第五章水体污染及其危害.ppt

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1、水体污染及其危害,5.1 水资源 5.2 世界水资源利用情况和我国情况 5.3 水体污染 5.4 水体污染控制,5.1 水资源,水是宝贵的自然资源，是自然界的基本要素，是人类和一切生物赖以生存的物质基础水是可以更新的自然资源，通过循环不断复原 水圈 地球上：海洋，河流，湖泊，冰川的水，地下水，大气水，土壤水和生物水所形成的相互作用，紧密联系，不断交换的体系，即水圈 地球表面不连续的水壳,地球上的水资源,总水量有139亿亿m3 淡水120万亿m3，即总量的万分之一 地球上的各种水量见下表,地球上的各种水量,地球水圈的水循环(万亿m3/a),海洋,大地,蒸腾80,陆地降水112.2,海洋降水45.

2、5,海洋蒸发49.7,大地径流4.7,云,云,4.7,地面蒸发32.2,各种水的循环更替期,水的特殊物性,沸点高 蒸发热最大(所有液体中调节气温)，维持体温 热容量最小的物质之一，阻止大气的温度大幅度变化 冰密度小，浮于水面，否则水生物无法生存 水是最好的熔剂之一。能融解各种物质，使营养在动、植物内输入，洗脏物,水对人类的作用,人的生活、生产生活都离不开水 水: 是人体组成的基础物质，新陈代谢的主要介质，占体重的2/3，没水就没生命 为维持生命，每天每人需22.5升水，卫生40 50升 生产: 吨钢1825m3，一辆汽车46m3，一吨纸130165m3，一吨粘胶656m3水，一吨人造丝2000

3、21000m3 发电: 单机60kw水电站循环用水19453926m3 制药: 一吨维生素E用36万m3,5.2 世界水资源和我国利用情况,这里主要指：从水源取水，用后排回 早期用水：农业、航运、水产养殖、工业、城市用水少 随着工业发展：人口增长，用水量亦在增长70年世界用水 2.72万亿m3，占世界总径流量47万亿m3的5.8 预计2000年6.11万亿m3，占世界总径流量47万亿m3的13%,可见需要量逐年增加,缺水的原因,地球水资源丰富，据估算可供200亿人使用，但目前出现危机，重要原因是： 自然条件影响 淡水在地球上分布不均，受气候影响 城市工业区集中 18001950年150年人口长

4、6倍 水体污染 水浪费和盲目开采造成水源不足 如济南趵突泉，由于盲目开采地下水，水位降0.31m/年，在119个泉眼中，可供观赏的只有29个，有38处无迹可寻,我国水资源,我国河川多,年平均径流量2.6万亿m3，平均径流深276mm 初步估计全国水资源总量约为2.7万亿m3 河川径流量居世界第六，前六位是巴西，苏联，加拿大，美国，印尼，中国 我国人口多，人均水平在世界上最低 人均径流量2760m3/年，是世界平均的1/4 是美国的1/5,是印尼的1/7,是加拿大的1/10 日本的水资源只有中国的1/6, 人均水量是我国的4/3 耕地每亩平均占有径流量，只有1750m3，相当于世界平均的2/3,

5、我国水资源特点(1), 水资源的地区分布与降水分布基本一致 东南多，西北少。由东南沿海向西北内陆递减 分布,很不均匀 全国45的地区 年降雨400mm以下的干旱少 水地区 台湾是我国雨量最多的一个省份，2535mm/年,我国水资源特点(2),水量在时程分配上极不均匀 受季风气候影响，降水、径流量年际变化很大 我国大部分地区： 冬春少雨，多春旱 夏秋多雨，多洪涝,我国水资源特点(3), 水资源开发利用极不平衡 南方多水地区水的利用程度较低 长江16，珠江15，浙闽诸省4，西南诸省1 北方少水地区，地表水开发利用程度都较高：海河67， 辽河68，淮河73，黄河39，内陆河32 地下水开采：北方高于

6、南方 如：海河浅层地下水利用率已达83 黄河浅层地下水利用率已达49,5.3 水体污染,5.3.1水体和水体污染 5.3.2水体的污染源和污染物,5.3.1水体和水体污染,水体：指河、海、湖、地下水的总称。环境学把水中悬浮物、溶解物质、淤泥和水生生物等完整的生态体系当作水体 分类：海洋水体和陆地水体,水污染,水体污染：排入水体的污染物，使其在水中浓度超过本底含量和水体的自净能力，破坏了水体原有用途 水体污染主要研究水污染，淤泥和水生生物体污染,国外水体污染情况,美国 早在二十年代就出现水体污染情况，三十年代 随工业发展日益加重，个别城市建生物滤池为主的二级设备，二战后到五十年代，美国工业发展，

