物絮体返回到反应系统；为保证系统内生物细胞平均停留的时间的稳定，经常排出一为保证系统内生物细胞平均停留的时间的稳定，经常排出一 部分生物固体。部分生物固体。 活性污泥法的基本特征：活性污泥法的基本特征：(3)(3)生物法：生物法：好氧生物处理好氧生物处理( (活性污泥法和生物膜法活性污泥法和生物膜法) )； 厌氧生物处理厌氧生物处理46生物膜法生物膜法(Biofilm)：是利用微生物在固体表面的附着：是利用微生物在固体表面的附着 生长对废水进行生物处理的技术。生长对废水进行生物处理的技术。 472. 2. 城市污水处理技术城市污水处理技术主要任务是去除城市废水中含有的
48、悬浮物和溶解性有机物主要任务是去除城市废水中含有的悬浮物和溶解性有机物 48(1)(1)一级处理一级处理: : 常由筛滤，重力沉淀和浮选等方法组成。主要去除废常由筛滤，重力沉淀和浮选等方法组成。主要去除废水中大部分粒径在水中大部分粒径在100m100m以上的大颗粒物质，经过一级处以上的大颗粒物质，经过一级处理的废水，一般达不到排放标准。理的废水，一般达不到排放标准。 (2)(2)二级处理二级处理: : 常用生物法和絮凝法。主要去除废水中大部分有机物，常用生物法和絮凝法。主要去除废水中大部分有机物，经过二级处理的废水，一般可以达到农灌标准和废水排放经过二级处理的废水，一般可以达到农灌标准和废水排
49、放标准。标准。(3)(3)三级处理三级处理: : 综合使用物理，化学生物处理法。主要是去除废综合使用物理，化学生物处理法。主要是去除废水中的营养物质，使废水能够重新回用。水中的营养物质，使废水能够重新回用。49复习与思考题：复习与思考题：1.区别概念：水体与水质；区别概念：水体与水质；COD与高锰酸盐指数；与高锰酸盐指数；TOD和和TOC2.简述水体污染的主要人为源及其特点；简述水体污染的主要人为源及其特点；3.水体污染的主要污染物有哪几类，其代表物质有哪些？水体污染的主要污染物有哪几类，其代表物质有哪些？4.耗氧有机物生物降解的共同规律；耗氧有机物进入水体环境后耗氧有机物生物降解的共同规律；
50、耗氧有机物进入水体环境后 可能发生的水质作用有那些。可能发生的水质作用有那些。 5.什么是水体富营养化；植物营养物什么是水体富营养化；植物营养物N、P在水体中如何转化；在水体中如何转化； 如何通过有效的措施预防水体富营养化如何通过有效的措施预防水体富营养化6.根据重金属在水体中迁移转化规律，联系实际找出减轻重金属根据重金属在水体中迁移转化规律，联系实际找出减轻重金属 污染的有效措施。污染的有效措施。7.简述城市污水的三级处理系统简述城市污水的三级处理系统(各级处理的目的及处理后的各级处理的目的及处理后的 水质状况水质状况)8.如何合理利用和保护水资源。如何合理利用和保护水资源。50补充：海洋油