第三章水环境
环境化学-第三章-水环境化学-第二节-水中无机污染物的迁移转化知识交流
之,pE越大,电子浓度越低,体系接受电子的倾向就越强。
(2)氧化还原电位E和pE的关系
Ox +ne→Red
(1)
根据Nernst方程
E=E0-(2.303RT/nF)lg[Red]/[Ox] (2) 当反应达平衡时,定义
E0=(2.303RT/nF) lgK
(3)
从上述化学方程式(1),可写出
K= [Red]/{[Ox][e]n }
如果考虑到羟基配合作用,那么金属氧化物或氢氧化物的 溶解度(MeT)表征为:
MeT = [ Mez+ ] +∑[ Me(OH)nz-n ]
固体的氧化物和氢氧化物具有两性的特征,它们和质子或 羟基离子都发生反应,存在一个pH值,在该值下溶解度为最 小值。在碱性或酸性更强的pH值区域内,溶解度都会变得更 大。
因此,在 H2S 和硫化物均达到饱和的溶液中,溶液重金属离子 的饱和浓度为: [Me2+]=Ksp/[S2-]=Ksp [H+]2/Ksp´ =Ksp [H+]2/(0.1K1K2)
3、碳酸盐
——多相平衡,pH通过控制碳酸根浓度影响沉淀平衡
封闭体系: 只考虑固相和液相,把 H2CO3* 当作不挥发酸类处理。
吸附量随粒度增大而减少,并且当溶质浓度范围固定 时,吸附量随颗粒物浓度增大而减少。
温度变化、几种离子共存(竞争作用)等。
3、沉积物中重金属的释放——属于二次污染问题
诱发释放的主要因素有: (1)盐浓度升高:碱金属和碱土金属阳离子可将被吸附在固体颗
粒上的金属离子交换出来。
(2)氧化还原条件的变化:有机物增多,产生厌氧环境、铁锰氧 化物还原溶解,使结合在其中的金属释放出来。
2、它在中性表面甚至在与吸附离子带相同电荷符号的表面 也能进行吸附作用。
第三章 水环境评价
3、上海水质指数
上海地区水系水质调查组和华东师范大学地理系在对黄浦江评价 时提出了“有机污染综合评价值A:
BODi CODi NH 3 N i DOi A BOD0 CODi NH 3 N 0 DO0
下标带i的均为实测值;下标为0的均为标准值。 分级情况:
A ﹤0 0~1 1~2 2~3 3~4 ﹥4 污染程度(等级) 0 1 2 3 4 5 级别 良好 较好 一般 轻度污染 中度污染 严重污染 另外还有一些国外的评价系数。
K值(1/d) 0.001—0.05 0.05—0.30 0.3
②实验室模拟法(S----P方程)
C0 1 K ln t C
③经验系数 污染物类型 难氧化的化合物 一般氧化的化合物 易氧化的化合物
3、污染物在湖泊中的扩散(混合模型)
污染物进入湖中,扩散情况与河流不一样,一般湖中水的流速缓 慢,污染物在湖中停滞时间较长,如有的湖水停滞达5年之久 C/C0 1 0.5
式中:
O——河水(从排放口)向下游任意距离处 的溶解氧浓度(mg/l); Os——河水的饱和溶解氧浓度(mg/l); O0—— 河 水 与 污 水 混 合 后 的 溶 解 氧 浓 度 (mg/l); K2——复氧系数,l/d或l/s;
二、湖泊(水库)水体质量预测 (一) 湖泊(水库)的特征 (二)湖泊(水库)水体质量预测模式
式中:W—为湖泊水体的环境容量(mg, kg, t/d) △t—枯水期时段(d)一般可取60~90天 CN—为水环境质量标准浓度 C0—为初始浓度 V—湖泊的安全容积 k—湖泊中的污染物质的自然衰减系数(d-1) q—湖泊每天向外排出的污染物的量
第三章水环境与健康
物理污染指标
n 水温 它可影响到水中生物、水体自净和人类对水的利用。 n 色度 正常水为无色透明色度不超过15度 n 臭和味 清洁水不应有任何臭气和异味。 n 浑浊度 turbidity,水中的悬浮颗粒和胶粒。1L蒸馏水中含1mg
硅藻土为1度。
n 总固体 悬浮和溶解性物质的总称。
将水蒸干测量溶解性物质要注意挥发性物质的损失。
第三章水环境与健康
第二节 水污染概况
一、我国水污染概况 水污染:
指人类活动排放的污染物进入水体,其数量超过了水体 的自净能力,使水及水体底质的理化性质和环境中的生物特 性、组成发生改变,从而影响水的使用价值,造成水质恶化, 乃至危害人体健康或破坏生态环境的现象。
指理、化、生、放射性等特性改变。 影响水的有效利用,如危害健康等。 超过水体自净能力,水质恶化。
只可作为水被生物性污染的参考指标。
3.生活饮用水水质标准规定小于100个/ml
n 总大肠菌群 total coliform group 1.指一群需氧和兼性厌氧菌在37℃生长
时能使乳糖发酵,在24hrs 内产酸产 气的革兰氏无芽孢杆菌。 2.作为粪便污染水体的指示菌的原因
①它是肠道中数量多而且较易培养的细菌 ②它在环境中生存条件与肠道病原菌相似 ③检验方法较简便。
COD是评价水中有机物含量的间接指标。
2.指标无法区分还原性物质的种类,是一项 表观总体指标。
n 生化需氧量 biochemical oxygen demand
1.是指水体中有机物在有氧条件下,被微生物 分解时所消耗的溶解氧量。
