水资源与水环境精选PPT.ppt

关于水资源与水环境第1页，讲稿共136张，创作于星期二主要内容主要内容1.1.熟悉水体主要污染物和污染源；熟悉水体主要污染物和污染源；2.2.掌握水体中溶解氧平衡原理；掌握水体中溶解氧平衡原理；3.3.掌握水体富营养化等重要概念；掌握水体富营养化等重要概念；4.4.了解几种主要水体污染物的迁移转化规了解几种主要水体污染物的迁移转化规律及其危害。律及其危害。第2页，讲稿共136张，创作于星期二一、一、水资源分布水资源分布n全球总贮水量估计为全球总贮水量估计为13.913.9亿立方千米亿立方千米n其中淡水总量仅为其中淡水总量仅为0.360.36亿立方干米亿立方干米n除冰川和冰帽外，可利用的淡水总量不足世界总贮水量的除冰川和冰帽外，可利用的淡水总量不足世界总贮水量的1%1%第一节第一节 水环境概论水环境概论section 1 Water environment2.5%易得的江河湖淡水不到总淡水量1%第3页，讲稿共136张，创作于星期二二、二、水循环水循环第4页，讲稿共136张，创作于星期二 地球上每年降水量40万立方千米，占总水量0.03%，约1/4强降落到陆地，其中56%蒸发和蒸腾，34%形成地面径流，10%下渗补给地下水。由自然力促成的水循环称为水的自然循环。自然界中的水在太阳照射和地心引力等作用下不停流动和转化，通过蒸发、降水、径流和渗透等方式循环不止。第5页，讲稿共136张，创作于星期二水的社会循环 由人的因素促成的水循环，称为水的社会循环。人类为了满足生活和生产的需要，不断取用天然水体中的水，经过使用，一部分天然水被消耗，但绝大部分却变成生活污水和生产废水排放，重新进入天然水体。在社会循环中，水质不断发生变化，其污染程度随用水性质、方式而变。第6页，讲稿共136张，创作于星期二地面水降水海洋蒸发地下渗流地面径流蒸发给水工业农业新陈代谢生活和商业产品用水冷却用水灌溉废水收集处理处置地面水地下水回用水水的循环示意图第7页，讲稿共136张，创作于星期二三三 、我国水资源特征与利用的问题、我国水资源特征与利用的问题1 1、水资源：、水资源：广义：地球上各种形态的水。广义：地球上各种形态的水。狭义：可供人们经常取用的水量，在大陆狭义：可供人们经常取用的水量，在大陆上由大气降水补给的各种地表水，浅层地上由大气降水补给的各种地表水，浅层地下水的储量和动态水量组成。下水的储量和动态水量组成。第8页，讲稿共136张，创作于星期二n人均、亩均水量低于世界水平；人均、亩均水量低于世界水平；n分布不均：地区、时间；分布不均：地区、时间；n水量变化大、可利用水少；水量变化大、可利用水少；n水土流失严重，许多河流含沙量大；水土流失严重，许多河流含沙量大；n水资源开发中存在问题：水利对水文的影响、用水水资源开发中存在问题：水利对水文的影响、用水浪费、水污染。浪费、水污染。2 2、主要问题、主要问题第9页，讲稿共136张，创作于星期二n20022002年，七大水系年，七大水系741741个重点监测断面中，个重点监测断面中，29.129.1的断面满足的断面满足类水质要求，类水质要求，30.030.0的断面属的断面属、类水质，类水质，40.940.9的断面属劣的断面属劣类水质。类水质。n其中七大水系干流及主要一级支流的其中七大水系干流及主要一级支流的199199个国控断个国控断面中，面中，类水质断面占类水质断面占46.346.3，、类水质类水质断面占断面占26.126.1，劣，劣类水质断面占类水质断面占27.627.6。各水系。各水系干流水质好于支流水质。干流水质好于支流水质。水环境状况水环境状况 第10页，讲稿共136张，创作于星期二第11页，讲稿共136张，创作于星期二n七大水系污染程度由重到轻依次为：海河、辽河、黄七大水系污染程度由重到轻依次为：海河、辽河、黄河、淮河、松花江、珠江、长江。河、淮河、松花江、珠江、长江。n七大水系主要污染指标是石油类、生化需氧量、七大水系主要污染指标是石油类、生化需氧量、氨氮、高锰酸盐指数、挥发酚和汞等。氨氮、高锰酸盐指数、挥发酚和汞等。n超采地下水的危害：地处渤海之滨的河北沧州市超采地下水的危害：地处渤海之滨的河北沧州市由于过量开采地下水，市中心地面整体沉降以达由于过量开采地下水，市中心地面整体沉降以达1.681.68米，成为我国米，成为我国“成长成长”最快的地下水漏斗群之最快的地下水漏斗群之一。一。第12页，讲稿共136张，创作于星期二n我国华北地区已经形成世界最大的我国华北地区已经形成世界最大的“地地下水漏斗下水漏斗”。