第四章環(huán)境科學(xué)概論

第四章環(huán)境科學(xué)概論第1頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)水環(huán)境概論一水資源分布二水循環(huán)三我國水資源特征與利用的問題第2頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)水環(huán)境概論全球總貯水量估計(jì)為13.9億立方千米其中淡水總量僅為0.36億立方干米除冰川和冰帽外，可利用的淡水總量不足世界總貯水量的1%海洋97.41%2.59%冰帽和冰河1.984%地下水0.592%生物體0.0001%冰流0.0001%大氣中的水蒸氣0.001%土壤含水0.005%一水資源分布第3頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三二水循環(huán)第4頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)水環(huán)境概論二水循環(huán)地球表面的水在太陽輻射能和地心引力的相互作用下，水分通過蒸發(fā)、降水、滲透及徑流，水分不斷循環(huán)往復(fù)。作用：熱量輸送、調(diào)節(jié)氣候第5頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)水環(huán)境概論三我國水資源特征與利用的問題水資源：廣義：地球上各種形態(tài)的水狹義：可供人們經(jīng)常取用的水量，在大陸上由大氣降水補(bǔ)給的各種地表水，淺層地下水的儲(chǔ)量和動(dòng)態(tài)水量組成。第6頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)水環(huán)境概論三我國水資源特征與利用的問題2.主要問題人均、畝均水量低于世界水平分布不均：地區(qū)、時(shí)間水量變化大、可利用水少水土流失嚴(yán)重，許多河流含沙量大水資源開發(fā)中存在問題：水利對(duì)水文的影響、用水浪費(fèi)、水污染第7頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)水體與水體污染一水體二水質(zhì)三污染源第8頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)水體與水體污染一水體：1.兩種含義：一是指以相對(duì)穩(wěn)定的陸地為邊界的天然水域，包括有一定流速的溝渠、河流和相對(duì)靜止的塘堰、湖泊、沼澤、水庫、地下水、海洋環(huán)境學(xué)領(lǐng)域中則把水體當(dāng)作包括水中的懸浮物、溶解物質(zhì)、底泥相、水生生物等完整單元的生態(tài)系統(tǒng)或完整的綜合自然體第9頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)水體與水體污染一水體：2.水體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性的改變，從而影響水的有效利用、危害人體健康、破壞生態(tài)環(huán)境，造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象第10頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)水體與水體污染二水質(zhì)1.天然水懸浮物質(zhì)：細(xì)菌、藻類、原生動(dòng)物、泥沙、粘土膠體物質(zhì)：溶膠、高分子化合物、其他不溶性物質(zhì)鹽類：Ca、Mg、Na、Fe、Mn氣體：O2、CO2、H2S、N2、其他第11頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)水體與水體污染二水質(zhì)2.水質(zhì)指標(biāo)物理指標(biāo)：溫度、色度、臭味、渾濁度、透明度、總殘?jiān)?、過濾性殘?jiān)?、非過濾性殘?jiān)?、電?dǎo)率等化學(xué)指標(biāo)：pH值、礦化度、總硬度、金屬離子、酸根離子生物指標(biāo)：細(xì)菌總數(shù)、大腸桿菌天然水第12頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)水體與水體污染二水質(zhì)2.水質(zhì)指標(biāo)污染水體：還有BOD、DO、COD、TOD、TOC

第13頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)水體與水體污染三污染源來源工業(yè)廢水生活污水農(nóng)業(yè)退水形狀點(diǎn)源：面源第14頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三三污染源1.工業(yè)廢水：各種企業(yè)在生產(chǎn)過程中排出的廢水，包括工藝過程用水、冷卻水、煙氣洗滌水、設(shè)備、場地清洗水以及生產(chǎn)廢液等特點(diǎn)：成分復(fù)雜、含量變化大、毒性強(qiáng)、凈化處理困難第15頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三三污染源2.生活污水：日常生活中產(chǎn)生的各種污水混合液，包括廚房、洗滌室、浴室、集體單位公用事業(yè)排出的污水城市污水：指排出城市管網(wǎng)的各種污水的總和特點(diǎn)：含氮、磷、硫高，成分主要為纖維素、淀粉、糖、蛋白、脂肪、尿素第16頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三三污染源3.農(nóng)業(yè)退水：農(nóng)作物栽培、牲畜飼養(yǎng)、食品加工過程中排出的污水和液態(tài)廢物特點(diǎn)：含氮、磷高，成分主要為微生物、化肥、農(nóng)藥、不溶解固體和鹽分第17頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)水體主要污染物及其危害一物理污染二化學(xué)污染三生物污染第18頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)水體主要污染物及其危害一物理污染顏色：說明污染物的含量濁度：膠體或細(xì)小懸浮物溫度：地表水一年0-35℃，地下水穩(wěn)定懸浮物：影響水的透明度→光合作用放射性：蓄積在人體內(nèi)造成長期危害第19頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三一物理污染熱污染的危害：來源冷卻水水中溶解性氣體發(fā)生顯著變化水中化學(xué)生化反應(yīng)速率上升生物種群、群落變化：20℃硅藻；30℃綠藻；35℃藍(lán)藻第20頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)水體主要污染物及其危害二化學(xué)污染無機(jī)無毒無機(jī)有毒有機(jī)無毒有機(jī)有毒第21頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三二化學(xué)污染1.