BOD是评价水体污染状况的一项重要指标。影 响BOD的因素是水中有机物和水温,
第三章水环境与健康
第三章水环境与健康
水环境保护概述PPT课件
水环境保护概述(PPT113页) 水环境保护概述(PPT113页)
水环境保护概述(PPT113页)
水体自净作用
概念:水体能在其环境容量的范围以内,经过水体的物 理、化学和生物的作用,使排入水体的污染物质的浓 度和毒性随着时间的推移在向下游流动的过程中自然 降低,恢复原有的生态平衡,这个过程称为水体的自 净作用。
水环境保护概述(PPT113页) 水环境保护概述(PPT113页)
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第二节 水体的污染与自净
水环境保护概述(PPT113页)
水环境保护概述(PPT113页)
※水体污染 水体的概念 在环境科学领域中,水体不仅包括水、而且还包括水中
的悬浮物、底泥及水中生物等。 水体污染的概念 指由自然排放及人类活动产生的污染物进入水体后,在
数量上超过了该物质在水中的本底含量和水体的环境 容量,从而导致水体的物理、化学和生物特征的不良 变化,破坏水体生态系统,并使水的用途受到影响。
第三节 水体中主要污染物 的来源及其危害
水环境保护概述(PPT113页)
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第三章 水环境保护
水,生命之源!
水环境保护概述PPT课件
第一节 水资源开发利用现状
※ 天然水资源
※ 水资源的利用现状及其保护
※ 世界性水荒 水荒:需水量大于供水量的现象
环境化学第三章水环境化学复习知识点
第三章水环境化学1、水中八大离子:K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-和SO42-为常见八种离子2、溶解气体与Henry定律:溶解于水中的气体与大气中的气体存在平衡关系,气体的大气分压P G与气体的溶解度的比表现为常数关系,称为Henry定律,该常数称为Henry定律常数K H。
[G(aq)] = K H PG K H-气体在一定温度下的亨利定理常数 (mol/L.Pa) PG -各种气体的分压 (Pa)3、水体中可能存在的碳酸组分 CO2、CO32-、HCO3-、H2CO3 ( H2CO3*)4、天然水中的碱度和酸度:碱度:水中能与强酸发生中和作用的全部物质,即能够接受质子H+的物质总量;酸度:凡在水中离解或水解后生成可与强碱(OH-)反应的物质(包括强酸、弱酸和强酸弱碱盐)总量;即水中能与强碱发生中和作用的物质总量。
5、天然水中的总碱度=HCO3-+2CO32-+ OH- —H+6、水体中颗粒物的类别(1)矿物微粒和粘土矿物(铝或镁的硅酸盐)(2)金属水合氧化物(铝、铁、锰、硅等金属)(3)腐殖质 (4)水体悬浮沉积物 (5)其他(藻类、细菌、病毒等)影响水体中颗粒物吸附作用的因素有:颗粒物浓度、温度、PH。
7、水环境中胶体颗粒物的吸附作用有表面吸附、化学吸附、离子交换吸附和专属吸附。
8、天然水的PE随水中溶解氧的减少而降低,因而表层水呈氧化性环境。
9、吸附等温线:在一定温度,处于平衡状态时被吸附的物质和该物质在溶液中的浓度的关系曲线称为吸附等温线;水环境中常见的吸附等温线主要有L-型、F-型和H-型。
10、无机物在水中的迁移转化过程:分配作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集、生物降解作用。
11、PE:pE 越小,电子活度越高,提供电子的倾向越强,水体呈还原性。
pE 越大,电子活度越低,接受电子的倾向越强,水体呈氧化性。
pe影响因素:1)天然水的pE随水中溶解氧的减少而降低;2)天然水的pE随其pH减少而增大。
第三章-水环境化学(第一次课)
ii 表示方法
总含盐量(Total Dissolved Solids-TDS),也称总矿化度: 水中所含各种溶解性矿物盐类的总量称为水的总含盐量。
总含盐量=Σ阳离子+Σ阴离子
iii 测定
重量法
总含盐量=溶解固形物
cT
[H
2 CO
* 3
](1
K1 [H
]
K1K 2 [H ]2
)
0
[H2CO*3
]
1
cT
(1
K1 [H ]
K1K 2 [H ]2
) 1
说明pH决定它们的 含量多少
1
[HCO
3
]
cT
[H ] (
K1
1
K2 [H
) ]
1
2
[CO32 ] cT
([H ]2 K1K 2
[H ] 1)1 K2
lg c2 H • ( 1 1 ) 15.59103 ( 1 1 ) c1 2.303R T1 T2 2.3038.314 298.15 273.15
c2 8.289 1.778 14.74mg / L
0 ℃时的含量14.74mg/L 20 ℃时为9.227mg/L
2.在一个标准大气压下,25℃时CO2在水中的溶解度。已知 CO2在干空气中的含量为0.0314%(体积)。