n解决调水和水资源短缺问题不单单是工解决调水和水资源短缺问题不单单是工程问题，也是一种哲学、思想和社会经程问题，也是一种哲学、思想和社会经济发展问题。济发展问题。n南水北调不过是一种手段，而建立节水南水北调不过是一种手段，而建立节水型社会才是解决中国水资源短缺难题的型社会才是解决中国水资源短缺难题的关键！关键！第13页，讲稿共136张，创作于星期二图图 黄河边上的贫困小孩黄河边上的贫困小孩 图图 干旱带来的水荒干旱带来的水荒 图图 断流的黄河断流的黄河 第14页，讲稿共136张，创作于星期二第二节第二节 水体与水体污染水体与水体污染section 2 Water and water pollution一、水体一、水体二、水质二、水质三、污染源三、污染源第15页，讲稿共136张，创作于星期二一一 、水体、水体1.1.两种含义：两种含义：n一是指以一是指以相对稳定的陆地为边界的天然水域，相对稳定的陆地为边界的天然水域，包括有一定流速的沟渠、河流和相对静止的塘包括有一定流速的沟渠、河流和相对静止的塘堰、湖泊、沼泽、水库、地下水、海洋。堰、湖泊、沼泽、水库、地下水、海洋。n环境学领域中则把环境学领域中则把水体当作包括水中的悬浮物、水体当作包括水中的悬浮物、溶解物质、底泥相、水生生物等完整单元的生溶解物质、底泥相、水生生物等完整单元的生态系统或完整的综合自然体。态系统或完整的综合自然体。第16页，讲稿共136张，创作于星期二 2 2、水体污染、水体污染 指水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放指水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、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、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、破坏生态环境，造成水质恶化的现象。破坏生态环境，造成水质恶化的现象。第17页，讲稿共136张，创作于星期二1.1.天然水天然水悬浮物质：悬浮物质：细菌、藻类、原生动物、泥沙、粘土细菌、藻类、原生动物、泥沙、粘土胶体物质：胶体物质：溶胶、高分子化合物、其他不溶性物质溶胶、高分子化合物、其他不溶性物质盐类：盐类：CaCa、MgMg、NaNa、FeFe、MnMn气体：气体：O O2 2、COCO2 2、H H2 2S S、N N2 2、其他、其他二二 、水质、水质第18页，讲稿共136张，创作于星期二 物理指标：物理指标：温度、色度、臭味、浑浊度、透明度、总残渣、过滤性残渣、非过滤温度、色度、臭味、浑浊度、透明度、总残渣、过滤性残渣、非过滤性残渣、电导率等。性残渣、电导率等。化学指标：化学指标：pHpH值、矿化度、总硬度、金属离子、酸根离子值、矿化度、总硬度、金属离子、酸根离子 生物指标：生物指标：细菌总数、大肠杆菌。细菌总数、大肠杆菌。天天然然水水 2 2、水质指标水质指标第19页，讲稿共136张，创作于星期二 污染水体污染水体：还有：还有BODBOD、DODO、CODCOD、TOD TOD、TOCTOC 第20页，讲稿共136张，创作于星期二化学耗氧量化学耗氧量(COD)(COD)：又称化学需氧量。在规定条件又称化学需氧量。在规定条件下，使水样中能被氧化的物质氧化所需耗用氧化剂下，使水样中能被氧化的物质氧化所需耗用氧化剂的量，以每升水消耗氧的毫克数表示。其值可粗略的量，以每升水消耗氧的毫克数表示。其值可粗略地表示水中有机物的含量，用以反映水体受有机物地表示水中有机物的含量，用以反映水体受有机物污染的程度。污染的程度。生化需氧量生化需氧量(BOD)(BOD)：指在好气条件下，微生物分解水指在好气条件下，微生物分解水体中有机物质的生物化学过程中所需溶解氧的量，是体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。反映水体中有机污染程度的综合指标之一。第21页，讲稿共136张，创作于星期二n目前国内外普遍采用目前国内外普遍采用2020培养培养5 5天的生物天的生物化学过程需要氧的量为指标化学过程需要氧的量为指标(以以mg/Lmg/L为单为单位位)，记为，记为BODBOD5 5。