水体污染及其危害.ppt
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45.5,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200021000m3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,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,水体和水体污染 水体的污染源和污染物,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，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，100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,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40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、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,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0.010.001mg/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 mg/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),
