《水体环境》PPT课件.ppt
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1、第三章第三章 水体环境水体环境刘军锋长安大学 地球科学与资源学院第一节第一节 自然界的水资源自然界的水资源一、水圈与水资源一、水圈与水资源1 水圈定义水圈定义2 水水资资源源定定义义:广广义义上上讲讲,指指地地球球水水圈圈中中多多个个环环节节、多多种种形形态态的的水水,即即水水圈圈中中所所有有的的水水体体(包包括括海海洋洋、河河流流、湖湖泊泊、沼沼泽泽、冰冰川川、地地下下水水及及大大气气中中的的水水分分)。但但目目前前人人类类重重点点调调查查、评评价价、开开发发利利用用和和保保护护的的水水资资源源多多指指狭狭义义的的水水资资源源亦亦通通常常所所指指参参与与自自然然界界水水循循环环、通通过过陆陆
2、海海间间水水分分交交换换、陆陆地地上上逐逐年可得到更新的年可得到更新的淡水资源。淡水资源。3、地球上水的分布、地球上水的分布 地球上的水资源总量为 13.6 108Km3,海水占97.3,淡水储量约为400104km3,仅占不足0.3%。二、水资源特性及我国水资源的特点二、水资源特性及我国水资源的特点1水资源特性:水资源特性:2维护生态平衡和环境的基本要素维护生态平衡和环境的基本要素3利用的广泛性和不可代替性利用的广泛性和不可代替性 4经济上的两重性经济上的两重性5补给上的循环性补给上的循环性时空分配上的可变性时空分配上的可变性2 我国水资源的特点我国水资源的特点1)水资源总量多,人均占有量少
3、水资源总量多,人均占有量少 2)地区分配不均,水土资源不平衡地区分配不均,水土资源不平衡 3)年内季节分配不均,年际变化很大年内季节分配不均,年际变化很大 4)部分河流含沙量大部分河流含沙量大第二节第二节 水质污染水质污染 一、天然水水质一、天然水水质 1 天然水的化学成分天然水的化学成分 (1)溶解气体溶解气体 (2)主要离子:主要离子:(3)微量元素:微量元素:Br溴、溴、F、I、Fe、Cu、Ni镍、镍、Ti、Pb、Zn、Mn、V 钒、钒、Ba钡钡 (4)生物生成物:生物生成物:NH4、HPO4、H2PO4、(5)胶体胶体 (6)悬浮物质:硅、铝酸盐颗粒、砂粒、粘土。悬浮物质:硅、铝酸盐颗
4、粒、砂粒、粘土。主要阴离子:主要阴离子:Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-主要阳离子:主要阳离子:K+、Na+、Ca2+、Mg2+二二 水体污染水体污染1水污染定义:水污染定义:2 1984年年颁颁布布的的中中华华人人民民共共和和国国水水污污染染防防治治法法中中说说明明,水水污污染染即即指指“水水体体因因某某种种物物质质的的介介入入而而导导致致其其物物理理、化化学学、生生物物或或者者放放射射性性等等方方面面特特性性的的改改变变,从从而而影影响响水水的的有有效效利利用用,危危害害人人体体健健康康或或破破坏生态环境,造成水质恶化的现象。坏生态环境,造成水质恶化的现象。”2 污染物与污染源污
5、染物与污染源 向水体排放污染物的场所、设备、装置和途径统称水体污向水体排放污染物的场所、设备、装置和途径统称水体污染源。染源。自然污染源自然污染源 人为污染源人为污染源:按人类活动方式:按人类活动方式:工业、农业、生活工业、农业、生活 污染源污染源 按排放污染物空间分布方式,可分为按排放污染物空间分布方式,可分为点源点源 和和非非 点源。点源。3 污染源的特点污染源的特点 工业污染源:工业污染源:SS含量高,含量高,1003000mg/L左右左右 COD可达可达4001000mg/L,BOD可达可达2005000mg/L 酸碱度变化大,酸碱度变化大,pH在在213之间之间 温度高达温度高达40