n生化需氧量包含的内容范围同化学需氧生化需氧量包含的内容范围同化学需氧量一样，是不含氮有机物和含氮有机物量一样，是不含氮有机物和含氮有机物中的碳的氧化部分，也就是有机物的碳中的碳的氧化部分，也就是有机物的碳的生化需氧量。的生化需氧量。第22页，讲稿共136张，创作于星期二总有机碳量总有机碳量(TOC)(TOC)：水中溶解性和悬浮性有机物中存水中溶解性和悬浮性有机物中存在的全部碳量是评价水体需氧有机物的一个综合指在的全部碳量是评价水体需氧有机物的一个综合指标。标。总需氧量总需氧量(TOD)(TOD)：水中有机物中除含有机碳外，尚水中有机物中除含有机碳外，尚含有氢、氮、硫等元素。当有机物全部被氧化时，含有氢、氮、硫等元素。当有机物全部被氧化时，碳被氧化为二氧化碳，而氢、氮、硫则被氧化为碳被氧化为二氧化碳，而氢、氮、硫则被氧化为水、一氧化氮和二氧化硫等。此时氧化所需的氧水、一氧化氮和二氧化硫等。此时氧化所需的氧量称为总需氧量。量称为总需氧量。第23页，讲稿共136张，创作于星期二来来 源源工业废水工业废水生活污水生活污水农业退水农业退水形形 状状点点 源：源：面面 源源三、三、污染源污染源第24页，讲稿共136张，创作于星期二 工业废水工业废水：各种企业在生产过程中排出的废水，包括工各种企业在生产过程中排出的废水，包括工艺过程用水、冷却水、烟气洗涤水、设备、场地清洗水以艺过程用水、冷却水、烟气洗涤水、设备、场地清洗水以及生产废液等。及生产废液等。特点：特点：成分复杂、含量变化大、毒性强、净化处理困难。成分复杂、含量变化大、毒性强、净化处理困难。1 1、工业废水、工业废水第25页，讲稿共136张，创作于星期二2 2、生活污水生活污水 生活污水：生活污水：日常生活中产生的各种污水混合液，包括厨房、日常生活中产生的各种污水混合液，包括厨房、洗涤室、浴室、集体单位公用事业排出的污水。洗涤室、浴室、集体单位公用事业排出的污水。城市污水：城市污水：指排出城市管网的各种污水的总和。指排出城市管网的各种污水的总和。特点：特点：含氮、磷、硫高，成分主要为纤维素、淀粉、糖、蛋白、含氮、磷、硫高，成分主要为纤维素、淀粉、糖、蛋白、脂肪、尿素。脂肪、尿素。第26页，讲稿共136张，创作于星期二3 3、农业退水、农业退水 农业退水：农业退水：农作物栽培、牲畜饲养、食品加工农作物栽培、牲畜饲养、食品加工过程中排出的污水和液态废物。过程中排出的污水和液态废物。特点：特点：含氮、磷高，成分主要为微生物、化肥、含氮、磷高，成分主要为微生物、化肥、农药、不溶解固体和盐分。农药、不溶解固体和盐分。第27页，讲稿共136张，创作于星期二四、水体主要污染物及其危害四、水体主要污染物及其危害第28页，讲稿共136张，创作于星期二（一）（一）物理污染物理污染n颜色：说明污染物的含量。颜色：说明污染物的含量。n浊度：胶体或细小悬浮物。浊度：胶体或细小悬浮物。n温度：地表水一年温度：地表水一年0-350-35，地下水稳定。，地下水稳定。n悬浮物：影响水的透明度悬浮物：影响水的透明度光合作用。光合作用。n放射性：蓄积在人体内造成长期危害。放射性：蓄积在人体内造成长期危害。第29页，讲稿共136张，创作于星期二 热污染的危害：热污染的危害：（来源冷却水）来源冷却水）n水中溶解性气体发生显著变化；水中溶解性气体发生显著变化；n水中化学生化反应速率上升；水中化学生化反应速率上升；n生物种群、群落变化：生物种群、群落变化：2020硅藻；硅藻；3030绿藻；绿藻；3535蓝藻。蓝藻。第30页，讲稿共136张，创作于星期二（二）（二）化学污染化学污染n无机无毒无机无毒n无机有毒无机有毒n有机无毒有机无毒n有机有毒有机有毒第31页，讲稿共136张，创作于星期二1 1、无机无毒、无机无毒无机无毒无机无毒：酸、碱、无机盐类。：酸、碱、无机盐类。危害：危害：n使淡水的矿化度增高，影响用水水质使淡水的矿化度增高，影响用水水质n富营养化富营养化第32页，讲稿共136张，创作于星期二2 2、无机有毒、无机有毒1 1）重金属）重金属：汞、铬、镉、铅、砷汞、铬、镉、铅、砷 危害：富集、危害：富集、致癌致癌2 2）氰化物）氰化物：含含CNCN-的物质，急性中毒死亡的物质，急性中毒死亡3 3）氟化物）氟化物：氟骨症、损害肾脏氟骨症、损害肾脏第33页，讲稿共136张，创作于星期二 有机无毒：有机无毒：主要是需氧有机物主要是需氧有机物n耗氧有机物耗氧有机物是水体中最普遍的一种污染物。生活污水是水体中最普遍的一种污染物。