7、生活水平提高，污水工程未跟上，致使环境遭破坏，河、湖水体污染严重，河湖的溶解氧降低，连著名的北美五大湖泊亦不能幸免,日本 六十年代降日本将鹿岛说成是“无公害新型工业区”，但不到四年，因每年排入湖中6万多m3污水，使容积为十亿m3的北浦湖水源污染，含 盐量超过工业标准的15倍。70年代日本调查，全国受害农田中约73的面积是城市污水造成的 近一二十年的治理，水污染基本上得到控制,其他国家 目前不少发展中国家水污染很严重，尤其是流经大城市的河流及沿海城市附近的海域更为突出。如地中海沿岸18个国家，周围120个城市，4400万人，估计有8090的污水排入地中海，年排入： 60吨洗涤剂，90吨农药，10

8、0吨汞 2400吨铬，3800吨铅，21000吨锌 无数润滑油河石油产品,世界卫生组织的报告,平均每天约有25000人由于污水引起疾病或缺水而死亡 水污染使痢疾、霍乱等疾病的部分原因 世界上有几亿人口喝着被污染的水 有1/4的病人是由于水污染引起的,国外城市污水的污染过程,概括为三个时期： 病原污染期 总体污染期 新污染期,病原污染期,此时污染主要是生活污水，水质单纯，传播传染病，18481854年，在伦敦发生两次霍乱大流行，每次死亡1万多人 现今许多发展中国家仍处于这一阶段, 总体污染期,工业发展，人口增加，城市污水所含工业废水比重上升，水中悬浮物生化需氧量越来越高，最后使水体溶解氧耗尽，水

9、生生物灭绝，生态平衡破坏,新污染期,工业的进一步发展，尤其是石油、化工、核能等新型工业的出现，生产中排出的新污染物和毒物不断增加，水质更趋复杂。目前一些发达国家正处于这个时期,我国的水体污染概况,我国淡水资源不丰富，人均为世界的1/4 单位产品耗水量高，97的污水直接排放，水治理又跟不上，水污染较严重。近年对5.3万km河段监测，有43成为鱼虾绝迹的“死水” 。 污染严重的原因： 工业废水排放量太大，为主要的污染源 城市污水绝大部分未经处理就排入江湖河 水资源分布不均匀，北方污染严重 管理不完善，标准、立法不全,治理效果,长江、珠江、黄河、淮河和松花江水系严重污染段的污染有所减轻 渤海、黄海水

10、域治理基本上控制了大面积的石油、重金属污染 辽东湾、莱州湾、胶州湾水质有明显好转 82年，全国已建城市污水处理厂36座，日处理70万吨污水 如：西湖水、苏州市水的水质有所改善 桂林漓江水质基本上得到恢复 但是，目前的处境还很不乐观，任务很重,5.3.2水体污染源和污染物,污水的水质指标 为反映水体被污染程度，要用污水水质指标来衡量，主要有： 悬浮物（悬游物） 污水中呈固体状的不溶解物质,有机物浓度,生物化学需氧量（BOD） 表示水中有机污染物经微生物分解所需的氧量（单位体积污水所消耗的氧量g/l） BOD增加，表示水中需氧有机物越多 化学需氧量（COD） 用化学氧化剂氧化水平有机污染物质所需的

11、氧量 COD上升，有机物增加 氧化剂：重铬酸钾、高锰酸钾 总有机碳：TOC（total orgomic carbon） 总需氧量TOD,PH值,为检验水质的重要标准之一 影响水生物的生长繁殖，对排水管影响 很大 生活污水 PH为7.27.6,污水的细菌污染指标,污水中细菌要数以万计 大部分寄生在丧失生活机能的机体上，这些细菌是无害的，另一部分如霍乱菌、伤害菌、痢疾菌等寄生在有生活机能的有机体上，对人、畜都有害 有两种指标表示水体被细菌污染的程度： 每毫升水中细菌的总数 水中的大肠菌，水中含有大肠菌表明水被污染,水中有毒物质指标,我国已有“地面水中有毒物质的最高容许浓度”标准，在该标准中列出有4

