《环境与化学》PPT课件.ppt

一、广阔的水圈 海洋面积占地球表面的71，如果将海洋中所有的水均匀地铺盖在地球表面，地球表面就会形成一个厚度3000米的水圈。,第三章 水环境与化学,第一节 概述,太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋彼此相通，可以说是一个很大的大洋，它的总面积是3.6亿平方千米，总容积约为14 亿立方千米。,海洋是地球上淡水供应的源泉，通过水循环把淡水运送到陆地，同时，海洋在传输热量、缓和气候变化方面也起着关键的作用。,它通过海水的流动将热量从热带输送到寒带，保持了地球能量的平衡，所输送的能量很大，比全人类一年内耗用的还多几百倍。地球异常热的时候，海洋把热量储存起来，在地球异常冷的时候，向大气放出热量，抑制气候的恶化。,海洋对于生命具有特别重要的意义。地球上的生命起源于海洋，没有海洋，生命就不可能形成。而且，浩瀚的大海还蕴藏着巨大的能量，如潮汐能、波浪能。另外，海洋还蕴藏着丰富的石油、天燃气等矿产资源，是人类一个巨大的资源宝库。,水圈的基本特征 地球上的水以气态、液态和固态三种形式存在于空中、地表和地下，包括大气水、海水、陆地水（河、湖、沼泽、冰雪、土壤水和地下水），以及生物体内的生物水。这些水不停地运动着和相互联系着，共同构成水圈。,我们通常所说的水圈一般是指地球上被冰雪、液态水和水汽所占据而构成的壳层。水圈的上限可视为对流层顶，下限为深层地下水所及的深度。,在水圈中，水的大部分是以液态和固态的形式在地面上聚集在一起的，构成各种水体，如冰川、海洋、河流、湖泊、水库等等。通常情况下，一个水体就是一个完整的生态系统，包括其中的水、悬浮物、溶解物、底质和水生生物等。此时我们也称其为水环境。,全球水的总储藏量约为13.9亿立方千米，其中97.42%是海水，只有2.58%是淡水，而淡水中的约77%是以极地冰帽和高山积雪和冰川形式存在的。它们在各种存在形态之间和各水体之间不断地转化和循环，形成水的大循环和相对稳定的分配。,水循环与水量平衡 地球上的水圈是一个永不停息的动态系统。在太阳辐射和地球引力的推动下，水在水圈内各组成部分之间不停的运动着，构成全球范围的大循环，并把各种水体连接起来，使得各种水体能够长期存在。,海洋和陆地之间的水交换是这个循环的主线，意义最重大。在太阳能的作用下，海洋表面的水蒸发到大气中形成水汽，水汽随大气环流运动，一部分进入陆地上空，在一定条件下形成雨雪等降水；,大气降水到达地面后转化为地下水、土壤水和地表径流，地下径流和地表径流最终又回到海洋，由此形成淡水的动态循环。这部分水容易被人类社会所利用，具有经济价值，正是我们所说的水资源。,正是这种年复一年、日复一日永不停息的循环，才使得大气圈气象万千，使得地球表面千姿百态，生机盎然。,降水、蒸发和径流是水循环过程的三个最主要环节，这三者构成的水循环途径决定着全球的水量平衡，也决定着一个地区的水资源总量。水量平衡是说，在一个足够长的时期里，全球范围的总蒸发量等于总降水量。,径流是一个地区（流域）的降水量与蒸发量的差值。多年平均的大洋水量平衡方程为：蒸发量=降水量+径流量；多年平均的陆地水量平衡方程是：降水量=径流量+蒸发量。但是，无论是海洋还是陆地，降水量和蒸发量的地理分布都是不均匀的，这种差异最明显的就是不同纬度的差异。,据估计，全球总的循环水量约为4961012立方米/年，不到全球总储水量的万分之四。在这些循环水中，约有22.4%成为陆地降水，这其中的约三分之二又从陆地蒸发掉了。但总算蒸发量小于降水量，这才形成了地面径流。,水是由氢氧二种元素组成的，其中氢和氧的质量比为1：8，水中氢占11.11%，氧占88.89%。由于水分子间还生成较强的氢键，使液态水中有（H2O）2、（H2O）3等缔合水分子。,人类居住的地球表层是地球与外界的能量交换面。这里的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈除参与能量交换外还使自己卷入了运动与变化。,地球表面上的水分又是上述活动中十分积极的一员。这些都使地球表面生机勃勃。,在地表流动的水形成溪流和河流，最终汇入海洋。整个这一历程叫作流路，水流的特性随流路的不同而变化。,二、水在地球上的分布水是地球上分布最广的物质，是人类环境的一个重要组成部分，以气、液、固三种聚集状态存在，地球水的总量约有14亿立方公里，如果全部铺在地球表面上，水层厚度可达到约3000米，海洋中聚集着绝大部分水，占地球总水量的97.2%，它覆盖着地球表面70%以上，,淡水只占总水量的2.53%，在高山和冰冻地区积存着巨量冰雪和冰川，占陆地水总量的四分之三且主要分布在南北两极的冰雪中。