第八章 森林與水質(zhì)

第一頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四第八章森林與水質(zhì)8.1河水的化學(xué)成分及水質(zhì)指標(biāo)8.3森林與水質(zhì)8.2水污染和水體保護(hù)第二頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.1河水的化學(xué)成分及水質(zhì)指標(biāo)

一、溶液與濃度

（一）溶液

一種或幾種物質(zhì)分散成極微小的粒子，均勻地布散在另一種液體中所共同組成的體系稱為溶液。溶液中的溶質(zhì)顆粒粒徑不超過10-7mm；如溶質(zhì)分散，粒徑較粗在10-7～10-5mm范圍內(nèi)即為膠體溶液；當(dāng)溶液中顆粒粒徑大于10-5mm時(shí)，液體呈混濁狀，此時(shí)不再是溶液而是懸浮液了。顆粒再大就成為懸移質(zhì)。第三頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.1河水的化學(xué)成分及水質(zhì)指標(biāo)

一、溶液與濃度

（二）濃度

溶液中溶質(zhì)的含量稱為濃度。常用表示方法：1、濃度：指單位容積溶液中溶質(zhì)的重量。mg/L,g/L2、ppm：百萬分之一濃度，相當(dāng)于mg/L。3、克分子濃度：每升溶液中溶質(zhì)的克分子數(shù)，相當(dāng)于mg/L。第四頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.1河水的化學(xué)成分及水質(zhì)指標(biāo)

二、環(huán)境因素對(duì)天然水化學(xué)成分的影響

（一）地質(zhì)因素一個(gè)地區(qū)地層的巖性基本決定了地下水化學(xué)成分的特點(diǎn)，也影響著補(bǔ)給河流和湖泊的水化學(xué)成分被淋溶出來的元素多以液態(tài)水溶液形式進(jìn)行遷移，其遷移強(qiáng)度可用水遷移系數(shù)Kcx表示。水遷移系數(shù)是指某一化學(xué)元素在天然水礦物質(zhì)總量中的百分含量與水流通過的巖石、風(fēng)化殼或土壤中該元素的平均含量之比。水遷移系數(shù)越大，元素的遷移能力越強(qiáng)。

式中，Kcx-x元素的水遷移系數(shù)；Mex－x元素在河流中的含量；第五頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.1河水的化學(xué)成分及水質(zhì)指標(biāo)

二、環(huán)境因素對(duì)天然水化學(xué)成分的影響

（一）地質(zhì)因素

一個(gè)地區(qū)地層的巖性基本決定了地下水化學(xué)成分的特點(diǎn)，也影響著補(bǔ)給河流和湖泊的水化學(xué)成分

水遷移系數(shù)是指某一化學(xué)元素在天然水礦物質(zhì)總量中的百分含量與水流通過的巖石、風(fēng)化殼或土壤中該元素的平均含量之比。水遷移系數(shù)越大，元素的遷移能力越強(qiáng)。式中，Kcx-x元素的水遷移系數(shù)；Mex-x元素在河流中的含量；Mtx-x元素在河流流經(jīng)區(qū)域巖石中的平均含量；

第六頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.1河水的化學(xué)成分及水質(zhì)指標(biāo)

二、環(huán)境因素對(duì)天然水化學(xué)成分的影響

（一）地質(zhì)因素

元素的序列遷移元素的成分遷移值的順序指標(biāo)強(qiáng)烈淋出的Cl、Br、I、Sn×102易淋出的Ca、Na、Mg、Kn×10活動(dòng)的SiO2、P、Mnn×10-1弱移動(dòng)的Fe、Al、Tin×10-2實(shí)際上不移動(dòng)的SiO2(石英)n×10-∞風(fēng)化殼中元素的遷移序列第七頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.1河水的化學(xué)成分及水質(zhì)指標(biāo)

二、環(huán)境因素對(duì)天然水化學(xué)成分的影響

（二）氣候因素

干旱地區(qū)，植被稀少，風(fēng)把風(fēng)化殼和土壤中易溶鹽類以塵埃形式帶進(jìn)大氣，使得降水的礦化度也較高。

近海地區(qū)大氣中的Na和Cl離子占優(yōu)勢(shì)，也有部分S，造成降水礦化度高或以酸的形式降落。不同地理環(huán)境，大氣含鹽性質(zhì)和含鹽量不同，對(duì)天然水化學(xué)成分的影響也不同。第八頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.1河水的化學(xué)成分及水質(zhì)指標(biāo)

