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1、第七章 污染河流的生物修复自然净化修自然净化修复复陆生生态修复陆生生态修复水生生态修复水生生态修复湿生生态修复湿生生态修复第1页/共46页第一节 自然净化修复一、自然净化一、自然净化（natural purificationnatural purification）：是河流的一个重要特征，指河流受到污染后能够在一定程度上）：是河流的一个重要特征，指河流受到污染后能够在一定程度上通过自然净化使河流恢复到受污染以前的状态通过自然净化使河流恢复到受污染以前的状态图71。注：河流自然净化修复的关键是有机物的好氧生物降解过程。河流自然净化修复的关键是有机物的好氧生物降解过程。第2页/共46页图图7 71
2、 1 受污染河流自然净化修复过程受污染河流自然净化修复过程DOBOD盐分盐分浊度浊度NH3PO43NO3藻类藻类真菌真菌细菌细菌原生动物原生动物清水动物群落清水动物群落Asellus摇蚊类摇蚊类Tubificidae河流方向河流方向第3页/共46页二、强化自然净化修复二、强化自然净化修复强化自然净化修复强化自然净化修复（enhanced natural purificationenhanced natural purification）：指）：指通过采取措施，向河流输送某种形式的能量或者物质，强化河通过采取措施，向河流输送某种形式的能量或者物质，强化河流固有的自我净化过程，加快河流的修复过程，
3、是一类原位修流固有的自我净化过程，加快河流的修复过程，是一类原位修复技术。复技术。包括三条途径包括三条途径：1 1 河流水体曝气复氧技术；河流水体曝气复氧技术；2 2多功能河道生态工多功能河道生态工程修复技术；程修复技术；3 3 生物试剂添加技术。生物试剂添加技术。第4页/共46页1 1、河流水体曝气复氧、河流水体曝气复氧（aeration of river aeration of river waterwater）：指向河流中进行人工复氧，可以是空气，）：指向河流中进行人工复氧，可以是空气，也可以是纯氧。也可以是纯氧。2 2、多功能河道生态工程修复、多功能河道生态工程修复（multifunc
4、tional multifunctional ecological engineeringecological engineering）是将城市河道设计成具有）是将城市河道设计成具有多种自然景观和生物类群，景观与净化功能并存的多多种自然景观和生物类群，景观与净化功能并存的多功能河道净化系统，是利用多功能河道净化污水的生功能河道净化系统，是利用多功能河道净化污水的生态工程技术。态工程技术。3 3、生物试剂添加技术，也称投菌法生物试剂添加技术，也称投菌法（biotic biotic additivesadditives）：向被污染的河流中投加人工培养的活性）：向被污染的河流中投加人工培养的活性微生
5、物，强化河流有机物的降解。微生物，强化河流有机物的降解。修复途径：第5页/共46页第二节 陆生生态修复陆生生态修复陆生生态修复（terrestrial eco-terrestrial eco-remediationremediation），也称土地处理技术），也称土地处理技术（land treatmentland treatment），它是指利用土壤），它是指利用土壤植物系统的自我调控机制和对污染物的综植物系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能对被污染的河水进行易位处理合净化功能对被污染的河水进行易位处理的技术。的技术。概念：第6页/共46页分类：土地渗滤技术土地渗滤技术（land fil