氧气的分压为
0.9813105 20.95% 0.2056105 Pa
[G(O2) ] KH PG 1.26108 0.2056105 2.590104 mol / L
[G(O2) ] 2.590104 32 8.289mg / L
第三章水环境化学
TDS=[K++Na++Ca2++Mg2+]+[HCO3-+NO3-+Cl-+SO42-
2、天然水的性质
(Characteristic of Natural Waters) (1)碳酸平衡(Balance of H2CO3) 水体中存在四种化合态:
CO2、CO32-、HCO3-、H2CO3
第三章 水环境化学
(Water Environmental Chemistry)
本章重点
1、无机污染物在水体中进行沉淀-溶解、氧化-还原、 配合作用、吸附-解吸、絮凝-沉淀的基本原理;
2、计算水体中金属存在形态;
3、pE计算;
4、有机污染物在水体中的迁移转化过程和分配系数、 挥发速率、水解速率、光解速率和生物降解速率的 计算方法。
农药
有机氯 有机磷
多氯联苯 (PCBS) 卤代脂肪烃 醚
单环芳香族化合物 苯酚类和甲酚类 酞酸酯类 多环芳烃(PAH) 亚硝胺和其他化合物
2、金属污染物 (Metal Pollutant)
Cd、 Hg、 Pb、 As、 Cr、 Cu、 Zn、 Tl、 Ni、 Be
第二节 水中无机污染物的迁移转化
强酸 弱酸 强酸弱碱盐
总酸度= [H+]+ [ HCO3-] +2[H2CO3*] - [ OH-] CO2酸度= [H+]+ [H2CO3*] - [CO32-] - [ OH-] 无机酸度= [H+]- [ HCO3-]-2 [CO32-] - [ OH-]
二、水中污染物的分布及存在形态
1、有机污染物 (Organic Pollutant)
环境化学课件第三章 水环境化学
图 水环境体系(水体)
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水环境化学是研究化学物质在天然水体中的存在形态、反应机制 、迁移转化和归趋的规律及其化学行为对生态环境的影响。水环 境化学是环境化学的重要组成部分,为水污染控制和水资源的保 护提供了科学依据。
水环境化学研究的领域包括河口、海洋、河流、湖泊等。
研究的特点是: (1)体系非常复杂 离子、分子、胶体微粒 (2)界面现象突出、重要 重金属、有机物附着在胶体微粒面
海湾 海
大洋 海洋沉积物间隙水
DP Dg K
P 0
水循环 Water cycle
1.水的自然循环: 特点:①由降雨量自然循环的大致尺度
②水的性质基本不变 2.水的社会循环 特点:①工业与生活污水的产生与排放是主
要的污染源 ②水的性质不断变化
水资源的主要问题
●我国水资源人均和亩均水量少; ●水资源在地区分布上很不均匀,水土资源 组合不平衡 ●水量年内及年际变化大,水旱灾害频繁 ●水土流失严重,许多河流含沙量大; ●我国水资源开发利用各地很不均衡
第三章 水环境化学 Aquatic chemistry
知识点:认识天然水的基本特征和污染物的分布形 态,掌握水中污染物的迁移转化规律,学 会建立水质模型
重 点:水中污染物的迁移和转化规律 难 点:水质模型的建立
水圈:Hydrosphere 1978年.R.A.Horne
环境化学:第三章 水环境化学 1
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
②
CO2的溶解度
已知: 干空气中CO2的含量为0.0314%(体积),水
在25℃时蒸气压为0.03167×105 Pa, CO2的亨利定律
常数是3.34×10-7mol/(L·Pa) (25℃), CO2溶于水后发生
的化学反应是:
CO2+H2O = H++HCO3-
CO32-
60
α 40
20
0
2
4
6
8
10
pH
图3-1 碳酸化合态分布图
12
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
对于开放体系,应考虑大气交换过程:
[CO 2 (aq)] K H pCO 2
CT [CO 2 (aq)] / 0
1
0
K H pCO 2
1
K1
[HCO ] CT 1
人均水资源量相当于世界人均量的1/4。已经被联合
国列为13个贫水国家之一。
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
一、天然水的基本特征
1.天然水的组成
天然水体——包括水、水中的溶解物、悬浮物
以及底泥和水生生物。
天然水的组成按形态分为:可溶性物质和悬浮物质。
悬浮物质包括:
悬浮物、颗粒物、水生生物等。
一般情况下,天然水中存在的气体有O2、CO2、
H2S、N2和CH4等。
表3-2 海水中主要溶解气体的含量范围
气体
含量范围
/mg·L-1
O2
0~8.5
N2
CO2