,目前人类可以直接利用的只有地下淡水、湖泊淡水和河床水，三者总和约占地球总水量的0.77%，除去不能开采的深层地下水，人类实际能够利用的水只占地球上总水量的0.2%左右。,陆地上到处都分布着江河湖沼，这些地面水总量约为23万立方公里，其中淡水约一半，地下土壤和岩层中含有多层地下水，总量估计有840万立方公里，,在动植物机体中也饱含水份，例如，大多数细胞原生质内含水分约80%，人的体重有65%是水分，黄瓜的重量中水竟占约95%，即使在矿物岩石结构中也包含了相当量的结晶水，由此可见，水在地球上几乎是无所不至，确实是一种分布极广的常见物质，它在整个自然界和人类社会中发挥着不可估量的巨大作用。,地球上水的分布水体类别 体积（万立方公里）占总量 海洋 132000 97.02 河流 0.125 0.0001 淡水河泊 12.5 0.009 咸湖与内海 10.4 0.008 土壤水 6.7 0.005 浅层地下水 4.17 0.0031 深层地下水 4.17 0.0031 冰冠与冰川 2920 2.15 大气水 1.3 0.001 生物体内水 0.6 0.0005 总量约 136000 100,生物水指同一时刻存在的活的各种生物体内的总水量。大气水大约8天更新一次，它是水分循环的一个重要数据。更新期是一个平均概念，具体的每一份水体的更新速度可以或快或慢。,我国水资源总量约为28124亿立方米，其中地下水约8700亿立方米。水资源人约2700立方米，是世界人均占有量的25%，居世界第88位。我国的淡水占全球的8%，人均占有量是世界人均占有是的30%。,我国水的分布极不合理，如占国土面积过半，占全国耕地面积64%的长江以北只占全国18%的水资源，尤其是华北，人均还不到全国平均水平的1/6。,三、水的重要作用地球上有了水，于是便开始有了生命，现代科学证明，人的体重的60%多是水，血液的90%也是水，每人每天至少要有2000毫升的水才能维持生命，人断水7-10天，就将出现死亡，失水15-20%就产生脱水症状，人，自从诞生那天起，便与它结了不解之缘。水在人体内所起的作用可归纳为如下几点：,水能溶解各种各样的电解质，被溶解了的电解质以离子态离解，使生命中的生物化学反应得以正常进行。水是一部分有机物质的溶剂，对人体内的生物反应十分有利。,水的表面张力大，存在于人体各个组织、器官、肌肉毛细管与组织液中以及细胞与细胞之间的微小间隙之内向全身供给营养物质，向血液提供溶解氧，排泄物又借助于水才能运输，作为尿和汗液等排出体外。,人体除由传导、幅射将热量散发外，还通过发汗等产生的气化热，把体内多余的热散出去，以防体温上升。,成年人：体重每一公斤，每天大约需要补充30毫升水。,水不仅是人类生活不可缺少的重要物质，也是影响人体健康的主要因素，它是机体进行各种生理生命活动的重要介质，通过饮水人的机体获得必需的生理微量元素，如铁、锰、铜、锌、碘、氟、钙、镁，排出机体代谢产物CO2、尿素、尿酸。,四、水引起的疾病 符合卫生要求的饮用水能保证人体健康，反之则会给人体带来多种危害，如果饮用水被微生物和物理、化学物质污染，必然要危害饮水人群机体健康，甚至发生中毒或引起疾病。据有关资料报导，由于水引起的疾病有如下几种：,（一）介水传染病一般通过饮用水传播的传染病叫介水传染病，如霍乱、副霍乱、伤寒、副伤寒、细菌性痢疾，病毒性肝炎、小儿麻痹症、肠炎等都可通过饮水进行传播。历史上，国内外很多城市都发生过因饮水被污染而引起霍乱、伤害、肝炎等传染病暴发流行的病例。游泳池水不洁，则可传播红眼病、砂眼、中耳炎和皮肤病等，此例亦不少见。,（二）寄生虫病有些寄生虫病，如血吸虫病、钩端螺旋体病，也可通过水传播。,（三）地方病水中含碘量不足，会引起地方性甲状腺肿和克汀病；含氟量过低，人群龋齿增加；含氟量过高，会发生氟斑牙、氟骨症等地方性氟中毒。,（四）公害病水如受到工业“三废”的污染，就可引起公害病，如日本水俣地方，由于饮水受到了汞的污染，当地人发生非常严重的汞中毒，被称为“水俣病”，日本富山县的居民发生过镉中毒，全身骨骼剧疼，被称为“骨疼病”，这是两起闻名世界的公害事件。另外象砷、铝、铬、氰化物、农药等污染水源，都可能引起人体急、慢性中毒。,（五）其它疾病饮用钙镁含量低的软水，心血管疾病发病率较高；含量高时，可引起暂时性胃肠功能失调节，如消化不良、腹泻。