6、trationland filtration）污水灌溉技术污水灌溉技术（sewage irrigationsewage irrigation）以净化、回以净化、回收利用河水收利用河水为主要目为主要目以利用水肥资以利用水肥资源为主要目的源为主要目的的的区别主要分析第7页/共46页一、土地渗滤修复系统污染河水的土地渗滤技术属于陆生生态工程范畴，可以划分为若干子系统，每一子系统均具有相对独立的污染河水的土地渗滤技术属于陆生生态工程范畴，可以划分为若干子系统，每一子系统均具有相对独立的结构与功能。一般地，完整的土地渗滤修复技术系统由结构与功能。一般地，完整的土地渗滤修复技术系统由预处理、水量调节与贮存
7、、配水与布水、土地植预处理、水量调节与贮存、配水与布水、土地植物田间工程、排水及监测物田间工程、排水及监测等部分组成等部分组成 第8页/共46页二、土地渗滤的净化机理包括土壤的过滤截流、物理化学吸附、化学分解、生物氧化以及植物和微生物的摄取等。包括土壤的过滤截流、物理化学吸附、化学分解、生物氧化以及植物和微生物的摄取等。第9页/共46页三、土地渗滤修复类型慢速渗滤慢速渗滤快速渗滤快速渗滤地表漫流地表漫流地下渗滤地下渗滤类型第10页/共46页（一）慢速渗滤修复慢速渗滤系统（慢速渗滤系统（SRSR）:将河将河水投配到覆盖植物的土壤水投配到覆盖植物的土壤表面，河水在流经地表土表面，河水在流经地表土壤
8、植物系统时得到充分壤植物系统时得到充分净化的一种土地处理工艺净化的一种土地处理工艺类型。投配的河水一部分类型。投配的河水一部分被作物吸收，一部分渗入被作物吸收，一部分渗入地下。系统的水流途径取地下。系统的水流途径取决于污水在土壤中的迁移决于污水在土壤中的迁移以及处理场地下水的流向，以及处理场地下水的流向，其水流途径如图其水流途径如图7-27-2。渗滤渗滤蒸腾蒸腾投配投配污水污水图图7 72 2 慢速渗滤系统的水流慢速渗滤系统的水流途径途径第11页/共46页特点：特点：1.负荷小0.31.5m/a，水力停留时间长，出水效果好，补充地下水，不产生二次污染；2.适于的场地：土层厚度大于0.6米，地下
9、水深大于1.2米，土壤渗滤系数大于0.15m/a；3.根据土壤、气候、污水特点选择适宜的植物，能充分利用营养物；在冬季、雨季、作物播种、收获期不能投配污水；4.以深度处理和利用水、肥为目的，要求预处理高，可采用一、二级预处理对工业废水进行处理。第12页/共46页（二）快速渗滤修复快速渗滤系统（快速渗滤系统（RIRI）将污染将污染的河水有控制地投配到具有的河水有控制地投配到具有良好沙滤性能良好沙滤性能的土壤表面，的土壤表面，污水在向下渗滤过程中通过污水在向下渗滤过程中通过生物氧化、硝化、反硝化、生物氧化、硝化、反硝化、过滤、沉淀、还原等一系列过滤、沉淀、还原等一系列作用而得到净化的污水土地作用而
10、得到净化的污水土地渗滤工艺类型。渗滤工艺类型。RIRI通过淹水通过淹水干燥交替运行而使渗滤池干燥交替运行而使渗滤池表面在干燥期好氧条件得到表面在干燥期好氧条件得到再生，同时有利于水的下渗再生，同时有利于水的下渗（图（图7-37-3）。）。投配投配污水污水蒸发蒸发渗滤渗滤图图7 73 3 快速渗滤系统快速渗滤系统第13页/共46页特点：特点：1.水力负荷大3.3150m/a，水力停留时间短，出水效果较差；2.适于的场地：土层厚度大于1.5米，地下水深大于2.5米，土壤渗滤系数大；3.地面坡度10%；4.为减少污水中悬浮固体堵塞孔隙，一般要求一级预处理。第14页/共46页（三）地表漫流修复（三）地
11、表漫流修复地表漫流系统（地表漫流系统（OFOF）是是将污染的河水有控制地将污染的河水有控制地投配到生长多年生牧草、投配到生长多年生牧草、坡度和缓、坡度和缓、土地渗透性土地渗透性能低能低的坡面上，使污水的坡面上，使污水在地表沿坡面缓慢流动在地表沿坡面缓慢流动过程中得以净化的土地过程中得以净化的土地处理工艺类型。其水力处理工艺类型。其水力路径路径如图7-4。投配污投配污水水草与植草与植被被地表漫地表漫流流蒸蒸腾腾径流径流收集收集坡度坡度2%8%渗渗 滤滤图图7 74 4 地表漫流系统地表漫流系统第15页/共46页特点：特点：1.水力负荷1.57.5m/a；2.适用于粘土及有均匀坡度的土地；3.出水