生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪、和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪、木质素等有机物，可在微生物的作用下最终分解为简单木质素等有机物，可在微生物的作用下最终分解为简单的无机化合物。这些化合物在分解过程中的无机化合物。这些化合物在分解过程中需要消耗大量需要消耗大量的氧气的氧气。3 3、有机无毒、有机无毒第34页，讲稿共136张，创作于星期二v 表示耗氧有机物指标表示耗氧有机物指标n生物化学需氧量生物化学需氧量n化学需氧量化学需氧量n总有机碳总有机碳n总需氧量总需氧量n溶解氧溶解氧第35页，讲稿共136张，创作于星期二 1 1）生物化学需氧量，）生物化学需氧量，简称生化需氧量（简称生化需氧量（BODBOD）：）：Biochemical oxygen demandBiochemical oxygen demand，表示在好气条件下，表示在好气条件下，水中的有机污染物经微生物分解所需的氧量水中的有机污染物经微生物分解所需的氧量(单位体单位体积的污水所消耗的氧量毫克升）。积的污水所消耗的氧量毫克升）。第36页，讲稿共136张，创作于星期二 有机物的生物化学作用分为两个阶段完成：有机物的生物化学作用分为两个阶段完成：有机物转化为无机物的二氧化碳、水和氨有机物转化为无机物的二氧化碳、水和氨 氨被转化为亚硝酸盐与硝酸盐；氨被转化为亚硝酸盐与硝酸盐；将所能分解的有机物全部分解往往需要将所能分解的有机物全部分解往往需要2020天天 以上，以上，并与环境温度有关。并与环境温度有关。第37页，讲稿共136张，创作于星期二 2 2）化学需氧量）化学需氧量（CODCOD）：）：Chemical oxygen demandChemical oxygen demand，在规定条件下，使水样中能被氧化的物质氧化所需耗用，在规定条件下，使水样中能被氧化的物质氧化所需耗用化学氧化剂的量。目前常用的氧化剂主要是化学氧化剂的量。目前常用的氧化剂主要是重铬酸钾重铬酸钾或或高高锰酸钾锰酸钾。以高锰酸钾作氧化剂时，测得的值也称耗氧。以高锰酸钾作氧化剂时，测得的值也称耗氧量。量。n与与BODBOD5 5比较比较第38页，讲稿共136张，创作于星期二 3 3）总有机碳）总有机碳（TOCTOC）：）：Total organic carbonTotal organic carbon，水，水中溶解性和悬浮性有机物中存在的全部碳量。中溶解性和悬浮性有机物中存在的全部碳量。4 4）总需氧量）总需氧量（TODTOD）：）：Total oxygen demandTotal oxygen demand，水中，水中有机物除含有机碳外，尚含有氢、氮、硫等元素。当这些有机物除含有机碳外，尚含有氢、氮、硫等元素。当这些元素全部被氧化时所需的氧量。元素全部被氧化时所需的氧量。第39页，讲稿共136张，创作于星期二5 5）溶解氧（）溶解氧（DODO）n溶于水中自由状态氧分子的量。溶于水中自由状态氧分子的量。n水体中的溶解氧的来源水体中的溶解氧的来源 :一是由大气中的氧通过扩散方式补给，这是水中一是由大气中的氧通过扩散方式补给，这是水中溶解氧的主要来源；溶解氧的主要来源；二是水生植物的光合作用也放出氧。二是水生植物的光合作用也放出氧。第40页，讲稿共136张，创作于星期二n水体中溶解氧减少有三个方面：水体中溶解氧减少有三个方面：一是耗氧有机污染物在降解时，耗氧；一是耗氧有机污染物在降解时，耗氧；二是还原性无机物质氧化时耗氧；二是还原性无机物质氧化时耗氧；三是生物呼吸过程吸收氧。三是生物呼吸过程吸收氧。n氧补给氧补给=消耗：消耗：水体中溶解氧处于平衡，属正常状态。水体中溶解氧处于平衡，属正常状态。n氧补给氧补给 消耗：消耗：水体中溶解氧呈饱和状态。水体中溶解氧呈饱和状态。n氧补给氧补给 消耗：消耗：水体缺氧，水质处于恶化状态。水体缺氧，水质处于恶化状态。第41页，讲稿共136张，创作于星期二 有机有毒有机有毒：主要是需氧有机物。主要是需氧有机物。n酚类化合物：酚类化合物：煤气、焦化、石油化工、制药、油漆。煤气、焦化、石油化工、制药、油漆。n有机农药：有机农药：有机磷、有机氯。有机磷、有机氯。n多环芳烃：多环芳烃：由石油、煤、可燃气等不完全燃烧或高温处理条由石油、煤、可燃气等不完全燃烧或高温处理条件下产生。件下产生。n多氯联苯：多氯联苯：电器绝缘和塑料增塑剂。电器绝缘和塑料增塑剂。n洗涤剂：洗涤剂：泡沫、富含磷、表面活性剂。泡沫、富含磷、表面活性剂。