苯（a）芘、铬、镍、亚硝酸盐污染水质严重时，癌症患病率增高。,五、水在经济生活中的作用1、市政设施用水一座城市，特别是现代化城市，不管城市规模大小，如果缺水就很难维持，姑且不论城市居民生活离不开水，工厂生产离不开水，而城市的一些公用设施、消防、绿化、公共场所的清洁卫生，高温季节公路降温、都少不了水，而且还要求提供不受污染的水。在改革开放的今天可以毫不夸张地说：水环境决定投资环境，直接影响城市改革开放的程度。,2、工业用水水在工业上主要用于以下几个方面：（一）冷却用水，冶金、电力、化工等工业的某些机械设备在操作过程中需要大量的水来冷却降温，钢铁厂每炼一吨钢要用200立方米冷却水。,（二）动力用水，许多工厂要用蒸汽供热，蒸汽机车，发电厂的汽轮机需要由蒸汽供给动力，这都要用不少的水。,（三）生产技术用水，化工、轻工等行业在生产过程中需要用水作反应介质，或用来清洗处理产品，一个50万锭的纺织印染厂，每日要用5万立方米以上的水，造纸厂每生产一吨纸大约要用250500立方米以上的水，而生产一吨人造纤维要用1000立方米水。,（四）产品用水，有些工业部门的产品以水为原料，如食品工业的酿酒、制酱油、酿醋等，产品的成份中水占相当的比重。,3、农业与水水利是农业的命脉，农业生产上，特别是在较干旱的地区，需要用大量的水进行灌溉，例如在我国华北地区，灌一亩小麦地用水4050立方米，灌一亩棉花地用水3550立方米，因此即使是一些工业发达的国家，工业用水量很大，但农业用水量仍远远超过工业用水量。此外，林场、牧场、渔场都离不开水。,4、环境与水一个地区无论是山脉、平原、盆地，缺少水整个生态失去平衡，一片葱绿的原野经过一定的历史时期就会变成荒无人烟的沙漠，水还是决定气候的重要因素，而它的流动是改变地球面貌的主要原因。可以说任何一个缺水的环境不可能是好的环境。,六、淡水资源危机 水是世界上最普遍的物质之一，其中只有2是淡水。淡水的87%又被封冻在两极及高山的冰层和冰川中，难以利用。便于人类利用的淡水资源只有21000平方公里左右。这些资源在时空上分布不均，加上人类的不合理利用，使世界上许多地区面临着严重的水资源危机，其主要表现在以下几个方面。,1淡水资源短缺 由于人口增长和经济发展所导致的人均用水量的增加，在过去的三个世纪里，人类提取的淡水资源量增加了35倍，1970年达到了3500平方公里。本世纪的后半叶，淡水提取量每年增加48，其中农业灌溉和工业用水占了增长的主要部分（见表），特别是本世纪70年代“绿色革命”期间，灌溉用水翻了一番。,世界各洲水资源开采量及部门结构（1995）总量 人均占有 年开采量 人均开采量（立方公里）（立方米）（立方公里）（立方米）非洲 3996.0 5488 145.14 199 欧洲 6234.6 8576 455.29 626 北美洲 6443.7 15369 608.44 1451 中美洲 南美洲 9526.0 29788 106.21 332 亚洲*13206.7 3819 1633.85 542 大洋洲 1614.3 56543 16.73 586世界*41022.0 7176 3240.00 645,根据国际经验，每人每年1000立方米可重复使用的淡水资源是一个基本指标，低于这个指标的国家可能会遭受阻碍发展和损害健康的长期性水荒。目前，世界上有20个左右的国家己低于这一指标，大部分位于西亚和非洲。,据有关国际组织预测，生活在缺水国家的人口将从1990年的1.32亿增加到2025年的6.53亿（按照低人口增长预测）和9.04亿（按照高人口增长预测）之间。到2050年，预测生活在缺水国家中的人口将增加到10.6亿和24.3亿之间，约占全球预测人口的13-20。,这尚不包括中国西北部、印度西部和南部、巴基斯坦和墨西哥的大部分地区、美国和南美西海岸这些干旱缺水的地区。因此，全世界实际上受水资源短缺影响的人口比上述预测数字更多一些。,与淡水资源短缺相对应的是水资源的大量浪费。农业消耗了全球用水量的70左右，但农业灌溉用水效率普遍比较低，许多灌溉系统60以上的水在浇灌庄稼前就渗漏和蒸发掉了，并带来土壤盐渍化。,2淡水污染 水污染有三个主要来源，生活废水、工业废水和含有农业污染物的地面径流。另外，固体废物渗漏和大气污染物沉降也造成对水体的交叉污染。水体污染大大减少了淡水的可供量，加剧了淡水资源的短缺。,从世界各国的情况来看，属于经济合作与发展组织（OECD）的发达国家生活和工业污水一般得到了有效控制，但污染物泄漏和污染事故仍有发生，有时造成严重危害，如1986年莱茵河化学品泄漏事故就造成了莱茵河水的长期污染。