12、一般可达二级标准；4.对预处理要求较低。第16页/共46页（四）地下渗滤修复地下渗滤系统地下渗滤系统（SISI）是将污染的是将污染的河水投配到具有一河水投配到具有一定构造和良好扩散定构造和良好扩散性能的地下土层中，性能的地下土层中，污水经毛管浸润和污水经毛管浸润和在土壤渗滤作用下在土壤渗滤作用下向周围运动且达到向周围运动且达到处理利用要求的土处理利用要求的土地处理类型。地处理类型。第17页/共46页特点：特点：1.仅限于小流量污水；2.可用于处理居民区及乡镇企业的污水，处理后可引至城市绿地灌溉。第18页/共46页各种土地渗滤系统类型的典型工艺特征见表7-1。慢速渗滤慢速渗滤快速渗滤快速渗滤地表
13、漫流地表漫流地下渗滤地下渗滤投配方式投配方式表面布水、表面布水、高压喷洒高压喷洒表面布水表面布水表面布水、表面布水、高压高压/低压喷低压喷洒洒地下布水地下布水水力负荷（水力负荷（m/a）0.66.061203210.43.0有机负荷（有机负荷（t BOD5/hm2a）2.036.015.0土地面积土地面积（hm2/104m3d）1801025土层厚度土层厚度(m)0.61.50.30.6土壤渗透系数土壤渗透系数（m/d）0.0360.360.360.60.120.0361.2地面坡度（地面坡度（%）30151515地下水位（地下水位（m）0.61.0不限不限1.0排水去向排水去向下渗、蒸发下渗
14、、蒸发/蒸蒸腾腾下渗、蒸发下渗、蒸发/蒸腾蒸腾径流、下渗、径流、下渗、蒸发蒸发/蒸腾蒸腾下渗、蒸发下渗、蒸发/蒸腾蒸腾占地性质占地性质农、林、牧业农、林、牧业征地征地牧业牧业市政绿化市政绿化典型植物典型植物谷物、牧草、谷物、牧草、林木林木无要求无要求牧草牧草花木、草坪花木、草坪表7-1第19页/共46页四、土地渗滤修复效果土地渗滤系统的出水水质同常规二级出水的比较见表土地渗滤系统的出水水质同常规二级出水的比较见表7-7-2 2。慢速渗滤慢速渗滤快速渗滤快速渗滤地表漫流地表漫流地下渗滤地下渗滤二级出水二级出水BOD52510230悬浮固体悬浮固体1210130总氮（以总氮（以N计）计）31053
15、20铵氮（以铵氮（以N计）计）0.50.54.00.515总磷（以总磷（以P计）计）0.11.4.0.110E.coli（个（个/L）010020000表7-2 土地渗滤系统的平均出水水质（mg/L）第20页/共46页五、土地渗滤修复的设计考虑如下因素考虑如下因素：（1 1）对被污染的河水要进行详尽的调查与检测，充分）对被污染的河水要进行详尽的调查与检测，充分了解其组分与排放量，特别是难降解与蓄积性污染物了解其组分与排放量，特别是难降解与蓄积性污染物（如难降解有机物与重金属）的含量与特征，确定优（如难降解有机物与重金属）的含量与特征，确定优先控制污染物；先控制污染物；（2 2）对场地进行适宜性
16、评价；）对场地进行适宜性评价；（3 3）制定土地渗滤的水质要求，并依次确定预处理的）制定土地渗滤的水质要求，并依次确定预处理的程度与河水修复范围；程度与河水修复范围；（4 4）确定土地渗滤系统对优先控制污染物的环境同化）确定土地渗滤系统对优先控制污染物的环境同化容量；容量；（5 5）要建设完善、有效的管理与监测系统。）要建设完善、有效的管理与监测系统。第21页/共46页第三节第三节 水生生态修复水生生态修复水生生态修复技术，俗称氧化塘技术或水生生态修复技术，俗称氧化塘技术或稳定塘技术或生物塘技术稳定塘技术或生物塘技术，它是利用天，它是利用天然水体的净化能力，将被污染的河水在然水体的净化能力，将