無機(jī)無毒：酸、堿、無機(jī)鹽類。危害：使淡水的礦化度增高，影響用水水質(zhì)富營養(yǎng)化第22頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三二化學(xué)污染2.無機(jī)有毒：1）重金屬：汞、鉻、鎘、鉛、砷危害：富集、致癌2）氰化物：含CN-的物質(zhì)，急性中毒死亡3）氟化物：氟骨癥、損害腎臟第23頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三二化學(xué)污染3.有機(jī)無毒：主要是需氧有機(jī)物耗氧有機(jī)物是水體中最普遍的一種污染物。生活污水和某些工業(yè)廢水中所含的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、木質(zhì)素等有機(jī)物，可在微生物的作用下最終分解為簡單的無機(jī)化合物。這些化合物在分解過程中需要消耗大量的氧氣。第24頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三表示耗氧有機(jī)物指標(biāo)生物化學(xué)需氧量化學(xué)需氧量總有機(jī)碳總需氧量溶解氧第25頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三1）生物化學(xué)需氧量，簡稱生化需氧量（BOD）：Biochemicaloxygendemand，表示在好氣條件下，水中的有機(jī)污染物經(jīng)微生物分解所需的氧量(單位體積的污水所消耗的氧量毫克／升）

表示耗氧有機(jī)物指標(biāo)第26頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三有機(jī)物的生物化學(xué)作用分為兩個(gè)階段完成：有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物的二氧化碳、水和氨氨被轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽與硝酸鹽將所能分解的有機(jī)物全部分解往往需要20天以上，并與環(huán)境溫度有關(guān)。目前水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)采用在20℃下分解5天(t＝5)所需耗用的氧量，以BOD5表示，它通常是BOD總的70%左右表示耗氧有機(jī)物指標(biāo)第27頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三2.化學(xué)需氧量（COD）：Chemicaloxygendemand，在規(guī)定條件下，使水樣中能被氧化的物質(zhì)氧化所需耗用化學(xué)氧化劑的量。目前常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀或高錳酸鉀。以高錳酸鉀作氧化劑時(shí)，測得的值也稱耗氧量。與BOD5比較表示耗氧有機(jī)物指標(biāo)第28頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三3.總有機(jī)碳（TOC）：Totalorganiccarbon，水中溶解性和懸浮性有機(jī)物中存在的全部碳量。4.總需氧量（TOD）：Totaloxygendemand，水中有機(jī)物除含有機(jī)碳外，尚含有氫、氮、硫等元素。當(dāng)這些元素全部被氧化時(shí)所需的氧量。5.溶解氧（DO）：水質(zhì)重要參數(shù)之一表示耗氧有機(jī)物指標(biāo)第29頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三二化學(xué)污染4.有機(jī)有毒：主要是需氧有機(jī)物酚類化合物：煤氣、焦化、石油化工、制藥、油漆有機(jī)農(nóng)藥：有機(jī)磷、有機(jī)氯多環(huán)芳烴：由石油、煤、可燃?xì)獾炔煌耆紵蚋邷靥幚項(xiàng)l件下產(chǎn)生多氯聯(lián)苯：電器絕緣和塑料增塑劑洗滌劑：泡沫、富含磷、表面活性劑第30頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三三生物污染生物污染是指城市生活污水、醫(yī)院污水或污水處理廠排水排入地表后，引起病源微生物污染病原微生物：條件允許會(huì)大量增殖第31頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三四富營養(yǎng)化存在天然和人為兩種類型共性：水體中N、P營養(yǎng)物質(zhì)富集，，引起藻類及其它浮游生物的迅速繁殖，水體溶解氧下降，使魚類或其他生物大量死亡、水質(zhì)惡化的現(xiàn)象第32頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三富營養(yǎng)化作用引起的湖泊生態(tài)系統(tǒng)的變化第33頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三水體富營養(yǎng)化第34頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三四富營養(yǎng)化危害因優(yōu)勢浮游生物的顏色不同水面往往呈現(xiàn)蘭色、紅色、棕色、乳白色等，主要類型有水華、赤潮限制因素：氮、磷富營養(yǎng)化關(guān)鍵：源源不斷流入水體中的營養(yǎng)物質(zhì)N、P的負(fù)荷量關(guān)鍵因素：溶解氧、溫度、水體的形態(tài)第35頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三第四節(jié)水體污染與自凈廢水進(jìn)入水體后，立即產(chǎn)生兩過程？水體污染過程水體自凈過程但在某一水域或一定時(shí)間內(nèi)，總是存在相對(duì)主要過程決定了水體污染的總特征第36頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三第四節(jié)水體污染與自凈一水體污染水體污染特征水污染機(jī)制二水體自凈水體自凈過程水體自凈機(jī)制第37頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三一水體污染1.