12、0种有毒物质 此外还有：温度、颜色、放射性物质浓度等也是反映水污染情况的指标,水体污染源,点源：指工业、生活污染源，有季节性和随机性，它量大，面广，含污染物多，成分复杂，在水中不易净化，处理也困难 工业污水具有以下特点： a 悬浮物含量多，最高达30000mg/l生活用水200-500mg/l b 需氧量高，有机物一般难降减，毒害微生物 COD为40010000mg/l BOD为2005000mg/l 生活污水 BOD 为200600 mg/l c PH值变化幅度大， d 温度高，引起热污染 e 易燃，含低燃点挥发性液体(汽油,苯,CS2,甲醇,酒精,石蜡) f有害成分多：硫化物、氰化物、汞、

13、镉、镉、砷等,生活污水,主要是洗涤剂，99.9以上是水，19废热固体物，且多无毒,生活污水的特点： a 含氮、磷、硫等 其中有机物重要有：纤维素、尿粉、糖类、脂肪、蛋白质、尿素等 b 合成洗涤剂量大,可能对人体有害 c 含有多种微生物,每毫升水中的细菌可达几百万，病原菌也多,面源,农村污水河灌溉水 污染物主要有：农药和电池 地质溶解和降水对大气的淋洗亦属面源,水体中的重要污染物,对水体污染有较大影响的有如下几种： 需氧污染物,溶解氧DO,是水质的重要参数之一 是水生生物生存的条件 71年统计，水污染死亡7000多万尾，其中2000余万尾因缺氧死去 水体中有机废物与溶解氧的关系如下：,低污染度水

14、体,高污染度水体,高污染度水体,生化需氧量（BOD）,有两种形式：BOD用经t时所消耗的氧量 BOD余经t时后残余的生化需氧量 它们都随时间呈指数变化,BOD余BOD总（1ekt）,BOD用 BOD余ekt,式中：k分解氧化反应的速率常数 目前水标准采用20下分解5天（t5）所需耗用的氧，用BOD5表示 一般生活用水 BOD5200ppm 工业废水 BOD5数千 20时水中溶解氧饱和浓度为9.70ppm,氧重曲线,如右图氧变化曲线中部呈下垂状，即 说明水体对所需氧有机物的自净化过程 废物排入，DO下降，废物减少，再充气过程加快，更多的氧从空气进入水，DO上升与下降速度相等时，曲线不再下降，后随

15、废物浓度下降，DO上升，逐渐恢复，自净化过程结束,植物营养物,主要指氮、磷、钾、硫及其化合物 对农作物生长而言： 植物营养物是宝贵的物质 对水体而言： 过多的植物营养物将恶化水质量，影响人健康，渔业,水中植物营养物正常浓度,地表水中： 氮化合物（NH4+ NO2- NO3-） 磷化合物（H2PO4- HPO4-2等） 它们的浓度不超过百分之几至十几mg/l,植物营养物的主要来源及途径,化肥 73年统计,施入农田施入农田的化肥只有部分被作物吸收，以氮肥为例，未被吸收的超过50，都进入水体 生活污水的粪便（N的主要来源），含磷洗涤剂 雨雪对大气淋洗，对磷石灰、硝石、鸟粪层冲刷,植物营养物污染的危害

16、,水体富营养化(总磷20mg/m3,无机氮300mg/m3) 导致水生生物，主要是各种藻类大量繁殖，它的旺盛生长繁殖造成水中溶解氧的急剧变化，水体严重缺氧 从生态角度看是水体衰老的一种表现 危害：水道堵塞、恶臭、着色、死鱼 人（癌症、生畸胎、影响遗传） 硝酸盐在人体内合成亚硝酸胺,重金属,主要指：汞、镉、铅、铬、砷(类金属)-人称“五毒” 也包括：锌、铜、钴、镍、锡等 金属污染物在水体中不能被微生物降减，只发生迁移、沉淀，生成氢氧化物、磷化物、碳酸盐等而沉淀集在出水口附近的淤泥中 吸附作用：水中胶体吸附重金属离子,重金属污染的特点,只要有微量浓度即可产生毒性效应 一般110mg/l,而汞,镉0