另外，城市和农村地区的地面径流污染和大气污染物的沉降仍未得到有效解决。,非经济合作与发展组织的工业化国家，包括前苏联和东欧国家及其他工业比较发达的发展中国家，生活、工业和农业污染都相当严重，尤其是工业污染非常突出，使为数不少的工业城市成为环境污染重灾区。,在发展中国家，工业和生活污水排放量不断增长，大多数未经处理就直接排放。化肥和农药需求的日益增长和不合理使用，使农业的地表径流污染也发展成为一个比较严重的问题，成为湖泊等地表水体富营养化的一个重要来源。,据世界银行的报告估计，由于水污染和缺少供水设施，全世界有10亿多人口无法得到安全的饮用水。,3争夺淡水资源 随着对淡水需求量的不断增长，在许多干旱和半干旱地区，淡水成为决定经济发展的重要限制因素，部门之间、地区之间和国家之间争夺淡水资源的情况越来越突出。在水资源比较丰富的地区，不同功能用途之间的矛盾和冲突也越来越显著。,过去，农业部门是用水增长最快的一个部门，灌溉用水往往优先保证。但是，随着工业和城市生活用水的不断增长，在干旱和半干旱地区，已经开始同农业争夺有限的水源。美国西部及一些发展中国家工业和城市较集中的地区，这种矛盾己日趋明显。,地区之间水资源利用上的矛盾往往表现为上下游之间的矛盾，不少地区由于上游用水量增加，来水减少，甚至出现断流，干旱季节得不到稳定供水，以致不得不季节性减少工业生产。世界上许多重要河流往往由两个或多个国家所有。,据估计，全世界有200多条国际河流和湖泊，这些跨界河流的流域面积几乎占全球陆地面积的一半以上，生活在这些流域的人口至少占世界人口的40。因此，全球跨国的水资源管理是国际环境与资源保护的重要领域。在西亚和北非等一些干旱和半干旱地区，水贵如油，各国在跨国河流和地下蓄水层开发利用上的矛盾往往十分尖锐。有时甚至引发军事上的对峙，成为国际冲突的导火索。,七、海洋资源破坏和环境污染 海洋环境和海洋生态系统在维持全球气候稳定和生态平衡方面起着极其重要的作用。海洋生物资源及海洋鱼类是人类食物的一个重要组成部分，据估计，全世界有9.5亿人，大部分在发展中国家，是把鱼作为蛋白质的主要来源。但近几十年来，海洋生物资源过度利用和海洋污染日趋严重，有可能导致全球范围的海洋环境质量和海洋生产力的退化。,1海洋生物资源过度利用 世界渔业生产由海洋捕捞、内陆捕捞和水产养殖（包括淡水和海水养殖）所组成。1993年，在全世界捕获的1.01亿吨鱼中，海洋捕捞占77.7，内陆捕捞占6.8，水产养殖占15.5。在19501990年期间，海洋捕捞量差不多翻了5番，达到8600万吨，但到1993年下降到了8400万吨。,联合国粮农组织1993年估计，2/3以上的海洋鱼类被最大限度或过度捕捞，特别是有数据资料的25的鱼类，由于过度捕捞，已经灭绝或濒临灭绝，另有44的鱼类的捕捞已达到生物极限。从世界各重要捕捞区的情况看，大西洋和太平洋11个重要捕捞区中的6个捕捞区，占所有商业渔业资源的60强，不是已经桔竭，就是捕捞超过了极限。,海洋鱼类过度捕捞不仅使海洋捕捞量陷于停滞，也使捕捞结构发生变化，高价值鱼类减少，处于食物链低层次的低价值鱼类增多。70年代以来，正是这些低价值鱼类维持着渔业生产的增长。,2海洋污染来源 人类活动产生的大部分废物和污染物最终都进入了海洋，海洋污染越来越趋于严重。目前，每年都有数十亿吨的淤泥、污水、工业垃圾和化工废物等直接流入海洋，河流每年也将近百亿吨的淤泥和废物带人沿海水域。海洋污染的主要来源有：城市污水和农业径流、空气污染、船舶、倾倒垃圾等（见图）。,海洋污染的主要来源（1990）,从总体上看，海洋污染主要表现在以下几个方面：（1）世界沿海水域大部分已遭受污染，公海则相对清洁。（2）分布最广、影响最大的污染源是排放的污水和土地开垦及侵蚀的沉积物。,（3）污染和沿海开发对湿地、红树林、珊瑚礁和沙丘的破坏，改变了沿海生境，使动物的栖息地和繁殖地遭到破坏，威胁到许多地区鱼类和其他野生生物。,（4）船舶、钻井平台原油泄漏和农药等有机合成物的倾倒，造成区域性污染。（5）海洋垃圾中的塑料、废弃渔网和石油泄漏形成的焦油团等对海鸟和海洋哺乳动物造成很大危害。,世界各国，主要是欧美等发达国家对排人海洋的部分污水进行了处理，但从全球来看，有大量污水经河流直接排入了海洋，造成世界许多沿海水域，特别是一些封闭和半封闭的海湾和港湾出现富营养化，过量的氮、磷等营养物造成藻类和其他水生植物的迅速生长，有可能发生由有毒藻类构成的赤潮。