二、環(huán)境因素對(duì)天然水化學(xué)成分的影響

（三）人類活動(dòng)因素

人類活動(dòng)常使天然水中化學(xué)成分發(fā)生改變，造成直接或間接的水污染。農(nóng)田灌溉排水、工業(yè)污水排放造成直接污染，而大氣污染、土壤污染則造成間接水污染。黃河蘭州段第九頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.1河水的化學(xué)成分及水質(zhì)指標(biāo)

三、河水的化學(xué)成分及其動(dòng)態(tài)（一）河水化學(xué)成分的基本特點(diǎn)

河水的化學(xué)成分由于地表徑流形成地區(qū)及水體所處地理位置、地質(zhì)構(gòu)造、巖性、地形及水文氣象要素的不同而表現(xiàn)不同。

1、河水的水化學(xué)屬性幾乎完全取決于補(bǔ)給水源的性質(zhì)及比例。河水的礦化度普遍低，一般河水礦化度小于1克/升，平均只有0.15—0.35克/升。在各種補(bǔ)給水源中，地下水的礦化度比較高，而且變化大；冰雪融水的礦化度最低，由雨水直接形成的地表徑流礦化度也很小。

第十頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.1河水的化學(xué)成分及水質(zhì)指標(biāo)三、河水的化學(xué)成分及其動(dòng)態(tài)（一）河水化學(xué)成分的基本特點(diǎn)

3.河水化學(xué)組成的空間分布有差異性。不同河流甚至同一河流的不同河段水化學(xué)特征的不均一性明顯。離河源越遠(yuǎn)，河水的礦化度越大，同時(shí)鈉和氯的比重也增大，重碳酸鹽所占比重減小。

4.河水的化學(xué)成分具有季節(jié)性。河水補(bǔ)給來源隨季節(jié)變化明顯，因而水化學(xué)組成也隨季節(jié)變化。2.河水中各種離子的含量差異很大

第十一頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.1河水的化學(xué)成分及水質(zhì)指標(biāo)三、河水的化學(xué)成分及其動(dòng)態(tài)（二）我國河流的化學(xué)成分從東南沿海濕潤地區(qū)向西北內(nèi)陸干旱地區(qū)，各地河水礦化度差異很大，具有逐漸增加的趨勢(shì)。東南沿海多在50mg/L以下，秦嶺－淮河一線以北，礦化度變化較大，多在200－300mg/L。華北平原多在400－500mg/L，濱海地區(qū)多在500－1000mg/L；黃土高原南部為300－400mg/L，西北部500-1000mg/L,西北高山地區(qū)一般在200mg/L。第十二頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.1河水的化學(xué)成分及水質(zhì)指標(biāo)四、水質(zhì)指標(biāo)（一）概念水體質(zhì)量的簡稱，指水體的物理、化學(xué)和生物特性、組成狀況及其動(dòng)態(tài)特征。（二）常用指標(biāo)1、物理性質(zhì)2、酸度3、堿度4、pH值5、硬度6、溶解氧DO7、耗氧量COD8、生物需氧量BOD9、氯化物10、氨氮11、酚氰化物12、鉻、砷等第十三頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四第八章森林與水質(zhì)8.1河水的化學(xué)成分及水質(zhì)指標(biāo)8.3森林與水質(zhì)8.2水污染和水體保護(hù)第十四頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.2水污染與水體保護(hù)一．污染源和污染過程

（一）概念

水污染指水體因某種物質(zhì)的介入，而導(dǎo)致其化學(xué)、物理、生物或者放射性等方面特征的改變，從而影響水的有效利用，危害人體健康或者破壞生態(tài)環(huán)境，造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象稱為水污染。（中華人民共和國水污染防治法）

水污染是指進(jìn)入水體中的污染物含量超過了水體的自凈能力，使水質(zhì)變壞造成危害的現(xiàn)象。第十五頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.2水污染與水體保護(hù)一．污染源和污染過程

（二）水質(zhì)污染形成的原因和污染源

形成水質(zhì)污染的原因有兩類：一類是自然污染；另一類是人為污染。當(dāng)前對(duì)水體危害較大的是人為污染。水污染可根據(jù)污染雜質(zhì)的不同而主要分為化學(xué)性污染、物理性污染和生物性污染三大類。

污染源主要有：（1）未經(jīng)處理的工業(yè)廢水和排水污染；（2）未經(jīng)處理的生活污水污染；（3）大量使用化肥、農(nóng)藥、除草劑的農(nóng)田回流水污染；（4）廢氣、固體廢棄物和生活垃圾；（5）水土流失；（6）礦山污水。

第十六頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.2水污染與水體保護(hù)一．污染源和污染過程

