環(huán)境概論第八章水資源與水污染防治

1、第八章第八章水資源與水污染防治水資源與水污染防治8.1 水資源與水循環(huán)水資源與水循環(huán)8.2 水體污染水體污染8.3 水體污染的防治水體污染的防治8.2、水體污染、水體污染 一一、水體、天然水質(zhì)和水體污染、水體、天然水質(zhì)和水體污染1 1、 水體污染水體污染 污染物進(jìn)入水體，其含量超過(guò)了水體自身的自然凈化能力，使水體的水質(zhì)和底質(zhì)的物理、化學(xué)組成和生物群落發(fā)生變化，從而降低水體的使用價(jià)值和使用功能的現(xiàn)象。 溶解氣體溶解氣體 主要?dú)怏w：主要?dú)怏w：N2，O2，CO2； 微量氣體：微量氣體：H2，CH4，H2S 主要離子：主要離子：Cl-，SO42-，HCO3-，CO32- Na+，K+； 溶解物質(zhì)溶解物

2、質(zhì)生物生成物：生物生成物：NH4+，NO3-，NO2-，HPO42-天然天然 H2PO4-，PO4，F(xiàn)e+2，F(xiàn)e+3水中水中 微量元素：微量元素：Br-,I-，F(xiàn)-，Ni,Ti,V,Au,Ba,Rn物質(zhì)物質(zhì) 膠體物質(zhì)膠體物質(zhì) 無(wú)機(jī)膠體：無(wú)機(jī)膠體：SiO2，F(xiàn)e(OH)3，Al(OH)3(1-100nm ) 有機(jī)膠體：腐殖質(zhì)膠體有機(jī)膠體：腐殖質(zhì)膠體 細(xì)菌；細(xì)菌；藻類(lèi)及原生動(dòng)物藻類(lèi)及原生動(dòng)物 懸浮物質(zhì)懸浮物質(zhì) 泥土、黏土泥土、黏土 其他不溶解物質(zhì)其他不溶解物質(zhì) 二、水體的污染物、水體的污染物 無(wú)機(jī)無(wú)毒物無(wú)機(jī)無(wú)毒物 顆粒狀無(wú)機(jī)物：泥沙，塵土，渣； 酸、堿、無(wú)機(jī)鹽： pH在6-9； 植物營(yíng)養(yǎng)物：N，

3、P 無(wú)機(jī)物毒物無(wú)機(jī)物毒物非金屬有毒物非金屬有毒物，主要有CN-，As，Se ，F(xiàn)，S 重金屬毒性物重金屬毒性物 如Hg，Cd，Cr，Pb等，在離子狀態(tài)時(shí)毒性最大，人服0.1-10mg即死；0.0001-0.001mg時(shí)嚴(yán)重中毒； 不能被微生物降解； 易被生物聚集，通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體； 易在水體在中遷移，在土中積累，故含重金屬的水不能灌溉； 有機(jī)無(wú)毒物（碳水化合物有機(jī)無(wú)毒物（碳水化合物脂肪，蛋白質(zhì)脂肪，蛋白質(zhì))有機(jī)成分極多，但都有降解時(shí)耗氧的共性，導(dǎo)致水生生物缺氧致死，故用耗氧量表示它們對(duì)水體的污染： 化學(xué)需氧量，化學(xué)需氧量，COD 以氧化劑如高錳酸鉀來(lái)氧化水中有機(jī)污染物時(shí)的耗氧量，mg/l。

4、生物化學(xué)需氧量生物化學(xué)需氧量,BOD 在人工控制的條件下，水樣中的有機(jī)物在微生物的作用下分解，在一定的時(shí)間內(nèi)消耗溶解氧的數(shù)量，mg /l；有機(jī)有毒物有機(jī)有毒物 酚類(lèi)（苯環(huán)帶一個(gè)羥基）酚類(lèi)（苯環(huán)帶一個(gè)羥基）： 溶解于水，毒性大，能使蛋白質(zhì)變質(zhì)和沉淀，當(dāng)水中的濃度達(dá)0.1和0.2mg/l時(shí)，水中魚(yú)的肉有酚味。 有機(jī)農(nóng)藥有機(jī)農(nóng)藥(殺蟲(chóng)劑、除草劑、殺菌劑)目前大部分為有機(jī)磷，有機(jī)硫農(nóng)藥；這些農(nóng)藥水溶性底，脂溶性高，易在人體內(nèi)聚集， 多氯聯(lián)苯多氯聯(lián)苯同類(lèi)有73種劇毒物，最毒為二惡英 多環(huán)芳烴多環(huán)芳烴（多環(huán)結(jié)構(gòu)的C-H化合物）有20多種，其中7-8種有致癌作用。 其他污染物其他污染物 放射性廢物放射性廢物