赤潮往往很快蔓延，造成鱼类死亡，贝类中毒，给沿海养殖业带来毁灭性影响。,什么是赤潮?我们有时候从海面或者湖面上看到红、白、黄、褐色的各种各样的如彩带一般的水草样的东西在飘荡，其实这些所谓的“水草”不是水草，而是一种名字叫做“赤潮”的自然现象，这种东西有时候也做“红潮”、“红祸”。之所以把它叫做赤潮是由于在这些颜色当中，远远望去红色是最显眼的。,那么，赤潮是怎样形成的呢?科学研究，在一定的环境条件下，海水中某些浮游生物、原生动物、细茵大量繁殖、高度密集，引起海水变色。由于引发赤潮的生物种类不同，发生赤潮的海水颜色也不同。,来丝藻是蓝藻的一种，它产生的赤潮至红色；夜光虫引发的赤潮为粉红色或深红色；双鞭毛藻引起的赤潮至绿色或褐色；腰鞭炮毛虫类产生的赤潮至褐色；某些硅藻类引发的赤潮至黄色或红褐色；膝沟藻引起的赤潮，水色没有明显的变化。发生赤潮的海水不仅有粘性，而且有腥臭，俗称“臭水”。这种现象一般发生在近岸海域的晚春至早秋季节。,到底是在什么样的环境条件下才出现这种现象呢?环境保护工作者针对这一现象作了大量的研究，发现这种环境条件是人类造成的：,20世纪60年代以来，城市生活污水和工业废水的大量排入近岸海域，这些废水当中携带着各种有机物和无机盐氮、磷、钾等营养物，造成海水富营养化。,这时候，海洋中的藻类浮游生物犹如得到了美味佳看，贪婪地食用这些营养物质，在摄食的过程中，浮游生物们还需要大量的氧气，但是海水当中的氧气毕竟是非常有限的，于是浮游生物就和其他海洋生物开始争夺氧气，许多海洋生物们因为得不到足够的氧气窒息而死亡。,另外，海洋生物在吸氧的时候可能会吸入这些海藻，最后堵塞鳃而死亡；有些海藻是有毒的，一些鱼贝吃了这些有毒海藻后，往往也会大量死亡；这些鱼贝类又会继续分泌毒素，毒害其他海洋生物最后终于使大片海水发臭变色，形成赤潮灾害。,赤潮的危害造成大量的鱼类等海生生物的死亡，使生物链中断，极大地损害了海洋渔业的发展，更重要的是危及到了人类的健康。有毒藻类分泌的神经毒素如果被脊椎动物吸收富集，就会致死，而且在繁殖或死亡后分泌或分解成毒性物质对脑垂体也会产生毒害作用。,近年来，我国的南海、黄海、东海和渤海地区都出现过大面积的赤潮。难怪人们面对原本蔚蓝的海洋变成一片片红色之后，叹息“红祸”的到来，现在是人类应当反省自己行为的时候了,有些赤潮藻能产生毒素，毒素在贝类和鱼体内累积，人食用时中毒，严重的能导致死亡；还有些赤潮藻对人类不构成威胁，但能产生毒素危害鱼类等海洋生物；另外一些赤潮藻虽然无毒，但能对鱼鳃造成堵塞或机械损伤，还可能由于死亡时大量耗氧而使鱼窒息。,1970年与1990年麻痹性贝毒世界分布对比,世界范围内赤潮发生的区域性分布,藻毒素的种类：藻毒素共分为麻痹性贝毒PSP、腹泻性贝毒DSP、神经性贝毒NSP、记忆缺失性贝毒ASP和西加鱼毒CFP。,如何防止赤潮发生？加强工农业和生活污水的处理，控制海水养殖业中饵料和排泄物造成的自身污染，减轻海水富营养化，并关注船舶压舱水排放和生物引种可能带来的新的赤潮生物。,我国赤潮的高发区：1972年1994年我国有记载的赤潮共发生了256次，每年经济损失约10亿元，赤潮的高发区为：渤海湾、大连湾、长江口、福建沿海、广东和香港海域。,赤潮对海洋环境的破坏 赤潮对水产养殖业的危害，只是人们从经济角度感受到的赤潮对海洋生物产生危害的一个方面，水产养殖的鱼、贝、虾、蟹只是海洋生态系统中的一部分。事实上，每次赤潮的发生，毫无疑问都会程度不同地破坏海洋环境，赤潮对海洋环境破坏主要表现在以下几个方面。,（1）影响水体的酸碱度和光照度。大部分赤潮是由藻类的暴发性增殖或聚集形成，大量的藻类在光合作用过程中，势必消耗水体中大量的CO2，水体中的酸碱度随之发生较大的变化。一般而言，海水中的pH值通常在8.08.2之间，而赤潮时的pH值可达8.5以上，有的pH值甚至可达9.3，,水体酸碱度的变化，必然会影响生活在该水体中各类海洋生物的生理活动，导致生物种群结构的改变。同样地，赤潮区的水面由于漂浮着厚厚一层的赤潮生物，阻挡了阳光到达水体的深度，降低了水体的透明度，导致生长于水体深层的水草、造礁珊瑚及生活于水草中的海洋动物大量死亡，底层生物量锐减。,（2）竞争性消耗水体中的营养物质，并分泌一些抑制其他生物生长的物质，造成水体中生物量增加，但种类数量减少。赤潮期尽管水体生物量很高，但种类少，每次赤潮通常仅为一至两种生物形成，水体中其他种类生物数量很低，这主要是生物间营养竞争及种类间相互排斥的结果。