（三）水質(zhì)污染過程

1、蓄積、濃縮與富集

2、水作為運(yùn)送系統(tǒng)的循環(huán)地表徑流農(nóng)業(yè)工礦徑流城市地下徑流工農(nóng)業(yè)及生活用水降水河流、湖泊、水庫等地表水體地下水體海洋排水入海第十七頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.2水污染與水體保護(hù)一．污染源和污染過程

（四）污染源評(píng)價(jià)

點(diǎn)源污染指有固定排放點(diǎn)的污染源，包括工廠、企業(yè)等的排污。面源污染則為沒有固定排放點(diǎn)的污染源，包括城市、農(nóng)田、林牧礦區(qū)等的排污，經(jīng)過地面徑流和灌溉回歸水進(jìn)入水體。第十八頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.2水污染與水體保護(hù)一．污染源和污染過程

（四）污染源評(píng)價(jià)

污染源評(píng)價(jià)方法：①計(jì)算等標(biāo)污染指數(shù)，也稱超標(biāo)倍數(shù)，即某種污染物的濃度與污染源排放標(biāo)準(zhǔn)的比值。②計(jì)算等標(biāo)污染負(fù)荷，即等標(biāo)污染指數(shù)與介質(zhì)（載體，如污水、廢氣）排放量的乘積。反映污染物總量排放指標(biāo)。③計(jì)算污染物或污染源的污染負(fù)荷比，即某個(gè)污染源或某種污染物在總體中的分?jǐn)?shù)。④按污染負(fù)荷比的大小對(duì)污染源和污染物排序。位于前面的為主要污染源或主要污染物。第十九頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.2水污染與水體保護(hù)二．水體自凈作用

（一）水體自凈作用的概念

在水體的環(huán)境容量范圍內(nèi)，經(jīng)過水體的物理、化學(xué)和生物作用，使受污染的水體隨時(shí)間和空間變化而自然降低，逐漸凈化復(fù)原的過程。

水體自凈可以發(fā)生在水中，如污染物在水中的稀釋、擴(kuò)散和水中生物化學(xué)分解等；可以發(fā)生在水與大氣界面，如酚的揮發(fā)；也可以發(fā)生在水與水底間的界面，如水中污染物的沉淀、底泥吸附和底質(zhì)中污染物分解等第二十頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.2水污染與水體保護(hù)二．水體自凈作用

（一）水體自凈作用的概念

水體的自凈作用的各個(gè)過程（物理過程、化學(xué)和物化過程及生物化學(xué)過程）常常是同時(shí)同地產(chǎn)生，相互影響，其中常以生物自凈過程為主，生物體在水體自凈作用中是最活躍、最積極的因素。例如：河流對(duì)污染物的凈化過程大致如下：當(dāng)污染物質(zhì)排入河流后，首先被流水混合、稀釋擴(kuò)散，比水重的粒子即沉降堆集在河床上；接著可氧化的物質(zhì)被水中的氧所氧化；有機(jī)物質(zhì)通過水中微生物的作用進(jìn)行生物化學(xué)的氧化分解還原成無機(jī)物質(zhì)；與此同時(shí)，河流表面又不斷地從大氣獲得氧氣，補(bǔ)充水中被消耗掉的溶解氧；陽光可以殺死病原微生物。第二十一頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.2水污染與水體保護(hù)二．水體自凈作用

（二）水體自凈作用的類型（1）物理凈化，指污染物質(zhì)由于稀釋、擴(kuò)散、揮發(fā)、混合和沉淀等過程而降低濃度。稀釋和混合作用是水環(huán)境中極普遍的現(xiàn)象，又是比較復(fù)雜的一項(xiàng)過程，它在水體自凈中起著重要的作用。

（2）化學(xué)凈化。污染物質(zhì)通過氧化還原、酸堿反應(yīng)、分解化合、吸附凝聚等反應(yīng)使其濃度降低。

（3）生物凈化。污染物質(zhì)中的有機(jī)物，由于水體中生物活動(dòng)尤其是微生物的代謝活動(dòng)而被分解、氧化并轉(zhuǎn)化為無害、穩(wěn)定的無機(jī)物，從而使?jié)舛冉档?，又稱生物化學(xué)凈化。第二十二頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.2水污染與水體保護(hù)二．水體自凈作用

（三）水體自凈作用的影響因素各種水污染物本身具有的理化性質(zhì)直接影響水體自凈，有的物質(zhì)如有機(jī)氯農(nóng)藥及合成洗滌劑等穩(wěn)定性高而需十年以上的時(shí)間才能分解，它們隨地球的水循環(huán)不斷積累蔓延至全球。水體自凈過程是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，與污染物的性質(zhì)和濃度、水體的水情動(dòng)態(tài)、水生生物活動(dòng)及各種環(huán)境因素有關(guān)。第二十三頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.2水污染與水體保護(hù)二．水體自凈作用