4 4、有机有毒、有机有毒第42页，讲稿共136张，创作于星期二（三）生物污染（三）生物污染 生物污染生物污染是指城市生活污水、医院污水或污是指城市生活污水、医院污水或污水处理厂排水排入地表后，引起病源微生物水处理厂排水排入地表后，引起病源微生物污染。污染。第43页，讲稿共136张，创作于星期二第三节第三节 污染物在水体中的扩散污染物在水体中的扩散Section 3 The pollutant in water body diffusion污染物在水体中的运动特征：污染物在水体中的运动特征：n推流迁移推流迁移n分散作用分散作用n污染物的衰减和转化污染物的衰减和转化第44页，讲稿共136张，创作于星期二n污染物进入水体之后，随着水的迁移运污染物进入水体之后，随着水的迁移运动、污染物的分散运动以及污染物质的动、污染物的分散运动以及污染物质的衰减转化运动，使污染物在水体中得到衰减转化运动，使污染物在水体中得到稀释和扩散，从而降低了污染物在水体稀释和扩散，从而降低了污染物在水体中的浓度，它起着一种重要的中的浓度，它起着一种重要的“自净作自净作用用”。第45页，讲稿共136张，创作于星期二1 1、推流迁移、推流迁移n是指污染物在水流作用产生的迁移作用。是指污染物在水流作用产生的迁移作用。n只改变水流中的污染物的位置，并不能只改变水流中的污染物的位置，并不能降低污染物的浓度。降低污染物的浓度。第46页，讲稿共136张，创作于星期二2 2、分散作用、分散作用n污染物在河流水体中的分散作用包括三方污染物在河流水体中的分散作用包括三方面内容：分子扩散、湍流扩散和弥散。面内容：分子扩散、湍流扩散和弥散。n既改变水流中的污染物的位置，也降低了既改变水流中的污染物的位置，也降低了污染物的初始浓度，但总量不变。污染物的初始浓度，但总量不变。第47页，讲稿共136张，创作于星期二3 3、污染物的衰减和转化、污染物的衰减和转化n进入水环境中的污染物可分为两大类：保守物质和进入水环境中的污染物可分为两大类：保守物质和非保守物质。非保守物质。n保守物质保守物质进入水环境以后，随着水流的运动而不断变进入水环境以后，随着水流的运动而不断变换所处的空间位置，还由于分散作用不断向周围扩散换所处的空间位置，还由于分散作用不断向周围扩散而降低其初始浓度，但它不会因此改变总量。重金属，而降低其初始浓度，但它不会因此改变总量。重金属，很多高分子有机化合物都属保守物质。对于那些对于很多高分子有机化合物都属保守物质。对于那些对于生态系统有害，或暂时无害但能在水环境中积累，从生态系统有害，或暂时无害但能在水环境中积累，从长远来看是有害的保守物质，要严格控制排放，因为长远来看是有害的保守物质，要严格控制排放，因为水环境对它们没有净化能力。水环境对它们没有净化能力。第48页，讲稿共136张，创作于星期二n非保守性物质非保守性物质进入水环境以后，除了随着水流流动进入水环境以后，除了随着水流流动而改变位置，并不断扩散而降低浓度外，还因污染而改变位置，并不断扩散而降低浓度外，还因污染物自身的衰减而加速浓度的下降。非保守性物质的物自身的衰减而加速浓度的下降。非保守性物质的衰减有两种方式：衰减有两种方式：一是由其自身的运动变化规律决一是由其自身的运动变化规律决定的；另一种是在水环境因素的作用下，由于化学定的；另一种是在水环境因素的作用下，由于化学的或生物的反应而不断衰减，比如可以生化降解的的或生物的反应而不断衰减，比如可以生化降解的有机物在水体中的微生物作用下的氧化分解过程。有机物在水体中的微生物作用下的氧化分解过程。见见P78P78的图的图3-23-2推流迁移、分散和衰减作用。推流迁移、分散和衰减作用。第49页，讲稿共136张，创作于星期二第四节第四节 污染物在水体中的转化污染物在水体中的转化Section 4 The pollutant in water body transformation主要内容：主要内容：水体中耗氧有机物降解；水体中耗氧有机物降解；需氧污染物分解与溶解氧平衡；需氧污染物分解与溶解氧平衡；水体富营养化过程；水体富营养化过程；重金属在水体中的迁移转化。重金属在水体中的迁移转化。第50页，讲稿共136张，创作于星期二一、水体中耗氧有机物降解一、水体中耗氧有机物降解（一）有机物生物化学分解（一）有机物生物化学分解 1 1、水解反应、水解反应 2 2、氧化反应、氧化反应第51页，讲稿共136张，创作于星期二 1 1、水解反应：、水解反应：是指复杂的有机物分子在是指复杂的有机物分子在水解酶参与下加以水分子分解为较简单水解酶参与下加以水分子分解为较简单化合物的反应。