,（3）许多赤潮生物含有毒素，该毒素可使海洋动物生理失调或死亡，许多海鸟、海狮、海鲸均可因赤潮生物毒素的积累和食物链传递作用而中毒死亡。,（4）部分以胶着状群体生活的赤潮藻，可使海洋动物呼吸和滤食活动受损，导致大量的海洋动物机械性窒息死亡。,（5）处在消失期的赤潮大量死亡分解，水体中溶解氧大量被消耗；同时在缺氧条件下，分解的赤潮生物产生大量有害气体，在这种情况下，海洋生态系统有可能受到严重危害。赤潮对海洋生态系统的危害是多方面的。我们时常会看到这种现象，在封闭的富营养化水体，其生态系统十分简单，赤潮发生频繁，水体物种稀少，经常严重缺氧，恶臭难闻。,赤潮对人类健康和生命的威胁 赤潮对人体健康的影响，除了接触而引起皮肤不适，挥发性毒素还能对眼睛和呼吸道产生影响。更主要的是有毒赤潮产生的赤潮生物毒素通过食物链的传递作用，导致人类的中毒甚至死亡。,可含毒素的海洋生物除贝类外，还有虾、蟹、鱼类等海产品。尽管在欧美一些国家沿海经常出现有毒赤潮，赤潮区海产品的毒素含量也很高，但因这些国家有较完善的海产品监测、管理措施，自80年代后发生海产品食物中毒的事件较少。而在亚洲等一些欠发达地区，对赤潮区海产品尚缺乏强有力的监测管理措施，食用贝类而导致中毒的事件时有发生。,中国赤潮和藻毒素发生历史 中国近年沿海危害较严重的赤潮事件及卫星图片,渤海 1998年9月18日-10月15日，5000平方公里，范围遍及辽东湾，渤海湾莱州湾和渤海中部海域，造成经济损失约5亿元。,长江口舟山海域 2000年5月,特大赤潮面积7000多平方公里，原甲藻，见卫星图片，,粤港海域 1998年3-4月,米氏裸甲藻,自香港西贡海面向西从吉澳、贝澳、塔门、深湾、南丫岛到长州等特大面积，造成大量鱼苗及养殖鱼死亡,其中包括名贵鱼种石斑鱼等,共损失达3.5亿元。,赤潮的治理方法 随着赤潮现象在世界范围内的日趋频繁，其危害也日益严重。如何治理赤潮，降低其对海洋环境、水产养殖业及人类健康的危害，已成为人们普遍关注的一个大问题。,到目前为止，国内外提出的赤潮治理方法有多种，但真正能付诸应用的却寥寥无几。这主要是因为要使一种方法得到认可，必须符合“高效、无毒、价廉、易得”的要求，而目前很难找出一种方法完全符合上述要求。但在水产养殖区内发生赤潮的紧急情况下，仍然有一些应急措施可以采用。,对于小型的网箱养殖，可以采用拖曳法来对付赤潮。也就是将养殖网箱从赤潮水体转移至安全水域。这种方法简单易行，但前提条件必须是赤潮仅在局部区域发生，而且在周围容易找到安全的“避难区”。隔离法是另一种比较可行的应急措施。这种方法主要是通过使用一种不渗透的材料将养殖网箱与周围的赤潮水隔离起来以降低赤潮的危害。同时应注意给网箱充气，防止鱼类缺氧。,对于大面积的赤潮治理，现在国际上公认的一种方法是撒播粘土法。粘土是一种天然矿物，具有来源丰富、成本低、无污染的优点。日本和韩国已经在海上尝试使用了这种方法，大大降低了当年因赤潮所引起的渔业经济损失。为了进一步提高粘土的治理效果，现在又研制出了改性粘土。,改性粘土是通过改变粘土颗粒的表面性质而制备的，其治理效果比粘土高几倍甚至几十倍，被认为是一种很有潜力的赤潮治理方法。另外，还有人提出用生物方法治理赤潮，即通过滤食性贝类、浮游动物、藻类、细菌或病毒等捕食或杀死赤潮藻，但目前这种方法还处于实验室研究阶段，进一步的应用还有待于研究。,八、水体污染与自净 水体是指地面水（河流、湖泊、沼泽、水库）、地下水和海洋的总称。在环境科学领域，水体不仅仅就是水，它还包括水中的溶解物、悬浮物、水生生物和底泥，被当作一个完整的生态系统看待。,所谓水体污染就是指进入水体的污染物造成该水体中某些物质（特别是对生物有毒性的或造成水体水质恶化的物质）超过了水体的本底值或水体的自净能力，从而使得该水体部分或全部失去它的功能或用途。,在环境污染的研究中，区分“水”和“水体”两个概念十分重要。例如，重金属污染物易于从水中转移到底泥里，水中的重金属含量一般都不高，若着眼于水，似乎水污染并不严重，但是从整个水体看，污染就可能很严重。可见，水体污染不仅仅是水污染，还包括底泥污染和水生生物污染。,水质指标 从理论上讲，通过化学分析，我们可以确定进入某个水体的污染物是什么和浓度有多少，从而搞清该水体污染的原因和程度。但是，造成水体污染的物质太多了，除了重金属、一些有毒的有机化合物和其他必须单独分析出其浓度的污染物以外，一般不把水中的污染物一一分开测定。,这就需要对水体污染物分类。可以有很多种分类方法，但最有用的是按污染物对水体或水体生态系统的危害特性进行的分类。