17、.010.001mg/l 通过食物链的生物放大作用 如日本的“骨痛病”即镉积累过多导致 可转化为毒性更强的金属化合物,农药,石油,酚类,来源于冶金、煤气、炼焦、石化、塑料 城市煤气站： 高浓度含挥发酚23003000 mg/l 含不挥发酚7002000mg/l 低浓度含挥发酚4060 mg/l 含不挥发酚1020mg/l 石油加工：含酚低，50 mg/l 危害；呕吐、腹泻、头疼、头晕、精神不安,氰化物,来源:化学、电镀、煤气、炼焦等工业排放 电镀车间废水：含氰2070 mg/l 化肥厂煤气洗气：含氰108 mg/l 剧毒物质：氰化钾(钠)误食0.1g左右立即死亡 水中CN-含量0.30.5 m

18、g/l，鱼死亡 生活饮水中: 氰化物最高允许浓度0.05mg/l 地表水中：氰化物最高允许浓度0.1 mg/l,酸碱及一般无机盐,酸水来源：矿山排水 硫化矿氧化产生,冶金和金属加工酸洗废水 雨水淋洗含SO2的烟气进入水体 碱性废水来源：碱法造纸、人造纤维、制碱、制 革等工业用水 酸碱反应盐,放射性物质,水体在自然状态下有极小量的放射性 放射性物质的来源：核电站、核武器试验、放射性同位素在化学、冶金、医学、农业部门的广泛应用 危害：引起遗传变异、癌症 重要放射性物质是：锶(90)、铯(137)、钌(106),病原微生物,是水体的重要污染物 来源：生活污水、医院废水、制革、屠宰、洗毛、牲畜废水 有

19、三类: 病菌引起疾病的病菌，如大肠杆菌、痢疾 菌、绿脓扦菌 病毒没有细胞结构，有遗传变异、共生、干扰等生命现象的微生物，如麻疹、流感、传染性肝炎等病毒 寄生虫动物寄生物的总称，如疟原虫、血吸虫、蛔虫病 对人的影响：传染病,致癌物,炼焦：芳香烃 印染：芳香胺类，联苯胺，2萘胺 亚硝基化合物向各种胺类，亚硝酸盐转化 DDT,666导致肝癌等,5.4水体污染控制,污染物进入水体：终被水体“同化”，即自净过程 水质恶化，需进行治理 5.4.1控制水体污染的基本途径 5.4.2水污染控制技术,5.4.1控制水体污染的基本途径,控制污染物排放量 合理利用水体的自净能力,控制污染物排放量,减少污染源排放的工

20、业废水量 采用以下三方面的措施： a改革工艺 尽量不用水,少用易污染的原料和生产工艺 如采用：无氰电镀，无水印染等 b重复用水、循环用水一水多用 c回收有用物质使流失在废水中的原料、残 品与水分离,合理利用水体的自净能力,物理净化：由于稀释、扩散、沉淀等作用使污染物浓度降低 有些有毒气体（如H2S）向大气中释放 化学净化：污染物由氧化分解、凝聚等过程而使河水污染物质浓度降低 包括：悬浮物沉淀、污染物被河底淤泥吸附等 生物净化：微生物对有机物的氧化分解作用，使污染物浓度降低 河流水质规划即充分考虑水质自净能力,5.4.2水污染控制技术, 污水处理技术 污水的三级处理,目的：用各种方法将污水中所含

21、的污染物质分离出来转化为无害物质,三类水处理方法（按原理）,物理法 分离废水中呈悬浮状态的污染物 不改变污染物的化学性质 化学法 利用化学反应的作用，去除污染物或改变污 染物的性质 生物法（生化法） 用自然界存在的各种微生物，将污水中有机物 分解和向无机物转化，达到净化的目的,污水处理装置,一般分三级 一级处理 二级处理 三级处理,一级处理,机械处理,一级处理效果,二级处理,一级处理后，再用生化方法除去污水中大量有机污染物的过程,三级处理,深度处理 采用物理、化学方法、以及土地处理系统除去污水中的磷、氮、病原微生物、矿物质和难以降减的有机物等,三级处理流程的净化率和优缺点,复习思考题合作业,1. 水体污染及污水指标 2. 水体有哪些重要污染源和污染物？ 3. 水体净化与控制的主要途径 4. 水体污染控制的主要技术 作业：近几年我国水污染及其治理状况(污水处理厂 ),