化合物的反应。2 2、氧化反应：、氧化反应：生物氧化主要有两类，脱生物氧化主要有两类，脱氢作用和脱羧作用。氢作用和脱羧作用。第52页，讲稿共136张，创作于星期二（二）代表性耗氧有机物的生物降解（二）代表性耗氧有机物的生物降解n碳水化合物降解碳水化合物降解n脂肪和油脂降解脂肪和油脂降解n含氮有机物降解含氮有机物降解第53页，讲稿共136张，创作于星期二1 1、碳水化合物降解、碳水化合物降解n碳水化合物是由碳水化合物是由C C、H H、O O组成的不含氮的有组成的不含氮的有机物机物C C n n（H H2 2O O）m m表示，分为三类：单糖、二表示，分为三类：单糖、二糖、多糖。糖、多糖。（1 1）碳水化合物）碳水化合物经细菌和微生物经细菌和微生物 水解水解 二二 糖糖水解水解 单糖单糖 C nC n（H2OH2O）m m至少转化为二糖后才能进入至少转化为二糖后才能进入细胞膜内。细胞膜内。第54页，讲稿共136张，创作于星期二（2）单糖单糖 丙酮酸丙酮酸 COCO2 2+H+H2 2O O 如若：丙酮酸如若：丙酮酸 酸、醇、酮（发酵），酸、醇、酮（发酵），此时，会产生大量的有机酸，时常超过水体的此时，会产生大量的有机酸，时常超过水体的缓冲能力，使缓冲能力，使PHPH值下降，甚至会抑制细菌的生值下降，甚至会抑制细菌的生命活动，称为酸性发酵。命活动，称为酸性发酵。单糖转化单糖转化 有有O O2 2或或 无无O O2 2 有有O O2 2 条件条件 酶和细菌酶和细菌 在无在无O O2 2条件下条件下第55页，讲稿共136张，创作于星期二2 2、脂肪和油脂降解、脂肪和油脂降解n它们也是不含氮的有机物。是由脂肪酸它们也是不含氮的有机物。是由脂肪酸和甘油生成的酯类物质，这类物质比碳和甘油生成的酯类物质，这类物质比碳水化合物难于被生物降解，如果有乳化水化合物难于被生物降解，如果有乳化剂将它们分散开，将有利于发生降解。剂将它们分散开，将有利于发生降解。n脂肪脂肪 甘油甘油+脂肪酸脂肪酸n甘油甘油 丙酮酸丙酮酸 水水 解解降解降解有有O O2 2 无无O O2 2 COCO2 2+H+H2 2O O有机酸（发酵）有机酸（发酵）第56页，讲稿共136张，创作于星期二3 3、含氮有机物降解、含氮有机物降解n是指除是指除C C、H H、O O外，还含有外，还含有N N、S S、P P等元等元素的有机化合物，其中包括蛋白质、氨素的有机化合物，其中包括蛋白质、氨基酸以及尿素、脂类、腈类、硝基化合基酸以及尿素、脂类、腈类、硝基化合物等。物等。n含氮有机物的生物降解难于不含氮有机含氮有机物的生物降解难于不含氮有机物，其产物污染性强。物，其产物污染性强。第57页，讲稿共136张，创作于星期二（1 1）蛋白质的降解）蛋白质的降解蛋白质蛋白质 氨基酸氨基酸 丙酮酸丙酮酸水解酶水解酶有有O O2 2 条件条件 有有O O2 2 无无O O2 2 COCO2 2+H+H2 2O O有机酸（发酵）有机酸（发酵）（2 2）尿素（自学）尿素（自学）有机物降解的共同规律有机物降解的共同规律 见书见书P88P88。第58页，讲稿共136张，创作于星期二二、需氧污染物分解与溶解氧平衡二、需氧污染物分解与溶解氧平衡第59页，讲稿共136张，创作于星期二n有机物进入水体有机物进入水体 1 1、生态学效应、生态学效应：使水体中的生物在种类和数量上：使水体中的生物在种类和数量上发生变化。发生变化。如果自养生物生产率用如果自养生物生产率用P P表示，异养生物生产率用表示，异养生物生产率用R R表表示，则加入有机物后，平衡受到破坏，示，则加入有机物后，平衡受到破坏，P P下降，下降，R R上上升。升。生态学效应生态学效应溶解氧效应溶解氧效应第60页，讲稿共136张，创作于星期二 2 2、溶解氧效应、溶解氧效应：水体中溶解的分子态氧在数：水体中溶解的分子态氧在数量上的变化。量上的变化。曝气作用：空气氧溶于水的作用（复氧作用）曝气作用：空气氧溶于水的作用（复氧作用）光合作用：绿色植物光合作用放氧光合作用：绿色植物光合作用放氧在正常情况下，溶解氧达到饱和状态在正常情况下，溶解氧达到饱和状态。