水体污染物通常分为：耗氧有机物、难降解有机物、植物营养物、无机悬浮物、石油类、重金属、放射性污染物、酸碱盐类、病原体和热污染十个类别。,对应于各类污染物，有许多用来表示水质状况或水污染状况的指标，常用的有：溶解氧（DO）、生化需氧量（BOD）、化学需氧量(COD)、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、悬浮物（SS）、石油类、各种有毒物（包括重金属）、放射性、酸碱度（或pH）、细菌总数、水温等等。,1、浊度：是反映天然水及饮用水的物理性状的一项指标，天然水的浊度是由于水中含有泥沙、粘土、有机物、微生物等微粒悬浮物所致。国标要求3度，特殊情况不超过5度。,2、细菌总数：是指1mL水样在营养琼脂培养基中，于37经24小时培养，所生长的细菌菌落的总数。国标要求100个/mL。所测定的细菌总数增多，说明水被生活废弃物污染，但不能说明污染的来源，因此必须结合总大肠菌群来判断水污染的来源和安全程度。,3、总大肠菌群：在饮用水的微生物安全检测中，普遍采用正常的肠道细菌作为粪便污染指标，而不是直接测定肠道致病菌。总大肠菌群是指一群需氧及兼性厌氧的，在37生长时能使乳糖发酵，在24小时内产酸产气的革兰氏阴性无芽胞杆菌。总大肠菌群含量是指每升水样所含有的总大肠菌群的数目。水样中总大肠菌群的含量，表明水被粪便污染的程度，而且间接表明有肠道致病菌存在的可能性。国标值3个/L。,4、余氯：指水经加氯消毒，接触一定时间后，余留在水中的氯。国标要求：在与水接触30分钟后，余氯应不低于0.3mg/L。集中式给水除出厂水应符合上述要求外，管网末梢水应不低于0.05mg/L。,5、生化需氧量（BOD）生化需氧量（BOD）是指水中所含的有机物被微生物生化降解时所消耗的氧气量，是一种以微生物学原理为基础的测定方法。所有影响微生物降解的因素，如温度、时间等将影响BOD的测定。,最终的BOD是指全部的有机物质经生化降解至简单的最终产物所需的氧量。一般采用20和培养5天的时间作为标准。以BOD表示，通常用毫克/升或ppm作为BOD的量度单位。,6、什么是化学需氧量（COD）化学需氧量（COD），是在一定条件，用一定的强氧化剂处理水样所消耗的氧化剂的量，以氧的mg/L表示，它是指示水体被还原性物质污染的主要指标，还原性物质包括各种有机物、亚硝酸盐、亚铁盐和硫化物等，但水样受有机物污染是极为普遍的，因此化学需氧量可做有机物相对含量的指标之一。,化学需氧量的测定，根据所用氧化剂的不同，分为高锰酸钾法和重铬酸钾法。高锰酸钾法操作简便，所需时间短，在一定程度上可以说明水体受有机物污染的状况，常被用于污染程度较轻的水样，重铬酸钾法对有机物氧化比较完全，适用于各种水样。,水体自净 当污染物进入水体后，经过一系列的物理、化学、生物等方面的作用，污染物的浓度会逐渐降低，经过一段时间后，水体往往能恢复到受污染前的状态。水的这种自我调节、净化的能力，称为水体的自净能力。,影响水体自净过程的因素很多，主要有：河流、湖泊、海洋等水体的地形和水文条件，水中微生物的种类和数量，水温和充氧状况，污染物的性质和浓度等。,水体自净机理包括沉淀、稀释、混合等物理过程，氧化还原、分解化合、吸附凝聚等化学和物理化学过程以及生物化学过程。各种过程同时发生，相互影响，并相互交织进行。,一般说来，物理和生物化学过程在水体自净中占主要地位。然而，水体的自净能力是有限度的，当污染物的数量超过了水体的自净能力时，就会使水体出现危害人体健康或破坏生态环境的现象。,有机污染的水体自净是发生在受到污染的水体中的一个生态学过程，在这个过程中微生物消耗或吸收了水中的污染物，使得水或水体向净化的方向转变。造成这一转变的生物化学过程常被称作生物降解。生物降解是指在微生物作用下，有机化合物转化为低级有机物和简单无机物的过程。,生物降解分为好氧生物降解和厌氧生物降解。前者是指在溶解氧（氧分子）存在的条件下，由好氧微生物完成的生物化学反应；后者是指在氧气不足或无氧气的情况下，由厌氧微生物完成的生物化学反应。有的微生物既能在有氧条件下进行生物化学反应，也能在无氧或缺氧条件下进行生物化学反应，称为兼性微生物。,从反应的结果看，好氧生物降解与厌氧生物降解的区别是，前者的产物是稳定的无机物(CO2、H2O)，后者的产物不完全是上述稳定的无机物，而是还包括甲烷、乙酸等有机物和NH3等氧化不彻底的无机物。,在未受污染的水体中，水中都有一定浓度的溶解氧。但是，当水体受到有机物的污染后，水体中的微生物就会大量繁殖起来。