17、被污染的河水在一种类似于池塘的处理设备内经长时间一种类似于池塘的处理设备内经长时间缓慢流动和停留，通过生物的代谢活动缓慢流动和停留，通过生物的代谢活动降解有机污染物的修复技术。降解有机污染物的修复技术。第22页/共46页一、水生生态修复的类型 氧化塘氧化塘（稳定塘）（稳定塘）微生物稳定塘微生物稳定塘水生生物塘水生生物塘好氧塘好氧塘兼性塘兼性塘曝气塘曝气塘水生植物塘水生植物塘养殖塘养殖塘优势优势第23页/共46页（一）微生物稳定塘修复1.好氧塘修复好氧塘（好氧塘（aerobic pondaerobic pond）是完全依靠藻类光合）是完全依靠藻类光合作用供氧的稳定塘，其水深应保证阳光透射到作用供
18、氧的稳定塘，其水深应保证阳光透射到水底，以保证藻类在每个深度均能进行光合作水底，以保证藻类在每个深度均能进行光合作用，而为净化有机污染物提供足够氧气。好氧用，而为净化有机污染物提供足够氧气。好氧塘在实际应用时一般均须形成一个塘系统或同塘在实际应用时一般均须形成一个塘系统或同其它修复技术结合形成复合系统。其它修复技术结合形成复合系统。第24页/共46页好氧塘分类前置塘熟化塘设置在处理设置在处理系统后部的系统后部的好氧塘好氧塘设置在系统设置在系统前部的好氧前部的好氧塘塘塘深深度为0.20.3 m塘深深度为0.51.0 m第25页/共46页好氧塘：出水中藻类含量高，出水中藻类含量高，ss ss可高达
19、几十至几可高达几十至几百百mg/lmg/l，如处理不当，可造成二次污染。，如处理不当，可造成二次污染。第26页/共46页2、兼性塘修复兼性塘（兼性塘（facultative pondfacultative pond）一般水深）一般水深0.90.92.4m2.4m，由，由上层好氧区、中层兼氧区和底部厌氧区组成上层好氧区、中层兼氧区和底部厌氧区组成，并在其相应部位形成了好氧菌群落、兼氧菌群落与并在其相应部位形成了好氧菌群落、兼氧菌群落与厌氧菌群落，因而比只依靠好氧菌群落的处理系统厌氧菌群落，因而比只依靠好氧菌群落的处理系统具有更广泛的净化功能，因而可更有效地去除多种具有更广泛的净化功能，因而可更有
20、效地去除多种难降解有机物。难降解有机物。兼性塘的水力停留为兼性塘的水力停留为5 530d30d，常被用于曝气塘后作，常被用于曝气塘后作为二级处理塘使用，在夏季，其污染负荷要远远高为二级处理塘使用，在夏季，其污染负荷要远远高于冬季。兼性塘的主要控制参数包括营养物、光照、于冬季。兼性塘的主要控制参数包括营养物、光照、温度和产氧量，其处理效果直接受上述参数控制。温度和产氧量，其处理效果直接受上述参数控制。第27页/共46页3、曝气塘修复曝气塘采用机曝气塘采用机用机械曝气装用机械曝气装置补氧的人工置补氧的人工塘，其塘深一塘，其塘深一般为般为1.81.84.5m4.5m水力停留时间水力停留时间3 36d
21、6d。其主要。其主要优点是所需土优点是所需土地面积少。地面积少。特点分类好氧性曝气塘好氧性曝气塘兼性曝气塘兼性曝气塘系统中的全部固系统中的全部固体均处于悬浮状体均处于悬浮状态，且全部液体态，且全部液体中均有溶解氧存中均有溶解氧存在在系统动力输入水平只系统动力输入水平只能维持液相中有溶解能维持液相中有溶解氧存在，固体颗粒不氧存在，固体颗粒不能保持悬浮状态，仍能保持悬浮状态，仍沉淀于塘底被厌氧分沉淀于塘底被厌氧分解解第28页/共46页曝气塘：优点：1.1.工艺设备简单、工程造价低，易于建工艺设备简单、工程造价低，易于建造，运行管理方便；造，运行管理方便；2.2.对入流废水有稀释和混合作用，具有对入