5、 生物污染物生物污染物 城市生活廢水、醫(yī)院污水、食品廠廢水排人水體，引起病源微生物污染，如各種細(xì)菌，病毒； 感官污染物感官污染物色、嗅、味、泡沫、惡臭 三三、污染物在水中的遷移和轉(zhuǎn)化、污染物在水中的遷移和轉(zhuǎn)化 類(lèi)型類(lèi)型推流遷移推流遷移：污染物在水流的作用下的遷移作用，但僅僅是改變了污染物的位置；分子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)引起的分散作用 分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散湍流擴(kuò)散 彌散作用 橫斷面上的流速不均引起的衰減和轉(zhuǎn)化衰減和轉(zhuǎn)化 污染物在水中的轉(zhuǎn)化污染物在水中的轉(zhuǎn)化 需氧有機(jī)物的轉(zhuǎn)化需氧有機(jī)物的轉(zhuǎn)化 碳水化合物碳水化合物 （各種植物性食物， 如糧食、地瓜、土豆）脂肪脂肪蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)經(jīng)微生物的降解作用，變成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物（

6、二氧化碳和水）和能量，由此消除了污染。 植物營(yíng)養(yǎng)物的轉(zhuǎn)化植物營(yíng)養(yǎng)物的轉(zhuǎn)化 （N，P等）等）來(lái)源：來(lái)源：施肥、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物，禽、畜飼養(yǎng)的廢水，生活污水和工業(yè)廢水等。 含含N有機(jī)物的轉(zhuǎn)化有機(jī)物的轉(zhuǎn)化含N有機(jī)物的元素有N，P，S ，C，H，O；其中包括蛋白質(zhì)，氨基酸，尿素，胺類(lèi)蛋白質(zhì)，氨基酸，尿素，胺類(lèi) 等；無(wú)機(jī)氮有NH3-N，NO2N，NO3N等，一個(gè)10萬(wàn)只雞的養(yǎng)雞場(chǎng)，日產(chǎn)生雞糞5噸；一個(gè)400頭牛的養(yǎng)牛場(chǎng)，日產(chǎn)14噸固體肥料，4.5噸液體肥料；這些都是N，P類(lèi)污染物。含氮、磷的蛋白質(zhì)由多種氨基酸構(gòu)成，*含氮的蛋白質(zhì)降解后生成CO2、H2O和和醛、醇、酮；醛、醇、酮；*含磷的化合物：無(wú)機(jī)磷磷酸

7、鹽有機(jī)磷葡萄糖-6-磷酸2-磷酸-甘油能溶解于水中的磷和Ca、Fe、Al的離子生成難溶性的沉淀物進(jìn)入水中的底泥。 N、P對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的影響對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的影響當(dāng)N、P增加且N/P達(dá)到12-13時(shí)，藻類(lèi)瘋長(zhǎng)，有機(jī)物的蓄積量大大增加，細(xì)菌類(lèi)微生物繁殖迅猛，水體中的含氧量急劇降低。水體污染腐化。此則富富營(yíng)養(yǎng)化營(yíng)養(yǎng)化也。富營(yíng)養(yǎng)化時(shí)水中氧的飽和度為小于水中氧的飽和度為小于10%；貧營(yíng)養(yǎng)化時(shí)貧營(yíng)養(yǎng)化時(shí)大于大于80%。富營(yíng)養(yǎng)化的標(biāo)志富營(yíng)養(yǎng)化的標(biāo)志：湖底為泥；魚(yú)類(lèi)為鯉魚(yú)，湖底為泥；魚(yú)類(lèi)為鯉魚(yú)，鰱魚(yú)，草魚(yú)；水濁溫高。鰱魚(yú)，草魚(yú)；水濁溫高。貧營(yíng)養(yǎng)化的標(biāo)志貧營(yíng)養(yǎng)化的標(biāo)志：湖底為石頭；魚(yú)類(lèi)為鮭魚(yú)；：湖底為石頭；魚(yú)類(lèi)