由于好氧微生物比厌氧微生物生长快，所以好氧微生物首先发展壮大。当好氧微生物发展到一定数量，它们消耗水中溶解氧的速率有可能超过空气中的氧气向水中溶解的速率（称为复氧速率）。,一旦如此，水中的溶解氧浓度就开始迅速下降，直到浓度降到接近零，使水体呈现无氧或缺氧状态。在缺氧或无氧状态下，好氧微生物的生长受到抑制，而厌氧微生物则大量繁殖起来，继承了大部分的自净工作。实际上，当一个水体受到较严重的有机污染时，水中的溶解氧是随水的深度变化的，表层水体的溶解氧较高，越往深处溶解氧越低，直至厌氧状态。,因此，好氧微生物集中在水体的上部，阻止了从空气中补充进来的溶解氧向下层的传递，从而维持下层水体的厌氧状态，使得厌氧微生物集中在水体的底部。水体的水流状态和温度、气压高低对水的复氧速率有较大影响，因而在一定程度上决定了水体的溶解氧浓度。当水中的溶解氧低于2mg/l时，一般鱼类的生存就会受到影响，溶解氧再低，鱼类就会大量死亡。,问题：1、什么是水体的富营养化？它是如何产生的？有什么危害？2、水体中的污染物分哪几类？,水体富营养化 富营养化是指的是当湖泊水中的N、P等植物营养物（如氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、尿素、磷酸盐）的浓度超过一定数值时引起的湖泊生态系统的一种恶性循环。,地面天然水体中的总氮和总磷含量一般都较低，因而湖泊生态系统的生产能力被限制在一个较低的水平。,然而，当大量含有氮磷的污水进入一个湖泊时会大大提高湖水中氮和磷的浓度，充足的氮磷供应造成湖泊中的主要生产者藻类的快速生长，藻类的尸体则为湖泊微生物提供了充足的养料，它们也因而大量繁殖并快速消耗水中的溶解氧。由于微生物集中于底泥之中，结果造成水的底层缺氧。,随着这种情况的继续，缺氧层的厚度越来越大，从而把好氧微生物的活动范围更加限制在表层，直到最后，只有水面薄薄的一层还有藻类生长，其他需氧生物统统死亡。,藻类生长进一步限制了阳光的入射深度和氧气补充速度，更加剧了这一过程。最后系统终于崩溃，藻类也由于缺氧而开始大量死亡，形成“赤潮”。水体高营养化发生在江河湖泊，则称为藻花，又称“水华”、“水花”。,这样的生态循环过程是湖泊富营养化的主要标志。造成这种情况的因素，除了植物营养物太多以外，还有湖泊的水力条件水流缓慢，阳光照射造成水温的垂直分布阻碍水的垂直混合等等。,到了富营养化阶段，湖泊就进入了老化阶段，开始走向消亡湖底逐渐升高，以至于变成沼泽，最后变为陆地。水污染对湖泊的危害就在于使水中的植物营养物过快积累起来，使得湖泊提前进入富营养化阶段，加快它的消亡过程。,九、水体中污染物的分类 由于人类活动排放的污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体，使水和水体底泥的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值，这种现象称为水体污染。,作为环境介质的水通常不是纯净的，其中含有各种物理的、化学的和生物的成分。水中各种成分及其含量不同，水的感官性状（色、臭、味、浑浊度等）、物理化学性能（温度、pH 值、电导率、氧化还原电势、放射性等）、化学成分（无机物和有机物）、水中生物组成（种类、数量等）和水体底泥状况也就有差别。,早期的水体污染主要是人口稠密的大城市的生活污水造成的。产业革命以后，工业排放的废水和废物成为水体污染物的主要来源。,随着工业生产的发展，水污染范围不断扩大，污染程度日益严重。20世纪50年代以后，在一些水域和地区，由于水体严重污染而危及人类的生产和生活。,70年代以来，人们采取了一些防治污染措施，部分水体的污染程度虽有所减轻，但全球性的水污染状况还在发展，尤其工业废弃物对水体的污染还具有潜在的危险性。水资源因受到污染而降低或丧失了使用价值，使水资源更加短缺。,按污染物划分的污染类型 水体污染物的分类方法不一。如从卫生学角度，多按化学性污染物、物理性污染物和生物性污染物划分；从化学角度，多按无机有毒物质、无机无毒物质、有机有毒物质、有机无毒物质和病原体等划分。,(一)、无机有毒物 无机有毒物质是最为人们所关注的，根据毒性发作的情况，此类污染物可分为两类，一类是毒性作用快，易为人们所注意。,另一类则是通过食物在人体内逐渐富集，达到一定浓度后才显示症状，不易为人们及时发现，但危害一经形成，则就可能铸成大祸，如日本发生的水俣病和痛痛病。,1、氰化物（CN）氰化物可分为无机氰化物，如HCN、KCN、NaC