H2S
Ar
8.4~14.5
(完整版)第三章水环境化学
分布分数:α0 、α1、α2分别表示化合物在总量中的比 例则:
α0=[H2CO3*]/{[H2CO3*]+[HCO3]+[CO32-] } α1 =[HCO3-]/{[H2CO3*]+[HCO]+[CO32-] } α2=[CO32-]/{[H2CO3*]+[HCO3-]+[CO32-] }
2003年我国万元GDP用水量为465m3,是世界平均水平的4 倍;农业灌溉用水有效利用系数为0.4~0.5,是发达国家 的1/2;水的重复利用率为50%,发达国家已达到了85%; 全国城市供水管网漏损率达20%左右。
水危机的出现
根据水利部《21世纪中国水供求》分析,2010年 我国工业、农业、生活及生态环境总需水量在中 等干旱年为6988亿立方米,供水总量6670亿立方 米,缺水318亿立方米。这表明,2010年后我国 将开始进入严重的缺水期。
CT=[H2CO3*]+[HCO3- ]+[CO32- ]
试计算封闭体系和开放体系中各碳酸形态的表示式? (1)封闭体系
总碳酸量不变 (2)开放体系
[H2CO3*]保持不变
封闭体系:
0
H]
k1k2 [H ]2
)1
1
HCO3 CT
(1
[H k1
]
k2 [H
)1 ]
溶解于水中气体的量可能高于亨利定律表示的量。
氧在25℃ ,1.013X105Pa下溶解度计算:
由亨利定律[G(aq)]=KH*pG
不同温度下,气体在水中溶解度的计算:
CO2在25℃ ,1.013X105Pa下溶解度计算
(4)水体富营养化(eutrophication) 由于水体中氮磷营养物质的富集,引起
水环境学
第三章水环境学第一节概述一、水体污染(一)水体的概念水体系河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰川和海洋等“贮水体”的总称。
在环境科学的研究领域中,区分“水”和“水体”的概念十分重要。
“水”主要是指水相而言,水体则包括水相和水相以外的固相物质如悬浮物质、底泥和水生生物等,内容要广泛得多。
(二)水体污染《中华人民共和国水污染防治法》明确说明,“水污染是指水体因某种物质的介入而导致其化学、物理、生物或放射性等方面特性的改变,从而影响水的有效利用,危害人体健康或破坏生态环境,造成水质恶化的现象”。
(三)水质指标通常用水质指标来表示水质的好坏和水体被污染的程度。
水质指标主要有下列几项:1.悬浮物指水中呈固体状的不溶解物质。
它是水体污染的基本指标之一。
2.有机物含量是一个重要的水质指标。
由于水体中有机污染物的组成比较复杂,现有技术难以分别测定它们的含量,又因为有机污染物的危害主要是通过消耗水中的溶解氧而实现的,所以一般采用下面几个指标来表示有机物的含量:(1)生物化学需氧量:简称生化需氧量(biochemical oxygen demand),用BOD表示。
BOD表示水中有机物经微生物分解时所需的氧量,用单位体积的污水所消耗的氧量(mg/L) 表示。
BOD越高,表示水中需氧有机物质越多。
通常采用在20℃的条件下培养5天,作为测定生化需氧量的标准时间,简称5日生化需氧量,用BOD5表示。
BOD5约为生化需氧量的70%左右。
(2)化学需氧量(chemical oxygen demand):用COD表示。
COD 表示用化学氧化剂氧化水中有机物质时所需的氧量。
COD越高,表示水中有机物质越多。
目前,测定COD常用的氧化剂为重铬酸钾。
以高锰酸钾作氧化剂测得的数值比重铬酸钾法低,测得的耗氧量,现称高锰酸盐指数。
多用于测定污染较轻的天然水(地面水)或清洁水。
重铬酸钾法多用于污染严重的水体和工业废水的测定。
(3)总有机碳(TOC)和总需氧量(TOD):由于用BOD和COD 两个指标都反映不出难以分解的有机物的含量,加上测定BOD和COD 都比较费时,不能快速测定水体被需氧有机物质污染的程度,国内外正在提倡用TOC和TOD作为衡量水质有机物污染的指标。
环境保护概论_王淑莹_第三章水环境保护
四、水质指标
水质指标
物理性 水质指标
感官指标 总固体 悬浮固体
化学性 水质指标
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)
精品课程建设
环境保护概论
第三章 水环境保护
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。
(二)天然水体的水质
溶解气体
主要气体:N2,O2,CO2
微量气体:H2,CH4,H2S
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
(一)世界水资源利用概况
世界耗水量, 单位10亿m3/a
860 78.2% 1500 4 1100 3 20 1900 5.6
(二)水危机产生的原因
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