6、以上可造成热污染以上可造成热污染 易燃,含低沸点的挥发性液体,易酿成水面火灾易燃,含低沸点的挥发性液体,易酿成水面火灾 含多种多样有毒有害成分:酚、氰、油、农药、多环含多种多样有毒有害成分:酚、氰、油、农药、多环芳烃、染料、重金属芳烃、染料、重金属(Hg、Cr、Cd、As等等),放射性等,放射性等 农业污染源:农业污染源:污水面广、分散、难收集、难治理。污水面广、分散、难收集、难治理。有机质、植物营养素、病原微生物、有机质、植物营养素、病原微生物、悬浮物及杂质含量高悬浮物及杂质含量高 含较高的化肥、农药含较高的化肥、农药过量施用农药过量施用农药污染水体污染水体过量施用化过量施用化肥污染水体肥污
7、染水体生活污染源:生活污染源:水质成分有日变化规律,含水质成分有日变化规律,含N、P 高;高;产生恶质、腐臭和阴沟臭,产生恶质、腐臭和阴沟臭,不能直接农灌。不能直接农灌。过量使用洗过量使用洗涤剂涤剂过量使用洗衣粉把剩饭倒入把剩饭倒入下水道下水道河边洗车生活垃圾生活垃圾堆于河边堆于河边4 水体污染物水体污染物 化学污染物:化学污染物:无无机机无无毒毒物物质质:颗颗粒粒物物、矿矿渣渣、粉粉尘尘;酸酸碱碱盐盐类类物物质质;氮氮磷磷 等营养物质;等营养物质;无无机机有有毒毒物物质质:非非重重金金属属:氰氰氟氟硫硫的的化化合合物物;重重金金属属:HgHg、CdCd、CrCr、PbPb、AsAs;有机无毒
8、物质:需氧有机物:蛋白质、氨基酸等;有机无毒物质:需氧有机物:蛋白质、氨基酸等;有有机机有有毒毒物物质质:易易分分解解:酚酚、苯苯、醛醛、有有机机磷磷;难难分分解解:有有机机氯、多环芳烃、多氯联苯;致臭物、致色物等氯、多环芳烃、多氯联苯;致臭物、致色物等 生物污染物:生物污染物:细菌、病毒、原生动物、原生蠕虫细菌、病毒、原生动物、原生蠕虫 放射性物质:放射性物质:天然放射性物质天然放射性物质 人工放射性物质人工放射性物质(4)热污染)热污染三三 水体污染物测定指标水体污染物测定指标1 物理指标物理指标 浊度、透明度、色、味、溴、悬浮物、电导率、硬度浊度、透明度、色、味、溴、悬浮物、电导率、硬度
9、 2 化学指标化学指标 pH值、硬度、有机物、有机毒物、无机毒物等。值、硬度、有机物、有机毒物、无机毒物等。有机物测定指标:有机物测定指标:化学需氧量化学需氧量(COD)(Chemical Oxygen Demand)定定义义:指指用用化化学学氧氧化化剂剂氧氧化化水水中中有有机机污污染染物物时时所所需需的的氧氧量量(mg/L)。生化需氧量生化需氧量(BOD)(Bio-Chemical Oxygen Demand)定定义义:指指在在好好气气条条件件下下,微微生生物物分分解解水水中中有有机机物物质质的的生生物物化化学学过过程程中中所所需需溶溶解解氧氧的的量量,是是反反映映水水体体中中有有机机污污染
10、染程程度度的的综合指标之一。综合指标之一。溶解氧溶解氧(DO)(Dissolved Oxygen)溶解于水中的分子氧,一般以每升所含氧的毫克数表示溶解于水中的分子氧,一般以每升所含氧的毫克数表示(mg/L)。3 微生物学指标微生物学指标 反映水体受生物性污染的过程及饮用水的卫生安全程度,反映水体受生物性污染的过程及饮用水的卫生安全程度,指标包括指标包括:细菌总数细菌总数:100个/ML (饮用水卫生标准)大肠菌群:大肠菌群:3个/L (饮用水卫生标准)2000个/L (地面水标准中类水体标准)四、水体自净四、水体自净 废废水水排排入入水水体体会会造造成成严严重重的的危危害害、但但从从另另一一方