氧亏值氧亏值D D（缺氧量）（缺氧量）=饱和溶解氧饱和溶解氧-实际溶解氧实际溶解氧第61页，讲稿共136张，创作于星期二 一条假定的被污染河流中生化需氧量和溶解氧的变化曲线一条假定的被污染河流中生化需氧量和溶解氧的变化曲线 溶解氧溶解氧 耗氧耗氧 复氧复氧 BODBOD 清洁区清洁区 分解区分解区 水质恶化区水质恶化区 恢复区恢复区 清洁区清洁区 ppm2610141821012345678910（日日）116135 154174（公里公里）第62页，讲稿共136张，创作于星期二n横横坐坐标标从从左左至至右右表表示示河河流流的的流流向向和和距距离离（流流经经的的距离以公里计，流经的时间以日计）。距离以公里计，流经的时间以日计）。n纵坐标表示溶解氧和生化需氧量的浓度，单位是纵坐标表示溶解氧和生化需氧量的浓度，单位是ppmppm。n将将污污水水排排入入河河流流处处定定为为基基点点O O，向向上上游游去去的的距距离离取取负负值值，向向下下游游去去的的距距离离取取正正值值。污污水水源源于于四四万万人人口口的的小小城城市市的的下下水水道道。假假定定河河流流的的流流量量是是100m100m3 3/s/s，流流进进河中的污水立即与河水混合，水温是河中的污水立即与河水混合，水温是2525。溶解氧溶解氧 耗氧耗氧 复氧复氧 BOD第63页，讲稿共136张，创作于星期二n由由BODBOD曲线可以看出：在上游未受污染的区域，曲线可以看出：在上游未受污染的区域，BOD BOD 很低，在很低，在0 0点有污水注入后，点有污水注入后，BODBOD急剧上升。由此向下，急剧上升。由此向下，随着分解作用的进行，随着分解作用的进行，BODBOD逐渐降低，慢慢恢复到污逐渐降低，慢慢恢复到污水注入前的水平。水注入前的水平。溶解氧溶解氧 耗氧耗氧 复氧复氧 BOD第64页，讲稿共136张，创作于星期二n由由溶溶解解氧氧曲曲线线可可以以看看出出：溶溶解解氧氧与与BOD BOD 有有非非常常密密切切的的关关系系。在在污污水水未未注注入入前前，河河水水中中溶溶解解氧氧很很高高，污污水水注注入入后后因因分分解解作作用用耗耗氧氧，溶溶解解氧氧从从0 0点点开开始始向向下下游游逐逐渐渐降降低低，从从0 0点点流流下下2.52.5日日，降降至至最最低低点点。以以后后又又回回升升，最最后后恢恢复复到到近近于于污污水水注注入入前前的的状状态态。在在污污染染河河流流中中溶溶解解氧氧曲曲线线呈呈下下垂垂状状，称称为为溶溶解解氧氧下下垂垂曲曲线。线。溶解氧溶解氧 耗氧耗氧 复氧复氧 BOD第65页，讲稿共136张，创作于星期二n根据根据BOD BOD 和和DODO曲线，可以把该河划分为污水注入前的清曲线，可以把该河划分为污水注入前的清洁水区，注入后的分解区、水质恶化区、恢复区和恢复洁水区，注入后的分解区、水质恶化区、恢复区和恢复后的清洁水区。后的清洁水区。n在污染河段两组作用影响着水中溶解氧的含量在污染河段两组作用影响着水中溶解氧的含量:一一组组作作用用使使水水中中溶溶解解氧氧含含量量降降低低，即即有有机机污污染染物物分分解解作作用用耗耗氧氧和和有有机机体体呼呼吸吸作作用用耗耗氧氧，这这一一组组作作用用简称简称耗氧作用耗氧作用；另另一一组组作作用用使使水水中中富富集集氧氧，如如空空气气中中的的氧氧溶溶于于水水，水水生生植植物物的的光光合合作作用用放放出出氧氧等等。空空气气氧氧溶溶于于水水的的作作用用简简称称为为曝气作用（复氧作用）。曝气作用（复氧作用）。溶解氧溶解氧 耗氧耗氧 复氧复氧 BOD第66页，讲稿共136张，创作于星期二清洁区清洁区 分解区分解区 水质恶化区水质恶化区 恢复区恢复区 清清洁区洁区D DO OA AB BCD DP/R=0P/R=0流水时间（流水时间（t t）氧垂曲线氧垂曲线耗氧耗氧溶解氧溶解氧最大缺氧量最大缺氧量D DC C0 DODO（molmol）E E 溶解氧溶解氧 耗氧耗氧 复氧复氧 BOD第67页，讲稿共136张，创作于星期二n清水区：清水区：河流在污水注入前，有机物和河流在污水注入前，有机物和无机营养物质都不多，藻类和细菌的数无机营养物质都不多，藻类和细菌的数量也都不多，藻类数略超过细菌数，量也都不多，藻类数略超过细菌数，P/R=1P/R=1（大约），消耗的溶解氧可及时由（大约），消耗的溶解氧可及时由大气得到补充，溶解氧基本上保持饱和大气得到补充，溶解氧基本上保持饱和状态。原生动物、昆虫、鱼类等有正常状态。原生动物、昆虫、鱼类等有正常的食物链。的食物链。第68页，讲稿共136张，创作于星期二n分解区分解区：污染物注入后，首先是一个短：污染物注入后，首先是一个短促的混合阶段，排入的有机污染废水与促的混合阶段，排入的有机污染废水与河水混合稀释，污水中一些还原性无机河水混合稀释，污水中一些还原性无机物将立即耗氧，使水体溶解氧迅速下降，物将立即耗氧，使水体溶解氧迅速下降，产生所谓直接需氧量产生所谓直接需氧量D D。