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
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
环境化学(袁加程)第三章-水环境化学
3. 水体污染及水体污染源
主要的水环境污染物
悬浮物 植物性营养物 酸碱污染 难降解有机物 热污染
总碱度 = [HCO3-] + 2[CO32-] + [OH-] – [H+]
2. 天然水体中的化学平衡
酸度是指水中能与强碱发生中和作用的全部物质,亦即放 出H+或经水解能产生H+的物质总量。包括强酸、弱酸、强酸弱 碱盐等。
总酸度 = [H+] + [HCO3-] + 2[H2CO3] – [OH-]
第三章 水环境化学
第一节 水环境化学基础
天然水的基本特性 天然水体中的化学平衡 水体污染及水体污染源 水体的自净作用与水环境容量
1. 天然水的基本特性
1.1 天然水的组成
(1) 天然水的主要离子组成: K+, Na+, Ca2+, Mg2+, HCO3-, NO3-, Cl-, SO42- 为天然水中常 见的八大离子,占天然水离子总量的95-99%。
[HCO
3
]
K1[H2CO3 ] [H ]
[CO32- ]
K1K2[H2CO3 ] [H ]2
0
[H2CO3 ]
[H2CO3 ]
K1[H 2 CO 3 [H ]
]
K1K2[H2CO3 ] [H ]2
(1
K1 [H
]
K1 K 2 [H ]2
) 1
2. 天然水体中的化学平衡
第三章 水环境化学
pKc1
pKc2
结论:
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ pH<<pKc1 pH=pKc1 pH=pKc2 pH>>pKc2 pH=1/2(pKc1+pkc2) H2CO3* αH2CO3*=αHCO3αHCO3-=αCO32CO32HCO3-
3:开放碳酸体系
= -21.6 + 2pH
由以上方程式作lgc—pH图可看出
3. 碱度的测定:
(原理: 中和滴定法,根据消耗的酸量求出)
c V 1000 碱度(mmol/L ) Vs 单位:mmol[H ]/L
式中:Vs——水样体积)(mL) c——HCl浓度(mol/L) V——HCl体积(mL)
思考:碱度和碱性的区别
例如:若一个天然水的pH为7.0,碱度为1.4mmo1/l, 求需加多少酸才能把水体的pH降低到6.0。
二、水体中的污染物
病原体污染物
耗氧污染物 植物营养物 石油类污染物 放射性物质
酸、碱、盐无机污染物
热污染
有毒污染物
(1)重金属
(2)无机阴离子 (3)有机农药、多氯联苯 (4)致癌物质 (5)一般有机物质
三、水体中的污染物的运动过程
大气降落物 污水排入
1.稀释、扩散过程
3.转化过程
溶解在天然水中的物质
1、主要离子 主要阳离子有: Ca2+、Mg2+、Na+、K+。 主要阴离子有: Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-。 这八种离子可占水中溶解固体总量的95%~99%以上。 陆地水中下列成分的含量顺序一般为: HCO3- >SO42- >Cl-,Ca2+ >Na+ >Mg2+ 海水中相应的含量顺序为: Cl- >SO42- >HCO3-,Na+ >Mg2+ >Ca2+。
第三章__水环境质量评价方法
底质质量评价分级标准: 底质质量评价分级标准:
三、水的生物学质量评价方法
是从生物学角度来研究受污染水体, 这种方法是从生物学角度来研究受污染水体 这种方法 是从生物学角度来研究受污染水体 , 包括河流、湖泊、 包括河流 、 湖泊 、 水库和海域中的生物的结构和 功能,以及发生和演变规律, 功能,以及发生和演变规律, 以便了解污染环境 中生物之间、生物与污染环境之间的相互关系。 中生物之间、生物与污染环境之间的相互关系。
2、法规: 法规: 中华人民共和国环境保护法》 ① 《中华人民共和国环境保护法》 建设项目环境保护管理条例》 ② 《建设项目环境保护管理条例》 中华人民共和国海洋环境保护法》 ③ 《中华人民共和国海洋环境保护法》 中华人民共和国水污染防治法》 ④ 《中华人民共和国水污染防治法》 中华人民共和国水法》 ⑤ 《中华人民共和国水法》 中华人民共和国渔业法》 ⑥ 《中华人民共和国渔业法》 地方有关水环境及建设项目环境保护法规。 ⑦ 地方有关水环境及建设项目环境保护法规。 其他依据: 3、其他依据: 环境影响评价技术导则HJ/T HJ/T2 93; ①环境影响评价技术导则HJ/T2.3-93; 海洋监测规范HY003. HY/T003 10; HY003 003. ②海洋监测规范HY003.1-HY/T003.10; 建设项目投资生产计划。 ③建设项目投资生产计划。
第三章 水环境质量评价方法
第一节 评价因子与采样