（三）水體自凈作用的影響因素湖泊、水庫的水體深度大，沉淀自凈作用效果較好，水體中的濕度分層和融水現(xiàn)象利于凈化。不同水體由于條件不同而有不同的自凈作用。地下水的自凈作用發(fā)生于地下水層內(nèi)，通過土壤孔隙的過濾、吸附、交換作用及土壤表層微生物的分解作用而發(fā)揮功能。因此，一些易分解的污染物在進(jìn)入地下水后長期不能消除，并且影響范圍巨大。河流流動(dòng)性好，可利用稀釋混合，海洋是承接大部分陸地水污染的場(chǎng)所，它龐大的水量、獨(dú)特的理化性質(zhì)和海流對(duì)污染物凈化有特殊作用。第二十四頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.2水污染與水體保護(hù)三．水體保護(hù)

（一）水質(zhì)監(jiān)測(cè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)是水體保護(hù)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，監(jiān)測(cè)范圍包括未被污染和已受污染的天然水（江、河、湖、海和地下水）及各種各樣的工業(yè)排水等。主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目可分為兩大類：一類是反映水質(zhì)狀況的綜合指標(biāo)，如溫度、色度、濁度、總硬度、電導(dǎo)率、懸浮物、pH值、溶解氧、化學(xué)需氧量和生物需氧量等；另一類是一些有毒物質(zhì)，如酚、氰、砷、鉛、鉻、鎘、汞、氨氮和有機(jī)農(nóng)藥等。

水質(zhì)監(jiān)測(cè)是監(jiān)視和測(cè)定水體中污染物的種類、各類污染物的濃度及變化趨勢(shì)，評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況的過程。

第二十五頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.2水污染與水體保護(hù)三．水體保護(hù)

（二）水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是為保證水源能長期滿足需求而定的各種水質(zhì)成分的濃度范圍，只要在規(guī)定濃度范圍內(nèi)即有安全保證。我國制定有飲用水、地面水、地下水、漁業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水等標(biāo)準(zhǔn)，也有相應(yīng)的水系監(jiān)測(cè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)將水質(zhì)分為五類。第二十六頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.2水污染與水體保護(hù)三．水體保護(hù)

（三）水質(zhì)評(píng)價(jià)水質(zhì)評(píng)價(jià)是按照評(píng)價(jià)目標(biāo)，選擇相應(yīng)的水質(zhì)參數(shù)、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法，對(duì)水體的質(zhì)量利用價(jià)值及水的處理要求作出評(píng)定。水質(zhì)評(píng)價(jià)是合理開發(fā)利用和保護(hù)水資源的一項(xiàng)基本工作。第二十七頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.2水污染與水體保護(hù)三．水體保護(hù)

（三）水質(zhì)評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)方法有兩大類，一類是以水質(zhì)的物理化學(xué)參數(shù)的實(shí)測(cè)值為依據(jù)的評(píng)價(jià)方法；另一類是以水生物種群與水質(zhì)的關(guān)系為依據(jù)的生物學(xué)評(píng)價(jià)方法。較多采用的是物理化學(xué)參數(shù)評(píng)價(jià)方法，其中又分：

①單項(xiàng)參數(shù)評(píng)價(jià)法，即用某一參數(shù)的實(shí)測(cè)濃度代表值與水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，判斷水質(zhì)的優(yōu)劣或適用程度。

②多項(xiàng)參數(shù)綜合綜合評(píng)價(jià)法，即把選用的若干參數(shù)成一個(gè)概括的指數(shù)來評(píng)價(jià)水質(zhì)，又稱指數(shù)評(píng)價(jià)法。第二十八頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四第八章森林與水質(zhì)8.1河水的化學(xué)成分及水質(zhì)指標(biāo)

8.3森林與水質(zhì)8.2水污染和水體保護(hù)第二十九頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.3森林與水質(zhì)一．森林對(duì)水質(zhì)的影響

（一）對(duì)水的化學(xué)成分的影響

從森林流域中流出的水，含有各種化學(xué)成分。由于降水經(jīng)過森林流域時(shí)，可以將土壤和巖石風(fēng)化物及生物遺體中的各種物質(zhì)溶解，這樣就增加了水的化學(xué)成分。另一方面，降水通過森林流域時(shí)，由于枯枝落葉和土壤腐殖質(zhì)的作用，又可除去某些溶解成分，起到凈化水的作用。另外，降水還可以淋洗植物葉片中的物質(zhì)。在英國發(fā)現(xiàn)，從林冠下收集到的雨水要比附近空曠地收集的雨水含有較多的鉀、鈉、鈣、鎂。第三十頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.3森林與水質(zhì)一．森林對(duì)水質(zhì)的影響