8、為鮭魚(yú)；水清溫低。水清溫低。 石油類(lèi)污染物的遷移轉(zhuǎn)化石油類(lèi)污染物的遷移轉(zhuǎn)化組成組成：90%是各種烴的復(fù)雜化合物，其元素為C，H，O，S，N；其中C為84-86%；H為12-14%；S、O、N 占1-3%。遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程 重金屬的遷移轉(zhuǎn)化重金屬的遷移轉(zhuǎn)化凡密度大于5000kg/m3、原子序數(shù)大于20的元素叫重金屬；污染環(huán)境的重金屬主要是Hg，Cr,，Cd，Pb,，As；而另一些為微量元素，如Cu，Zn，Co，Ni，F(xiàn)e，Mn，V在人體中不允許超量。 B、重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化（重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化（1） 水解、絡(luò)合、沉淀水解、絡(luò)合、沉淀 機(jī)械遷移機(jī)械遷移 氧化還原作用氧化還原作用

9、 水上部是強(qiáng)烈的氧化環(huán)境；底部是還原環(huán)境；使重金屬產(chǎn)生氧化-還原反應(yīng)。 B、重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化（重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化（2） 膠體化學(xué)效應(yīng)膠體化學(xué)效應(yīng) 無(wú)機(jī)膠體吸附無(wú)機(jī)膠體吸附：石英、黏土微粒，鐵、錳氫氧化物的懸浮物和底泥能產(chǎn)生對(duì)重金屬的吸附。 有機(jī)膠體吸附有機(jī)膠體吸附：腐殖質(zhì)的聱合作用和離子交換作用，無(wú)機(jī)和有機(jī)粒子的聚合體的吸附作用使重金屬轉(zhuǎn)移到懸浮物和底泥中。 8.3、水體的污染及防治、水體的污染及防治1、水體污染源、水體污染源 巖石的風(fēng)化和水解 火山噴發(fā) 天然污染源天然污染源 水流沖蝕地表 大氣的降塵和降水的淋洗 生物在地球化學(xué)循環(huán)中釋放的物質(zhì) 人為污染源人為污染源 點(diǎn)源工業(yè)廢水

10、、生活污水 面源農(nóng)田灌溉水等 2、污水的處理技術(shù)、污水的處理技術(shù) 2001年11月世界最大的污水處理廠商、法國(guó)老板預(yù)測(cè)中國(guó)廢水處理的商機(jī)，4000億元/年 物理法物理法 （對(duì)象為懸浮液） 篩濾法篩濾法 格篩，表面過(guò)濾，深層過(guò)濾 重力沉降法重力沉降法 沉淀池，隔油池，濃縮池 離心法離心法 化學(xué)法化學(xué)法 中和法中和法（除去酸、堿物質(zhì)）標(biāo)準(zhǔn)值為 pH 為為6-9； 化學(xué)沉淀法化學(xué)沉淀法多用于去除廢水中的Hg，Ni，Cr，Pb，Zn 等,有硫化物沉淀法；氫氧化物沉淀法；碳酸鹽沉淀法 氧化還原法氧化還原法氧化劑有空氣、漂白粉、液氯、氯氣等 還原劑有鐵屑、硫酸亞鐵 等 電解法電解法 混凝法混凝法 物理化學(xué)法物理化學(xué)法 氣浮法 吸附法（如活性炭吸附） 離子交換法 萃取法 膜分離法 生物化學(xué)法生物化學(xué)法原理原理：微生物以水中的有機(jī)物為營(yíng)養(yǎng)原料，分解有機(jī)物產(chǎn)生的能量中有一部分形成自身的細(xì)胞質(zhì)，促進(jìn)微生物的繁殖。 好氧生物法好氧生物法 原理原理：有機(jī)物O2 好氧微生物 CO2+H2O+能量 工藝工藝：活性污泥法活性污泥法生活污水重力沉降去除懸浮物曝氣降解去除有機(jī)物沉降分離凈化水生物膜法生物膜法使濾料表面掛上微生物，增加水中有機(jī)物和微生物接觸的機(jī)會(huì)。 厭氧生物分解厭氧生物分解機(jī)理機(jī)理：有機(jī)物產(chǎn)酸菌小分子有機(jī)物（有機(jī)酸和醇類(lèi)）CO2+H2S+NH3 有機(jī)酸甲烷菌 CH4+CO2+能量同時(shí)生