一、水环境质量评价因子选择 评价因子是指进行环境质量评价时所采用的对 评价因子是指进行环境质量评价时所采用的对 表征环境质量有代表性的主要污染元素。 表征环境质量有代表性的主要污染元素。 一般地表水水环境评价因子主要包括 地表水水环境评价因子主要包括: 一般地表水水环境评价因子主要包括: 感器性因素: 颜色、透明度、浑浊度、 ① 感器性因素 : 味 、 嗅 、 颜色 、 透明度 、 浑浊度 、 悬浮物、总固体等; 悬浮物、总固体等; 氧平衡因素: 溶解氧( DO) ② 氧平衡因素 : 如 : 溶解氧 ( DO ) 、 化学耗氧量 ( COD) 、 生化需氧量( BOD) 、 有机碳总量 COD ) 生化需氧量 ( BOD ) TOC) 氧总消耗量(TOD) (TOC)、氧总消耗量(TOD)等。 营养盐因子:硝酸盐、氨盐、磷酸盐等。 ③ 营养盐因子:硝酸盐、氨盐、磷酸盐等。 毒物因子: ④ 毒物因子 : 酚 、 氰 、 汞 、 铬 、 砷 、 镉 、 铅 、 有机 氯等。 氯等。 微生物因子:大肠杆菌等。 ⑤微生物因子:大肠杆菌等。
031环境化学第三章水环境化学
3、天然水中溶解的重要气体 重 点
亨利定律,即一种气体在液体中的溶解度正比于与
液体所接触的该种气体的分压。
在计算气体的溶解度时,需要对水蒸气的分压加以校正。根据
水在不同温度下的X分(压g,)就可按X亨利(定a律q)计算出气体在水中的
因此,水中H2CO3*-HCO3--CO32-体系可用下面的 反应和平衡常数表示:
CO2(g)
CO2(aq)+H2O
H++HCO3-
H++CO32-
CO2(g)+ H2O → H2CO3* pK0=1.46
(K0 包括: CO2(g)+H2O →CO2(aq) KH 和 CO2(aq)+H2O → H2CO3 平衡常数,
P↑↓R
C106 H O 263 110 N16 P 138O2
(二)天然水的性质
1、碳酸平衡(重点)
➢对于CO2-H2O系 统,水体中存在着 CO2( aq)、 H2CO3 、 HCO3- 和 CO32- 等 四 种 化 合 态 , 常 把 CO2(aq) 和H2CO3合并为H2CO3*,实际上H2CO3含量极低,主 要是溶解性气体CO2(aq)。
2、封闭体系的碳酸平衡
1) 用 、0 和1 分 别2 代表上述三种化合态在总量中所占比例, 可以给出下面三个表示式
=[0 H2CO3*]/{[H2CO3*]+[HCO3-]+[CO32-]} =[1HCO3-]/{[H2CO3*]+[HCO3-]+[CO32-]} =[2 CO32-]/{[H2CO3*]+[HCO3-]+[CO32-]} 2)若用CT表示各种碳酸化合态的总量,则有[H2CO3*]=C0 T ,[HCO3-]=CT1 和[CO32-]=CT2 。 3)把K1、K2的表达式代入上面的三个式子中,就可得到作为 酸离解常数和氢离子浓度的函数的形态分数
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污染源。
• 自然污染源
• 人为污染源:按人类活动方式:工业、农业、生活 污染源
•
。
按排放污染物空间分布方式,可分为点源 和非点源
•
•
•
• 3 污染源的特点
• 工业污染源:
• 悬浮物含量高,100~3000mg/L左右 • COD可达400~1000mg/L,BOD可达200~5000mg/L • 酸碱度变化大,pH在2~13之间 • 温度高达40℃以上可造成热污染 • 易燃,含低沸点的挥发性液体,易酿成水面火灾 • 含多种多样有毒有害成分: • 酚、氰、油、农药、多环芳烃、 • 染料、 • 重金属(Hg、Cr、Cd、As等)、 • 放射性等
指用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量(mg/L) 。
❖ 生化需氧量(BOD) 指在好气条件下,微生物分解水中有机物质的生物化学过 程中所需溶解氧的量,是反映水体中有机污染程度的综合 指标之一。
•
溶解氧(DO)
• 溶解于水中的分子氧,一般以每升所含氧的毫克数表示 (mg/L)。
• 3 微生物学指标
•
•“水华”是淡水中的一种生态现象,是由藻类 引起的,如蓝藻(严格意义上应称为蓝细菌) 、绿藻、硅藻等,也就是水的富营养化。“水 华”发生时,水一股呈蓝色或绿色。
•
•太 湖 美 景
•
1、太湖污染状况
原因:工农业的发展 人口的剧增,未经处理的城市污水 化肥、农药的大量使用 水产养殖规模的不断扩大
❖ 应重视控制富营养化带来的经济效益与副 产品、这包括:从污泥消化中获得低成本的 能源(沼气);将污泥做成肥料;灌溉施肥。
•
•太湖底泥生态疏 浚工程
• 太湖底泥中富含的 营养物是内源污染源, 是造成湖体富营养化和 藻类爆发的营养盐来源 之一。据有关资料分析 ,内源污染总氮含量可 占 34.7%,总磷含量 占 23.7% 即使将外部 入湖污染全部控制,仅 湖内底泥释放的动力作 用下的再悬浮、溶出, 也可能引起藻类的发生 和发展.