22、流废水有稀释和混合作用，具有较高的耐冲击负荷能力。较高的耐冲击负荷能力。缺点：占地面积大、出水中悬浮物浓度缺点：占地面积大、出水中悬浮物浓度高。高。第29页/共46页上述三种微生物塘的工艺特征见表上述三种微生物塘的工艺特征见表7-37-3。表表7-3 主要稳定塘的修复工艺主要稳定塘的修复工艺好氧塘好氧塘兼性塘兼性塘曝气塘曝气塘塘深（塘深（m）0.150.50.92.41.84.5BOD5负荷负荷（mg/m2d）11.222.42.25.63.411.2BOD5去除率去除率（%）809575906080藻类浓度藻类浓度（mg/L）10020010100停留时间（停留时间（d）23750720污泥
23、回流比污泥回流比0.22.00.22.0第30页/共46页（二）水生生物塘修复1、水生植物塘修复水生植物包括藻类和水生维管束植物。水生植物塘通常水生植物包括藻类和水生维管束植物。水生植物塘通常由由一种或几种维管束植物种植于塘中组成一种或几种维管束植物种植于塘中组成，植物的作用为，植物的作用为同化和贮存污染物，向根区输送氧气，为微生物存活提供同化和贮存污染物，向根区输送氧气，为微生物存活提供条件。条件。缺点：缺点：植物生长的季节性植物生长的季节性，特别是在寒冷地区不能自然，特别是在寒冷地区不能自然越冬；收获的水生植物在作为农肥或饲料时，它所富集的越冬；收获的水生植物在作为农肥或饲料时，它所富集的
24、有害物质须控制在允许的范围之内。有害物质须控制在允许的范围之内。第31页/共46页2、养殖塘修复养殖塘（养殖塘（cultured pondcultured pond）：）：普通好氧塘和兼性塘普通好氧塘和兼性塘缺乏对藻类进行控制，造成承接水体的二次污染，缺乏对藻类进行控制，造成承接水体的二次污染，如果利用稳定塘系统进行水产养殖，就可在水体中如果利用稳定塘系统进行水产养殖，就可在水体中形成由原生动物、浮游动物、底栖动物、鱼类、禽形成由原生动物、浮游动物、底栖动物、鱼类、禽类等参与的多条食物链。它们与塘环境形成复杂的类等参与的多条食物链。它们与塘环境形成复杂的塘生态系统。塘生态系统。注：必须对进塘河
25、水水质实行严格控制。因当进水中含注：必须对进塘河水水质实行严格控制。因当进水中含有重金属和难降解有机物时，可通过食物链在动物体内有重金属和难降解有机物时，可通过食物链在动物体内富集，如供人食用可对健康造成威胁。富集，如供人食用可对健康造成威胁。第32页/共46页二、水生生态修复流程 1 1、我国北方地区冬季寒冷，有较长的结冰期，污、我国北方地区冬季寒冷，有较长的结冰期，污水净化效率低，因此冬季贮存污水，待到春、夏、水净化效率低，因此冬季贮存污水，待到春、夏、秋季进行修复。其水生生态修复流程如下：秋季进行修复。其水生生态修复流程如下：被污染河水兼性塘好氧塘河水排灌补充地下水2 2、在缺水的北纬、
26、在缺水的北纬4040以南至长江以北地区，可采用如下以南至长江以北地区，可采用如下流程：流程：被污染河水深兼性塘贮存塘农田排灌出水（一）处理贮存塘修复系统第33页/共46页（二）多级生态修复系统在长江以南地区，气候温暖，水量丰富，大多不需在长江以南地区，气候温暖，水量丰富，大多不需要污水灌溉。因此，可利用氧化塘的水面种植多种要污水灌溉。因此，可利用氧化塘的水面种植多种水生植物，养殖鱼、贝、虾、螺、鸭、鹅等，建立水生植物，养殖鱼、贝、虾、螺、鸭、鹅等，建立复杂的人工水生生态系统，对污染河水进行多级利复杂的人工水生生态系统，对污染河水进行多级利用与修复，同时实现环境、经济、社会效益的统一。用与修复，
27、同时实现环境、经济、社会效益的统一。其流程如下：其流程如下：被污染河水浮游植物兼性塘鱼塘鸭、鹅养殖塘芦苇塘出水稻田养鱼出水第34页/共46页（三）沟塘结合型修复系统稳定塘系统占地面积大，且易受各种因素的影响而稳定塘系统占地面积大，且易受各种因素的影响而导致修复效果不稳定。氧化沟则相反，它占地少，导致修复效果不稳定。氧化沟则相反，它占地少，处理效果相对稳定，但其出水一般不易达标。因此处理效果相对稳定，但其出水一般不易达标。因此将二者有机结合起来，构成所谓的沟塘系统，即将二者有机结合起来，构成所谓的沟塘系统，即可实现扬长避短，达到建设投资少、运行费用低、可实现扬长避短，达到建设投资少、运行费用低、
