城市環(huán)境與城市生態(tài)學(xué)第八章

第八章城市水污染及其控制

第一節(jié)水體污染及其危害第二節(jié)城市主要水污染源第三節(jié)水體的自凈作用第四節(jié)水污染綜合防治一相關(guān)概念1.城市水資源

指在當(dāng)前技術(shù)條件下可供城市工業(yè)、郊區(qū)農(nóng)業(yè)和城市居民生活需要的水資源。2.水體

河流、湖泊、沼澤、水庫(kù)、冰川和海洋等“貯水體”的總稱。第一節(jié)水體污染及其危害3.水體污染★

排入水體的某種物質(zhì)的介入，超過(guò)了水體的自凈能力，導(dǎo)致其物理、化學(xué)、生物等方面特征的改變，從而影響到水的利用價(jià)值，危害人體健康或破壞生態(tài)環(huán)境，造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。二水污染指標(biāo)1.生化需氧量(BOD)在一定期間內(nèi)，微生物分解一定體積水中的某些可被氧化物質(zhì)，特別是有機(jī)物質(zhì)，所消耗的溶解氧量，單位mg/L。BOD測(cè)定所需時(shí)間較長(zhǎng)，一般為20天。而化工廢水多由于污染物不易為微生物分解或者對(duì)微生物活動(dòng)有抑制作用，不宜以BOD為指標(biāo)。2.化學(xué)需氧量（COD）

用強(qiáng)氧化劑----重鉻酸鉀，在酸性條件下將單位體積水中有機(jī)物氧化成CO2和H2O的耗氧量，單位mg/L。COD測(cè)定所需時(shí)間較短，不受水質(zhì)限制，多作為工業(yè)廢水的污染指標(biāo)。3.總需氧量（TOD）有機(jī)物由C、H、N、S等元素組成，有機(jī)物完全被氧化（C、H、N、S分別被氧化成CO2、H2O、NO和SO2）的需氧量，單位mg/L。4.總有機(jī)碳(TOC)

水體中有機(jī)污染物的總含碳量，單位mg/L。

原理：水中有機(jī)碳高溫燃燒生成CO2，用紅外氣體分析儀測(cè)定其含量，然后換算出C量。5.懸浮物用濾膜或?yàn)V紙過(guò)濾單位體積的水，所截留下的物質(zhì)，單位mg/L。6.有毒物質(zhì)指在水體中達(dá)到一定濃度就會(huì)對(duì)人體健康、水生生物生長(zhǎng)造成危害的物質(zhì)。7.pH值反映水的酸堿性的指標(biāo)，此指標(biāo)對(duì)維護(hù)污水處理設(shè)施的正常運(yùn)行、保護(hù)生物生長(zhǎng)和水體自凈功能很重要。8.大腸菌群數(shù)單位體積水中大腸菌群的數(shù)目，單位個(gè)/升。表示水體受糞便污染的程度和作為飲用水的安全程度。三水體中主要污染物及其危害（一）無(wú)機(jī)無(wú)毒物1.顆粒狀污染物包括砂粒、土粒、礦渣以及有機(jī)性顆粒狀污染物質(zhì)?；蚋∮谒嫘纬筛≡?；或沉于水底；或懸浮于水體。可能危害有：

降低光的穿透能力，減弱水中植物的光合作用，降低水體自凈能力；對(duì)魚(yú)類產(chǎn)生危害，可能堵塞魚(yú)鰓從而使其死亡；可能是各種污染物的載體，吸附一部分水中的其他污染物并隨水流遷移。2.酸、堿、無(wú)機(jī)鹽類

工業(yè)部門(mén)排放的酸性或堿性廢水，礦區(qū)排放的酸性水解物，這些廢水相互中和或與地表物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生各種鹽類，從而產(chǎn)生無(wú)機(jī)鹽類污染，主要危害是：改變水體pH值，消滅或抑制微生物生長(zhǎng)，妨礙水體自凈，危害漁業(yè)生產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使周圍土壤酸堿化；增加水中無(wú)機(jī)鹽類含量、增大水的硬度。無(wú)機(jī)鹽會(huì)增加水的滲透壓，危害淡水生物的生長(zhǎng)；硬度增大會(huì)增加水處理費(fèi)用。3.氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)鹽主要來(lái)自城市生活污水和某些工業(yè)廢水。氮磷等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、水庫(kù)及海灣等緩流水體，促進(jìn)水生生物生長(zhǎng)，特別是導(dǎo)致浮游植物異常增殖，使水體富營(yíng)養(yǎng)化。水體富營(yíng)養(yǎng)化的危害：