•(2)生物污染物:
• 细菌、病毒、原生动物、原生蠕虫
•(3)放射性物质:
• 天然放射性物质、 人工放射性物质
•(4)热污染 •
三、水体污染物测定指标
1 物理指标
浊度、透明度、色、味、溴、悬浮物、电导率、硬度
2 化学指标
pH值、硬度、有机物、有机毒物、无机毒物等。 有机物测定指标: ❖ 化学需氧量(COD)
•
•
•农业污染源:
• 污水面广、分散、难收集、难治理 。
• 有机质、植物营养素、病原微生物 、悬浮物及杂质含量高
• 含较高的化肥、农药
•过量施用农 药污染水体
•
•过量施用化 肥污染水体
•
生活污染源: 水质成分有日变化规律,含N、P高; 产生恶质、腐臭和阴沟臭
不能直接农灌。
•过量使用 洗涤剂
•
•3、地球上水的分布
• 地球上的水资源总量为13.6 ×108Km3,海水占97.3% ,淡水储量约为400×104km3, 仅占不足0.3%。
•
• 二、水资源特性及我国水资源的特 点
• 1、水资源特性:
• 维护生态平衡和环境的基本要素 • 利用的广泛性和不可代替性 • 经济上的两重性 • 补给上的循环性
90年代中期以富营养为主。其污
染程度和发展速度令人震惊。
•
•根据污染源的空间形状不同
❖ 一位监测人员长期观察发现,一 遇大雨,水中的氨氮浓度明显高 于往日,原因就是农田施放化肥 非点源污染 ,污染物残留在地表上,很容易 从田间和果园冲刷下来的农 被雨水带进河道。随着农村产业 药、化肥和畜禽养殖产生的 结构的调整和农民致富奔小康的 废水,通过径流进入河流、 需求,化肥农药、生长素带来的 湖泊或渗入地下水。 污染急剧增加。面源污染因为污 染物来自整个地区,而不是来自 一、二个集中的污染源,污染物 分散,并且体积庞大,更难以控 制。
•
•
•②人为富营养化:由于工农业生产的迅速发展,使
营养物质大量进入湖泊水体,加速了湖泊演化的过程,
其来源:
• a.城市生活污水带来大量N、P;含磷洗涤剂
• b.农村施用的化肥、牲畜粪便,经面源污染而进入
•天然富营养化与人为富营养化的共同点与不同点
•共同点:都是由于水体中N、P富集,引起水体DO下 降、恶化;
•• 2时、空我分国配水上的资可源变的性特点
• 水资源总量多,人均占有量少
• 地区分配不均,水土资源不平衡
• 年内季节分配不均,年际变化很大
• 部分河流含沙量大
•
•
•
第二节 水质污染
一、天然水水质
1、天然水Leabharlann 化学成分 (1)溶解气体 (2)主要离子: •主要阴离子:Cl-、SO42-、HCO3-、CO32•主要阳离子:K+、Na+、Ca2+、Mg2+ (3)微量元素:Br溴、F、I、Fe、Cu、Ni镍、Ti、Pb、Zn 、Mn、V 钒、Ba钡 (4)生物生成物:NH4+、HPO42-、H2PO4-、 (5)胶体 (6)悬浮物质:硅、铝酸盐颗粒、砂粒、粘土。
• 反映水体受生物性污染的过程及饮用水的卫生安全程度 ,指标包括:
• 细菌总数: 100个/ml (饮用水卫生标准)
• 大肠菌群: 3个/L
(饮用水卫生标准)
•
2000个/L (地面水标准中Ⅱ类水体标准
)
•
•四、水体自净
• 废水排入水体会造成严重的危害、但从另一
方面看。水体也有一定的自身净化废水中污染物 质的能力。 • 水体受到废水污染后,逐渐从不洁变清的过程 ,称为水体自净。
•水体自净主要包括以下过程: •稀释 沉淀 分解氧化 病源体的死亡
•
第三节
水体主要污染类型
•
•一、水体富营养化
• 1、定义