28、综合利用好的较理想效果。其流程如下。综合利用好的较理想效果。其流程如下。被污染河水被污染河水沉砂池沉砂池一体化氧化沟一体化氧化沟多级串联好多级串联好氧塘氧塘出水出水污泥浓缩池污泥浓缩池污泥干化场污泥干化场第35页/共46页（四）丘陵山区型修复系统对于南方丘陵山区，可因地制宜，利用地形对于南方丘陵山区，可因地制宜，利用地形组成无动力的、阶梯式多级水生生态修复流组成无动力的、阶梯式多级水生生态修复流程，即程，即:被污染河水兼性塘阶梯式多级串联好氧塘出水第36页/共46页第四节 湿生生态修复湿生生态修复技术俗称湿地处理系统湿生生态修复技术俗称湿地处理系统，它介，它介于陆生生态与水生生态之间，将被污染
29、的河于陆生生态与水生生态之间，将被污染的河水有控制地投配到生长有芦苇、香蒲等沼泽水有控制地投配到生长有芦苇、香蒲等沼泽生植物的湿地上，使之经常处于饱和状态，生植物的湿地上，使之经常处于饱和状态，污水在沿一定方向流动过程中，经过耐水植污水在沿一定方向流动过程中，经过耐水植物和土壤（或其它基质）的作用得以净化。物和土壤（或其它基质）的作用得以净化。第37页/共46页 人工湿地系统人工湿地系统人工湿地处理系统的组成及功能 人工湿地系统组成及功能基质微生物水生植物动物水体第38页/共46页人工湿地构造类型 表面流湿地（Surface flow wetlands）潜流湿地（Subsurface Flow
30、 wetlands）立式湿地（Vertical Flow wetlands）人工湿地系统概述人工湿地系统概述（3）第39页/共46页 表面流人工湿地第40页/共46页潜流人工湿地 第41页/共46页立式人工湿地第42页/共46页系统效益分析系统效益分析人工湿地的净化效果:出水水质优于二级生物处理 表1.人工湿地污水处理效果 （mg/l）项目 COD BOD5 TOC SS TN NH3-N TP进水 547 125 76.7 275 14.4 4.8 0.94出水 103 17.8 28.2 17 5.1 1.95 0.42去除率 81.2 85.8 63.2 93.8 64.6 59.4 5
31、5.1第43页/共46页湿生生态修复技术的类型湿地生态修复技术自然湿地修复人工构造湿地修复在天然湿地的基础上，辅以必要的工程措施，不改变天然湿地基质的湿生土地改变了天然湿地的基质或重新建造的湿地状系统水面湿地水面湿地渗滤湿地渗滤湿地人工苇床人工苇床植物碎石床植物碎石床第44页/共46页自然湿地与人工构造湿地的主要特征比较见表自然湿地与人工构造湿地的主要特征比较见表7-47-4表7-4 自然湿地与人工构造湿地的主要特征 自然湿地自然湿地构造湿地构造湿地水面湿地水面湿地渗滤湿地渗滤湿地人工苇床人工苇床植物碎石床植物碎石床地表水深（地表水深（m）23054000基质基质原始土壤原始土壤原始土壤原始土
32、壤人工基质人工基质人工基质人工基质氧来源氧来源地表交换地表交换地表交换、植地表交换、植物传输物传输植物传输植物传输植物传输植物传输有效处理部位有效处理部位植物根面、土壤植物根面、土壤表层表层根区以上植物、根区以上植物、土壤土壤地表以下根区、地表以下根区、基质表面基质表面地表以下根区、地表以下根区、基质表面基质表面布水方式布水方式地表布水地表布水地表布水地表布水地下布水地下布水地下布水地下布水水流路径水流路径地表推流地表推流垂直与水平入垂直与水平入渗渗地下潜流地下潜流地下潜流地下潜流受气候影响受气候影响大大小小小小小小运行方式运行方式寒冷时关闭寒冷时关闭终年运行终年运行终年运行终年运行终年运行终年运行隔水层隔水层天然隔水层天然隔水层天然隔水层天然隔水层人工隔水层人工隔水层人工隔水层人工隔水层第45页/共46页感谢您的观看！第46页/共46页