藻類大量出現(xiàn)，降低水體透明度，危害沉水植物；藻類種類及其數(shù)量改變，藍(lán)藻大量繁殖并成為優(yōu)勢(shì)種類，但其不能作為魚(yú)類或大多數(shù)浮游生物的餌料，且有些屬種有毒；藻類過(guò)度生長(zhǎng)繁殖，大量消耗水中的溶解氧，使水體嚴(yán)重缺氧，危害其它生物。（二）無(wú)機(jī)有毒物1氰化物（CN）主要來(lái)自工業(yè)廢水，危害：

氰化物是劇毒物質(zhì)，急性中毒抑制細(xì)胞呼吸，造成人體組織嚴(yán)重缺氧，極少量就會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物死亡。2砷（As）化工、有色冶金、煉焦、火電、造紙、皮革等工業(yè)生產(chǎn)都會(huì)排放含砷廢水，危害：

毒性大，會(huì)在動(dòng)物體內(nèi)累積，還會(huì)致癌。3重金屬毒性物質(zhì)，特點(diǎn)與危害：在天然水體中只要有微量濃度即可產(chǎn)生毒性效應(yīng)，汞、鎘產(chǎn)生毒性的濃度更低，在0.001-0.01mg/L以下；微生物不能降解重金屬，相反地某些重金屬會(huì)在微生物作用下轉(zhuǎn)化為金屬有機(jī)化合物，產(chǎn)生更大的毒性；金屬離子在酸、堿條件和氧化還原條件不同的水體中的轉(zhuǎn)化不同，危害也不同；

地表水中的重金屬可以通過(guò)生物的食物鏈逐漸富集而達(dá)到相當(dāng)高的濃度；重金屬進(jìn)入人體后能夠和蛋白質(zhì)和酶等發(fā)生強(qiáng)烈作用并使后者失去活性，也可能累積在人體的某些器官中，造成慢性累積性中毒。（三）有機(jī)無(wú)毒物（耗氧物質(zhì)）

多屬碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等自然生成的有機(jī)物，易被微生物分解，向穩(wěn)定的無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化，危害：

濃度過(guò)高時(shí)，微生物大量消耗氧，導(dǎo)致水中溶解氧急劇減少，使魚(yú)類和其它水生生物大量死亡。（四）有機(jī)有毒物多屬于人工合成的有機(jī)物質(zhì)，如農(nóng)藥、醛、酮、酚、高分子合成聚合物（塑料、合成橡膠、人造纖維）等，污染特征：

生化特性比較穩(wěn)定，不易被微生物分解；都有害于人類健康，但危害程度和作用方式不同；在某些條件下好氧微生物也可對(duì)其進(jìn)行分解，從而也會(huì)消耗水中氧氣，但速度較慢。（五）石油類污染物石油開(kāi)采、運(yùn)輸、煉制和石油過(guò)程中形成的污染，危害：影響海洋生物的生長(zhǎng)；降低海濱環(huán)境的使用價(jià)值、破壞海岸設(shè)施；影響局部地區(qū)的水文氣象條件；降低海洋的自凈能力。（六）放射性污染物指各種放射性核素污染物。由核工業(yè)、核動(dòng)力、核武器生產(chǎn)和試驗(yàn)以及醫(yī)療、機(jī)械、科研等單位在放射性同位素應(yīng)用時(shí)排放的含放射性物質(zhì)的粉塵、廢水和廢棄物，危害：進(jìn)入人體后，能在一定部位積累，嚴(yán)重時(shí)引起遺傳變異或癌癥。一工業(yè)污染源1.鋼鐵工業(yè)

主要是焦化廠含有酚、氨、氯化物和硫化物的廢水。鋼鐵工業(yè)的用水有：冷卻水，不經(jīng)處理即可排放，也可循環(huán)使用；

洗滌水，含有懸浮固體顆粒、氧化物、酚、氨和鐵屑以及酸性廢水和乳化油類，需處理才能排放。第二節(jié)城市主要水污染源2.化學(xué)工業(yè)化學(xué)反應(yīng)不完全產(chǎn)生的廢料；副反應(yīng)產(chǎn)生的廢料；冷卻水（直接冷卻的含污染物質(zhì)需處理，間接冷卻的不需處理）；設(shè)備和管道的泄露污染特點(diǎn)：有毒性和刺激性。3.石油化工