•由于氮、磷等植物营养物质含量过多而引起的水质污染现象称 为水体富营养化,一般发生在湖泊、江河、海湾等缓流水体中。 • 2、类型 • ①天然富营养化:湖泊演变的自然过程,湖泊形成的幼年时期 ,均处于贫营养状态,随着时间的推移和环境的变化,逐渐使湖 水中营养物质的浓度增加,其来源:为天然因素。 •a.天然降水 •b.地表土壤的侵蚀、淋溶 •c.浮游动植物生长、死亡、分解、释放。
•
3、 造成太湖富营养化加剧的主要污染源
•根据污染源的空间形状不同
•点源污染:以点状的形 式集中排放的工业废弃 物或从污水处理厂排放 的工业废水。
非点源污染:从田间和果园 冲刷下来的农药、化肥和畜
禽养殖产生的废水,通过径
流进入河流、湖泊或渗入地 下水。
•
•根据污染源的空间形状不同
❖ 在水质很差的嘉兴河网地区和大
赤潮虽然自古就有,但随着工农业生产的迅速 发展,水体污染日益加重,赤潮也日趋严重 。近代我国自1933年首次报道以来,至1994 年共有194次较大规模的赤潮,其中60年代以 前只有4次,1990年后则有157起。
•
•
•
•赤潮的危害:
• 赤潮不仅给海洋环境、海洋渔业和海水 养殖业造成严重危害,而且对人类健康甚至生 命都有影响。主要包括两个方面: •①引起海洋异变,局部中断海洋食物链,使 海域一度成为死海; •②有些赤潮生物分泌毒素,这些毒素被食物 链中的某些生物摄入,如果人类再食用这些生 物,则会导致中毒甚至死亡。
•
• 二 水体污染
• 1、水污染定义:
•
2008年颁布的《中华人民共和国水污染防治法
》中说明,水污染即指“水体因某种物质的介入而
导致其物理、化学、生物或者放射性等方面特性的
改变,从而影响水的有效利用,危害人体健康或破
坏生态环境,造成水质恶化的现象。”
• 2、污染物与污染源
•
向水体排放污染物的场所、设备、装置和途径统称水体
•
•
2、引发藻类暴发的关键因素
❖ 蓝藻是太湖水污染的指标性植物。
•湖泊磷、氮 等营养物质超 标
•蓝藻•消耗DO •鱼类等 暴发 水生动植
物缺氧死
亡
•湖水 •生态 发黄 失衡
发臭
•
富营养化的特征
❖ “富营养化”条件下,氮、磷等营养物质增加,一些 浮游生物急剧繁殖,水体中的藻类本来以硅藻和绿 藻为主,蓝藻的大量出现是富营养化的征兆,随着 富营养化的发展,最后变为蓝藻为主。
太湖目前最突出的环境问题是全湖富营养化和局部 水域的有机污染问题。太湖大部分水域已丧失了使 用功能,造成太湖流域内既存在资源型缺水,又存 在水质型缺水的两重性,水环境形势严峻。
•
❖ 2000年7月,太湖湖区暴发大面积蓝藻,这是80年代以 来最为严重的一汰。水样透明度为“零”。望虞河河面上, 犹如铺上了一块宽约数十米的绿地毯:岸边的湖水像浓浓 的绿色油漆。
运河杭州段、主要污染指标都出
自氨氮和总磷含量过高。在被污
•点源污染
染的水体中,55%的磷来自生活 污染,环太湖地区污水未经妥善
•以点状的形式集中排放 处理就排入河道和湖泊,未经处
的工业废弃物或从污水 处理厂排放的工业废水 。
理的污水占80%。水体营养状态 上升二个等级,由80年代初期以 中营养、中富营养为主、上升到
•
•过量使用洗 衣粉
•把剩饭倒入 下水道
•
•河边洗车
•生活垃 圾堆于河
边
•
•4 水体污染物
•(1)化学污染物:
• 无机无毒物质:颗粒物、 矿渣、粉尘;酸碱盐类物质;氮磷 等营养物质; • 无机有毒物质:非重金属:氟/硫的化合物;重金属:Hg、Cd、 Cr、Pb、As; • 有机无毒物质:需氧有机物:蛋白质、氨基酸等; • 有机有毒物质:易分解:酚、苯、醛、有机磷;难分解:有机 氯、多环芳烃、多氯联苯;致臭物、致色物等