水體污染特征水體物理因素惡化污染物富集或轉(zhuǎn)化為毒性更大的物質(zhì)群落結(jié)構(gòu)脆弱，可能會(huì)出現(xiàn)單一生物區(qū)系第38頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三一水體污染2.水體污染機(jī)制物理作用：改變物理性狀、空間位置化學(xué)、物理化學(xué)作用：成分間及發(fā)生化學(xué)性質(zhì)、價(jià)態(tài)變化，但未參與生物作用生物作用：生物的生理生化作用及及食物鏈的傳遞作用、轉(zhuǎn)化作用和富集作用第39頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三生物作用生物富集作用：bioconcengtration,又稱生物濃縮，生物或處于同一營養(yǎng)級(jí)的生物種群，從周圍環(huán)境中蓄積某種元素或難分解化合物，使生物體內(nèi)該物質(zhì)的濃度超過環(huán)境中濃度的現(xiàn)象生物積累：bioaccumulation，生物從周圍環(huán)境中蓄積某些元素或難分解的化合物，以致隨著生長發(fā)育，濃縮系數(shù)不斷增大的現(xiàn)象生物放大：biomagnification，指生態(tài)系統(tǒng)中，某中元素或難分解化合物在生物機(jī)體中的濃度隨營養(yǎng)級(jí)的提高而逐步增大的現(xiàn)象第40頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三第四節(jié)水體污染與自凈二水體自凈受污染水體經(jīng)過水中物理、化學(xué)與生物作用，使污染物濃度降低，并逐步恢復(fù)到污染前的水平

什么時(shí)間開始？廢水一旦進(jìn)入就開始，由弱到強(qiáng)直至穩(wěn)定第41頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三二水體自凈特征：污染物濃度逐漸下降污染物毒性降低重金屬：溶解態(tài)→被吸附→不溶性化合物→底泥復(fù)雜有機(jī)物→簡單有機(jī)物不穩(wěn)化合物→穩(wěn)定化合物溶解氧經(jīng)急劇下降→最低點(diǎn)→緩緩上升生物種群趨于正常分布第42頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三二水體自凈2.水體自凈機(jī)制：稀釋擴(kuò)散：河流：湖泊：2）耗氧與復(fù)氧作用3）重金屬的轉(zhuǎn)化流量與廢水量之比水文條件水流方向、風(fēng)向、風(fēng)力、水溫第43頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三溶解氧（DO）：水質(zhì)重要參數(shù)之一影響因素：再充氣過程光合作用呼吸有機(jī)廢棄物的氧化作用2）耗氧與復(fù)氧作用第44頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三耗氧與復(fù)氧作用第45頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三耗氧與復(fù)氧作用第46頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三氧垂曲線第47頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三2）耗氧與復(fù)氧作用三階段：易氧化有機(jī)物被化學(xué)氧化分解生化氧化分解含氮有機(jī)物的硝化過程第48頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三2）耗氧與復(fù)氧作用關(guān)鍵需要找到什么？溶解氧濃度的最低點(diǎn)，即氧虧值最大點(diǎn)臨界點(diǎn)>規(guī)定值？未超過河段的凈化能力第49頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三2.水體自凈機(jī)制重金屬的轉(zhuǎn)化重金屬化合物的沉淀-溶解作用：與遷移能力有關(guān)重金屬的還原氧化作用重金屬的絡(luò)合作用：羥基的絡(luò)合過程膠體化學(xué)吸附轉(zhuǎn)化：是將重金屬轉(zhuǎn)為固相的主要途徑第50頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三第五節(jié)水環(huán)境污染控制及管理一水環(huán)境污染防治對(duì)策二廢水處理方法第51頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三一水環(huán)境污染防治對(duì)策1.控制污染物排放量及減少污染源排放工業(yè)廢水量1）控制水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)2）減少耗水量水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)第52頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三1）控制水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：為了保障人體健康、維護(hù)生態(tài)平衡、保護(hù)水資源、控制水污染，在綜合水體自然環(huán)境特征、控制水環(huán)境污染的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)條件的基礎(chǔ)上，所規(guī)定的水環(huán)境中污染物的允許含量、污染源排放污染物的數(shù)量和濃度的技術(shù)規(guī)范。工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)有兩類能在環(huán)境中或體內(nèi)蓄積，對(duì)健康不良：不分排放方式、不分收納水體，在車間排口采樣長遠(yuǎn)影響小于以上，在排污單位口采樣第53頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三一水環(huán)境污染防治對(duì)策控制污染物排放量及減少污染源排放工業(yè)廢水量：技術(shù)改造，采取先進(jìn)工藝；制定用水定額；提高水的重復(fù)利用率；水的綜合利用建立城市污水處理系統(tǒng)：注意有毒有害廢水調(diào)整工業(yè)布局：充分利用水體自凈作用加強(qiáng)水資源規(guī)劃管理：查清水資源總量第54頁，共62頁，2023年，2月20日，星期三二廢水處理方法目的技術(shù)分類城市污水處理城市污水處理技術(shù)舉例第55頁，共62頁，2023年，2月20日