水量大，廢水中懸浮物質(zhì)少，水溶性和揮發(fā)性物質(zhì)多，常含有對(duì)生物有毒的有機(jī)化合物。4.造紙工業(yè)產(chǎn)生大量帶色廢水，生化需氧量高，分解緩慢，造成水體缺氧，使所有水生生物及好氧微生物難以生存，使水腐化、發(fā)臭。5.制革工業(yè)廢水堿性大，色度大，耗氧量高，懸浮物多，含多種有毒有害物質(zhì)，危害動(dòng)植物，污染土壤。6.紡織印染業(yè)廢水量大，含染料等有色污染物，色澤深，妨礙陽(yáng)光透射，對(duì)水生動(dòng)植物危害都很大。二生活污染源

除含有大量氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，還含有大量碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸、動(dòng)植物脂肪、尿素、氨、肥皂、合成洗滌劑，此外還含有細(xì)菌、病毒等致病微生物。

會(huì)消耗溶解氧并妨礙空氣中的氧溶于水中，使水發(fā)臭變質(zhì)；還會(huì)引發(fā)流行疾病。網(wǎng)絡(luò)新聞

陜西商洛河水遭污染變紅，千人十里外取水—采石場(chǎng)污染黑龍江依蘭出現(xiàn)飲用水污染2600余戶居民受影響--從4月22日開(kāi)始，依蘭縣依蘭鎮(zhèn)局部街區(qū)居民陸續(xù)出現(xiàn)腹瀉、腹痛癥狀。據(jù)當(dāng)?shù)卣块T(mén)初步認(rèn)定，此次事件是地下供水管線受到滲水井污染，導(dǎo)致大腸桿菌超標(biāo)引起飲用水污染。截至24日17時(shí)，已有7個(gè)小區(qū)、2675戶居民飲水受到影響，很多人嘔吐、發(fā)燒、腹瀉，小孩發(fā)病率尤其高江蘇大豐自來(lái)水遭污染致數(shù)百人中毒

2011年4月初，江蘇大豐市一個(gè)村莊的三百戶村民家中自來(lái)水出現(xiàn)異常，村民飲用后集體出現(xiàn)腹瀉、嘔吐等中毒癥狀，有數(shù)百人到醫(yī)院就醫(yī)，家禽、家畜也發(fā)生不同程度的病變一水體自凈1.概念水體在環(huán)境容量范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)自身的物理、化學(xué)、生物作用，使排入的污染物質(zhì)的濃度和毒性隨時(shí)間推移在向下游流動(dòng)過(guò)程中自然降低。第三節(jié)水體的自凈作用2.水體自凈的主要過(guò)程

物理過(guò)程：包括稀釋、混合、擴(kuò)散、揮發(fā)、沉淀等作用；化學(xué)及物理化學(xué)過(guò)程：污染物質(zhì)通過(guò)氧化、還原、吸附、凝聚、中和等反應(yīng)濃度降低；生物化學(xué)過(guò)程：有機(jī)污染物由于水中微生物的代謝活動(dòng)被分解、氧化并轉(zhuǎn)化為無(wú)害和穩(wěn)定的無(wú)機(jī)物，從而濃度降低。河流自凈作用的場(chǎng)所：1河水與大氣之間：CO2、H2S等氣體的擴(kuò)散；2河水中：污染物的稀釋、擴(kuò)散、氧化、還原等；3河水與底質(zhì)間：懸浮物的沉淀、底泥吸附等；4河流底質(zhì)中：底質(zhì)中微生物對(duì)有機(jī)物的分解。二物理自凈過(guò)程包括稀釋、揮發(fā)、沉淀等揮發(fā)和沉淀都能使污染物脫離水體，而稀釋只是改變了污染物濃度，并不能去除污染物。

稀釋作用的強(qiáng)弱與污染物和水體的流量及兩者的混合程度都有關(guān)。

污染物在水體中的稀釋有兩種運(yùn)動(dòng)方式：沿水流方向的運(yùn)動(dòng)（推流/平流）；污染物從高濃度處向低濃度處的遷移（擴(kuò)散）。

推流運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱與水流速度正相關(guān)；擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱主要取決于水中污染物質(zhì)的濃度差及水體的擴(kuò)散系數(shù)：擴(kuò)散系數(shù)的大小與河流的彎曲程度、河床底部粗糙程度、流速、污染物排放情況等有關(guān)。三化學(xué)自凈過(guò)程

包括氧化、還原、分解、中和、凝聚等作用

酸、堿廢水排入天然水體后，會(huì)與水中的長(zhǎng)石、粘土、石灰?guī)r、白云石、硅石等反應(yīng)，生成各種鹽類；在微生物的促進(jìn)作用下，氰化物在