（一）對(duì)水的化學(xué)成分的影響降雨及徑流NaKCaMgP硝態(tài)氮氮態(tài)氮林外雨0.280.130.550.140.0320.070.21林內(nèi)雨0.671.441.760.400.0740.150.16樹干流1.381.112.910.540.0640.250.19地表徑流4.700.641.800.350.0400.040.07林外雨、林內(nèi)雨、樹干流及地表徑流中養(yǎng)分含量的平均濃度（ppm）第三十一頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.3森林與水質(zhì)一．森林對(duì)水質(zhì)的影響

（二）對(duì)河流懸移質(zhì)的影響

通過截留、蒸騰、入滲等功能減少了地表徑流，防止了沖刷，同時(shí)可有效過濾、截留徑流中的泥沙、懸浮物等，使河流保持較低的泥沙懸移質(zhì)含量。不同的喬木和灌木樹種對(duì)流經(jīng)森林地帶的懸移質(zhì)所起的作用不同。如果把來自無林地的水中的含沙量作為100％，那么流經(jīng)松林帶以后的水，含沙量能減少到20％，而流經(jīng)榆樹林的含沙量能夠降低到15％。第三十二頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.3森林與水質(zhì)一．森林對(duì)水質(zhì)的影響

（三）對(duì)水溫、溶解氧、病原體等的影響由于遮蔭使陽光直射到水面的量減少，可降低水溫；DO含量較高；由于森林中的溪流遠(yuǎn)離人們居住的區(qū)域，受污染的機(jī)會(huì)少，且水溫較低，因而水質(zhì)較純凈，水體中的病原體較少。第三十三頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.3森林與水質(zhì)二．森林對(duì)污染水的凈化作用

（一）對(duì)水質(zhì)具有凈化作用森林通過截留、淋洗、枯枝落葉層過濾、凈化等作用，對(duì)流經(jīng)森林流域中的水具有良好的凈化作用，對(duì)于防止水源污染、改善水質(zhì)具有重要意義，對(duì)于消除非點(diǎn)污染尤為重要。第三十四頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.3森林與水質(zhì)二．森林對(duì)污染水的凈化作用

（二）可降低水溫和水的硬度，提高水的堿性無林流域的河水較水庫水較有林流域的水溫高7－8℃，這對(duì)水生動(dòng)物的生長、對(duì)城市和用水都會(huì)產(chǎn)生不良影響。（三）可降低水對(duì)土壤的侵蝕使降水的動(dòng)能減小，降低對(duì)土壤表面的直接擊濺；減少地表徑流的沖刷等。第三十五頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.3森林與水質(zhì)二．森林對(duì)污染水的凈化作用

（三）可降低水對(duì)土壤的侵蝕第三十六頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.3森林與水質(zhì)二．森林對(duì)污染水的凈化作用（四）可降低細(xì)菌數(shù)量，防止細(xì)菌污染森林對(duì)污水的凈化能力也極強(qiáng)。污水穿過40米寬的林地，水中細(xì)菌含量大致可減少一半，而后隨著流經(jīng)林地距離的增大，污水中的細(xì)菌數(shù)量最多時(shí)可減少90%以上。流經(jīng)森林地區(qū)的水，其細(xì)菌指標(biāo)較流經(jīng)裸地、農(nóng)田的水的細(xì)菌指標(biāo)要低得多。如果來自裸地的1L水中，含細(xì)菌數(shù)量為100%，則經(jīng)過榆樹林每升水中的細(xì)菌含量為2%；流經(jīng)橡樹、榆樹林的水中為1%；流經(jīng)相思樹和榆樹的細(xì)菌含量為10%。第三十七頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期四8.3森林與水質(zhì)三．林地人類活動(dòng)對(duì)水質(zhì)的影響

（一）采伐造成水溫上升采伐森林后使林地缺少覆蓋遮蔽，水體溫度升高。三個(gè)流域（a擇伐25%，在靠溪流位置留15－30

m的緩沖帶；b皆伐；c未伐）的對(duì)比試驗(yàn)證明，a的水溫未上升；b第一年月均升溫7.78℃，年最高溫提高15.56℃，隨植被恢復(fù)提高幅度逐漸下降；c未變。采伐森林或