然后随着细菌。然后随着细菌的生长繁殖，生物化学反应和有机物的的生长繁殖，生物化学反应和有机物的降解逐步展开，氧的消耗迅速增大，大降解逐步展开，氧的消耗迅速增大，大气溶氧不能及时补充，溶解氧含量随时气溶氧不能及时补充，溶解氧含量随时下降，曲线开始下垂。此时，由于日照下降，曲线开始下垂。此时，由于日照和生长条件恶化，水藻类的光合作用进和生长条件恶化，水藻类的光合作用进行困难，所以行困难，所以P P值下降，值下降，第69页，讲稿共136张，创作于星期二n同时，由于细菌的迅速繁殖，同时，由于细菌的迅速繁殖，R R值随之上升，值随之上升，P/RP/R也也迅速下降，水中生物种类和数量同时随之有相应迅速下降，水中生物种类和数量同时随之有相应的变化。这时，在开始阶段，水体中主要进行需的变化。这时，在开始阶段，水体中主要进行需氧分解。但是，随着溶解氧量的下降，在水体底氧分解。但是，随着溶解氧量的下降，在水体底层和中部逐渐转入厌氧分解状态。这种状态逐渐层和中部逐渐转入厌氧分解状态。这种状态逐渐向表层发展，便使整个水体水质恶化，使水体出向表层发展，便使整个水体水质恶化，使水体出现污染的各种现象，现污染的各种现象，R RP P，细菌生长繁殖极为活，细菌生长繁殖极为活跃，有机物的分解达到最高速度，而呼吸耗氧远跃，有机物的分解达到最高速度，而呼吸耗氧远超过大气溶解氧，水体中氧的含量急剧减少，曲超过大气溶解氧，水体中氧的含量急剧减少，曲线明显陡斜，图中线明显陡斜，图中B B点以后区段。点以后区段。第70页，讲稿共136张，创作于星期二n腐化区腐化区：排入有机物增多，水中溶解氧量消耗殆尽，：排入有机物增多，水中溶解氧量消耗殆尽，则水体进入厌氧分解状态，水体污染严重，藻类和绿则水体进入厌氧分解状态，水体污染严重，藻类和绿色植物绝迹，动物则是有少数低级虫类。这时色植物绝迹，动物则是有少数低级虫类。这时P/R=0P/R=0。但是，随着有机物的剧烈分解，其数量逐渐减少，但是，随着有机物的剧烈分解，其数量逐渐减少，由于养料不足，细菌的繁殖缓慢下来，并开始减由于养料不足，细菌的繁殖缓慢下来，并开始减少数量，同时，以厌氧分解为主的反应过程本身少数量，同时，以厌氧分解为主的反应过程本身耗氧也较少，由于养料不足，细菌的繁殖缓慢下耗氧也较少，由于养料不足，细菌的繁殖缓慢下来并开始减少数量，同时，以厌氧分解为主反应来并开始减少数量，同时，以厌氧分解为主反应过程本身耗氧也较少。使水中耗氧速度和溶氧速过程本身耗氧也较少。使水中耗氧速度和溶氧速度达到相当，并且进一步达到耗氧速度低于溶氧度达到相当，并且进一步达到耗氧速度低于溶氧速度，水中溶解氧速度转而上升。此时，氧垂曲速度，水中溶解氧速度转而上升。此时，氧垂曲线出现一个最低点即图中的线出现一个最低点即图中的C C点，有最大缺氧量点，有最大缺氧量D DC C。第71页，讲稿共136张，创作于星期二n由于有机污染物数量的减少，水质污染由于有机污染物数量的减少，水质污染减轻而日照作用加强，水中又开始出现减轻而日照作用加强，水中又开始出现藻类的光合作用，藻类的光合作用，P P值重又增加，在值重又增加，在C C点点附近形成附近形成P/RP/R再次接近于再次接近于1 1的情况。的情况。P P和和R R是在腐化后期条件下达到平衡，水体中是在腐化后期条件下达到平衡，水体中生态学状况完全不同于清水区，水中耗生态学状况完全不同于清水区，水中耗氧速度与溶氧速度达到平衡，但水中溶氧速度与溶氧速度达到平衡，但水中溶解氧远没有达到饱和。解氧远没有达到饱和。第72页，讲稿共136张，创作于星期二n恢复区恢复区：随着有机污染物降解接近于完：随着有机污染物降解接近于完成，溶解氧不断增加，水体厌氧分解状成，溶解氧不断增加，水体厌氧分解状态又向需氧分解状态转化，表层、中层态又向需氧分解状态转化，表层、中层首先恢复为有氧条件，溶解的有机物已首先恢复为有氧条件，溶解的有机物已很少，底层仍继续有有机物降解，很少，底层仍继续有有机物降解，PHPH值值升高，水质改善，细菌减少。而藻类出升高，水质改善，细菌减少。而藻类出现及原生动物、昆虫、鱼类、植物开始现及原生动物、昆虫、鱼类、植物开始生长繁殖，由于光合作用加强，生长繁殖，由于光合作用加强，P/RP/R1 1，溶解氧渐增到接近饱和，溶解氧渐增到接近饱和D D点。点。第73页，讲稿共136张，创作于星期二n后期后期，由于水中存在有机污染