11、方面面看看。水水体体也也有有一一定定的的自自身身净净化化废废水水中中污污染染物物质质的能力。的能力。水体受到废水污染后,逐渐从不洁变清的过程,水体受到废水污染后,逐渐从不洁变清的过程,称为水体自净。称为水体自净。水体自净主要包括以下过程:水体自净主要包括以下过程:稀释沉淀分解氧化病源体的死亡稀释沉淀分解氧化病源体的死亡第三节第三节水体主要污染类型1、水体富营养化、水体富营养化 (1)定义定义 由于氮、磷等植物营养物质含量过多而引起的水质污染现象称为由于氮、磷等植物营养物质含量过多而引起的水质污染现象称为水体富营养化水体富营养化,一般发生在湖泊、江河、海湾等缓流水体中。,一般发生在湖泊、江河、海
12、湾等缓流水体中。(2)类型类型 天然富营养化天然富营养化:湖泊演变的自然过程,湖泊形成的幼年时期,:湖泊演变的自然过程,湖泊形成的幼年时期,均处于贫营养状态,随着时间的推移和环境的变化,逐渐使湖水均处于贫营养状态,随着时间的推移和环境的变化,逐渐使湖水中营养物质的浓度增加,其来源:为天然因素。中营养物质的浓度增加,其来源:为天然因素。a.天然降水天然降水b.地表土壤的侵蚀、淋溶地表土壤的侵蚀、淋溶c.浮游动植物生长、死亡、分解、释放浮游动植物生长、死亡、分解、释放。人人为为富富营营养养化化:由由于于工工农农业业生生产产的的迅迅速速发发展展,使使营营养养物物质质大大量量进进入入湖湖泊泊水水体体,
13、加加速速了了湖湖泊泊演演化化的的过过程程,其其来源来源:a.城市生活污水带来大量城市生活污水带来大量N、P;含磷洗涤剂含磷洗涤剂 b.农村施用的化肥、牲畜粪便,经面源污染而进入。农村施用的化肥、牲畜粪便,经面源污染而进入。天然富营养化与人为富营养化的共同点与不同点天然富营养化与人为富营养化的共同点与不同点共共同同点点:都都是是由由于于水水体体中中N、P富富集集,引引起起水水体体DO下下降降、恶化;恶化;不不同同点点:天天然然富富营营养养化化是是湖湖泊泊水水体体生生长长、发发育育、老老化化、消消亡亡整整个个生生命命史史中中必必须须过过程程,经经历历时时间间漫漫长长,需需以以地地质质年年代代或或世
14、世纪纪来来描描述述,人人为为富富营营养养化化因因人人类类排排放放含含有有N、P的的工工农农业业生生活活污污水水所所致致,演演化化速速度度极极快快,短短时时间间内内可可使湖泊由贫变富。使湖泊由贫变富。(3)特特 征征 浮游生物大量繁殖,水中溶解氧含量降低。浮游生物大量繁殖,水中溶解氧含量降低。水体中藻类的种类减少,个体迅速增加水体中藻类的种类减少,个体迅速增加;因因占占优优势势的的浮浮游游藻藻类类颜颜色色不不同同,水水面面往往往往呈呈现现蓝蓝、红红、棕棕、乳乳白白等等颜颜色色,海海水水中中出出现现叫叫“赤赤湖湖”、淡水中称淡水中称“水华水华”。(4)危危 害害 DO降低,使鱼类难以生存。降低,使
15、鱼类难以生存。藻藻类类种种类类减减少少,危危及及鱼鱼类类生生存存。因因有有些些藻藻类类有有胶质膜,有的甚至有毒,不能成为良好的饵料,。胶质膜,有的甚至有毒,不能成为良好的饵料,。危害水源,硝酸盐、亚硝酸盐对人、畜都有害。危害水源,硝酸盐、亚硝酸盐对人、畜都有害。加快湖泊老化的进程。加快湖泊老化的进程。赤潮赤潮:是水体中某些微小的浮游植物、原生动物或是水体中某些微小的浮游植物、原生动物或细菌,在一定的环境条件下突发性地增殖和聚集,细菌,在一定的环境条件下突发性地增殖和聚集,引起一定范围内一段时间中水体变色现象。通常引起一定范围内一段时间中水体变色现象。通常水体颜色因赤潮生物的数量、种类而呈红、黄
