《环境保护概论》-第3章 水环境保护-2010

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。
（二）水体自净作用的发生
水体自净作用
物理 净化
化学 净化
生物 净化
稀释 扩散 沉淀 挥发
氧化 还原 分解 凝聚 中和
生物活动
水中的自净作用
在水中发生物理、 化学、生物作用
水与大气间的自净作用
气体的挥发、释放 和氧气溶入
水与底质间的自净作用
(5)含有多种微生物
二、非点源
• 以较大范围形式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
夜光藻赤潮
2001年4月东海赤潮
东海赤潮5
东海赤潮6
东海赤潮7
东海赤潮8
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
（二）富营养化的危害
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
（三）富营养化的防治
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
• 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。
污染的分类
水体污染
化学性 污染
物理性 污染
生物性 污染
酸 碱 污 染
重 金 属 污 染
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.
触的娱乐用水区；
Ⅴ：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
（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
年度 城市 工业 农业 水库 总量 年增长率 % 1950 60 22.7% 190 1960 80 310 1970 120 510 1900 70 2600 4.0 1975 150 630 2100 110 3000 4.0 1985 250 34.6% 1080 2400 61.5% 170 3900 5 2000 440 1920 3400 240 6000 3
人为污染源
点源 非点源
（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
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
(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
水资源量占%
81% 9.6%
38.4%
（3）水资源年际、年内变化大，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 比值2-4倍 比值3-8倍 汛期水量 占年水量 60-70%
南方
北方
比值2-4倍
比值3-6倍
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。
沉淀和吸附
底质中的自净作用
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。
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）
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
防治水体富营养化的方法 防止方法 对废水作深度处理去除N、P 治理方法 使用化学药剂
排水改道引流
改变水体的水文参数（流速、 含水量、温度等）
打捞藻类
引水（不含营养物） 进行稀释
不用含磷洗涤剂
疏浚底泥 人工曝气
三、 水体自净
（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，
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）
Ⅰ：源头水、国家自然保护区 Ⅱ：集中式生活饮用水水源地一级保 护区、珍贵鱼类保护区; Ⅲ：集中式生活饮用水水源地二级保 护区、一般鱼类保护区; Ⅳ：一般工业用水区、人体非直接接
（三）我国水资源特点及存在的主要问题 1、特点
（1）水资源总量较丰富，但人均和地均拥有量少
河川径流量居 世界第六位
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
（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： 耕地占全国的% 长江、珠江、闽浙、 36% 西南四个流域: 黄河、海河、辽河、 黑龙江四个流域: 45.2% 人口占% 54.4%
（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不平衡
天 然 水 中 的 物 质
溶解物质
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,Al(OH)3 有机胶体：腐殖质胶体
SS≈ 90% BOD5≈ 90%
去除氮和磷及 其他溶解性物质、 杀菌消毒
一级处理
二级处理
（二）污水处理技术概述
污水处理方法
物理法
沉淀
筛滤过滤
化学法
中和
化学沉淀 氧化还原
生物法
好氧法 厌氧法 悬 浮 生 长 生 物 法 自然生物处理 土 地 处 理 系 统
气浮
离心分离
消毒 电解
萃取 膜分离
活 性 污 泥 法
胶体物质
细菌
悬浮物质 藻类及原生动物 泥土、粘土
其它不溶物质
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；
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
一、 水体污染
水体污染和自净
水体污染的概念
（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泊特征比较
贫营养湖 富营养湖
营养物质缺乏
浮游藻类稀少 有根植物稀疏 湖盆通常较深 湖底常为砂石砂砾
重力分离法 （沉淀、上浮） 筛 滤 过 滤
营养物质丰富
浮游藻类较多 有根植物茂盛 湖盆通常较浅 湖底多为淤泥沉积物
水质清澈透亮 湖水温度较低 特征性鱼类：鲑鱼等
水质混浊发暗 湖水温度较高 特征性鱼类：草、鲤、鲢等
湖泊富营养化图片
水 华
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
二、水污染综合防治
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。
三、污水处理的基本方法 （一）城市污水处理的分级
一级处理 二级处理 三级处理
去除沉淀性 物质及油脂等
SS≈ 40% BOD5≈ 30%
去除有机物
生 物 膜 法
生 物 膜 法
稳 定 塘 法
物理法
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。
化学法
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。
生物法
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。
圆明园遗址公园湖水
Βιβλιοθήκη Baidu
红领巾公园
什刹海
什刹海
来水水质较差 水 华 爆 发 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
海洋富营养化图片
赤潮
• 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。
生物学 水质指标
细菌总数 总大肠菌群数 各种病原细菌 病毒
溶解固体
可沉固体 电导率
色度
浑浊度
感官指标
温度
嗅
碱度
硬度
pH值
一般化学性 指标
各种阳 离子
总含盐量
各种阴 离子
重金属
多环芳烃
有毒化学指标
各种农药
第三节
水环境污染及危害
• 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
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，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。
有 机 物 污 染
毒 物 污 染
放 悬 浮 热 射 物 污 性 污 染 污 染 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。