16、、水体颜色因赤潮生物的数量、种类而呈红、黄、绿和褐色等。绿和褐色等。赤潮虽然自古就有,但随着工农业生产的迅速赤潮虽然自古就有,但随着工农业生产的迅速发展,水体污染日益加重,赤潮也日趋严重。发展,水体污染日益加重,赤潮也日趋严重。我国自我国自19331933年首次报道以来,至年首次报道以来,至19941994年共有年共有194194次较大规模的赤潮,次较大规模的赤潮,其中其中6060年代以前只有年代以前只有4 4次次,19901990年后则有年后则有157157起起。赤潮的危害:赤潮的危害:赤潮不仅给海洋环境、海洋渔业和海水养赤潮不仅给海洋环境、海洋渔业和海水养殖业造成严重危害,而且对人类健康甚
17、至生命殖业造成严重危害,而且对人类健康甚至生命都有影响。主要包括两个方面:都有影响。主要包括两个方面:引起海洋异变,局部中断海洋食物链,使海引起海洋异变,局部中断海洋食物链,使海域一度成为死海;域一度成为死海;有些赤潮生物分泌毒素,这些毒素被食物链有些赤潮生物分泌毒素,这些毒素被食物链中的某些生物摄入,如果人类再食用这些生物,中的某些生物摄入,如果人类再食用这些生物,则会导致中毒甚至死亡。则会导致中毒甚至死亡。“水华水华”(water blooms)是淡水中的一种生是淡水中的一种生态现象,是由藻类引起的,如蓝藻(严格意义态现象,是由藻类引起的,如蓝藻(严格意义上应称为蓝细菌)、绿藻、硅藻等,也
18、就是水上应称为蓝细菌)、绿藻、硅藻等,也就是水的富营养化。的富营养化。“水华水华”发生时,水一股呈蓝色发生时,水一股呈蓝色或绿色。或绿色。案例 湖泊污染太湖的富营养化问题太 湖 美 景一、太湖污染状况一、太湖污染状况原因:工业发展原因:工业发展 人口的剧增,未经处理的城市污水人口的剧增,未经处理的城市污水 化肥、农药的大量使用化肥、农药的大量使用 水产养殖规模的不断扩大水产养殖规模的不断扩大 太湖目前最突出的环境问题是太湖目前最突出的环境问题是全湖富营养化全湖富营养化和和局局部水域的有机污染部水域的有机污染问题。太湖大部分水域已丧失了问题。太湖大部分水域已丧失了使用功能,造成太湖流域内既存在资
19、源型缺水,又使用功能,造成太湖流域内既存在资源型缺水,又存在水质型缺水的两重性,水环境形势严峻。存在水质型缺水的两重性,水环境形势严峻。2000年年7月,太湖湖区暴发大面积蓝藻,这是月,太湖湖区暴发大面积蓝藻,这是80年代以来年代以来最为严重的一汰。水样透明度为最为严重的一汰。水样透明度为“零零”。望虞河河面上,。望虞河河面上,犹如铺上了一块宽约数十米的绿地毯:岸边的湖水像浓浓犹如铺上了一块宽约数十米的绿地毯:岸边的湖水像浓浓的绿色油漆。的绿色油漆。二、引发藻类暴发的关键因素引发藻类暴发的关键因素蓝藻蓝藻是太湖水污染的指标性植物。是太湖水污染的指标性植物。湖泊磷、氮等湖泊磷、氮等营养物质超标营
20、养物质超标蓝藻蓝藻暴发暴发消耗DO鱼类等水鱼类等水生动植物生动植物缺氧死亡缺氧死亡湖水湖水发黄发黄发臭发臭生态生态失衡失衡富营养化的特征富营养化的特征“富营养化富营养化”条件下,条件下,氮、磷等营养物质增加氮、磷等营养物质增加,一,一些浮游生物急剧繁殖,水体中的藻类本来以硅藻和些浮游生物急剧繁殖,水体中的藻类本来以硅藻和绿藻为主,绿藻为主,蓝藻的大量出现是富营养化的征兆,蓝藻的大量出现是富营养化的征兆,随随着富营养化的发展,最后变为蓝藻为主。着富营养化的发展,最后变为蓝藻为主。三、三、造成太湖富营养化加剧的主要污染源造成太湖富营养化加剧的主要污染源根据污染源的空间形状不同点源污染点源污染(po
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