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文檔簡介
1環(huán)境保護(hù)概論
第一章緒論第二章生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)第三章資源與可持續(xù)發(fā)展第四章環(huán)境與人體健康第五章大氣污染與防治第六章水環(huán)境污染及其防治第七章土壤污染及其防治第八章固體廢物的處理和利用第九章物理性污染及其防治第十章環(huán)境質(zhì)量評價第十一章環(huán)境分析與環(huán)境監(jiān)測第十二章環(huán)境保護(hù)法規(guī)與環(huán)境管理2第一章緒論1.1環(huán)境概述1.2環(huán)境問題1.3環(huán)境科學(xué)1.4環(huán)境保護(hù)31.1.1環(huán)境的概念
從哲學(xué)上:環(huán)境是一個相對概念,是相對于主體而言的,內(nèi)容因主體的不同而不同。從科學(xué)上:以人類社會為主題的外部世界,即人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)條件綜合體。(包括自然環(huán)境和社會環(huán)境)。
《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》定義:影響人類生存和發(fā)展的各種天然的經(jīng)過人工改造的自然因素的總體。包括大氣、水、海洋、土地、礦產(chǎn)、森林、草原、野生動物、自然遺跡、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、城市和鄉(xiāng)村等。
41.1.2環(huán)境的分類一般是按照環(huán)境要素來分類:大氣環(huán)境水環(huán)境土壤環(huán)境生物環(huán)境按照環(huán)境范圍的大小可以把環(huán)境分為:院落環(huán)境、村落環(huán)境、城市環(huán)境、地理環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境和星際環(huán)境。
51.1.3環(huán)境的功能特性
1整體性和區(qū)域性(整體性是環(huán)境的最基本特性)2變動性和穩(wěn)定性3資源性和價值性
61.2環(huán)境問題1.2.1環(huán)境問題及其分類一切危害人類和其他生物生存和發(fā)展的環(huán)境結(jié)構(gòu)或狀態(tài)的變化,均應(yīng)稱為環(huán)境問題.第一環(huán)境問題第二環(huán)境問題:環(huán)境污染、生態(tài)環(huán)境破壞71.2.2環(huán)境問題的產(chǎn)生和發(fā)展環(huán)境問題的發(fā)展大致經(jīng)歷了下面四個階段:
(1)環(huán)境問題的萌芽階段(工業(yè)革命以前)。
(2)環(huán)境問題的惡化階段(工業(yè)革命至20世紀(jì)40年代)。
(3)環(huán)境問題的第一次高潮(20世紀(jì)50年代至80年代以前)。
(4)環(huán)境問題的第二次高潮(20世紀(jì)80年代以后)。
81.2.3.當(dāng)前全球性環(huán)境問題
(1)
日益嚴(yán)重的局部污染和生態(tài)破壞導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量的下降。
(2)
溫室效應(yīng)引起的全球氣候的變暖。
(3)
臭氧層的破壞。
(4)
酸雨區(qū)的擴(kuò)展。
(5)
自然資源的短缺和耗竭。
(6)
生態(tài)破壞和生物多樣性的減少。
(7)
固體廢棄物堆棄。
91.3環(huán)境科學(xué)
1.3.1環(huán)境科學(xué)的概念環(huán)境科學(xué)使以及人類活動與其環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系的科學(xué)。從廣義上來說,它是對人類生活的自然環(huán)境進(jìn)行綜合研究的科學(xué);從狹義上來說,它是研究由人類活動所引起的環(huán)境質(zhì)量的變化,以及保護(hù)和改進(jìn)環(huán)境質(zhì)量的科學(xué),它所研究的對象只限于次生環(huán)境問題。環(huán)境科學(xué)的研究對象是人類與其生活環(huán)境之間的矛盾。101.3.2環(huán)境科學(xué)的分科體系
環(huán)境科學(xué)環(huán)境社會學(xué)環(huán)境數(shù)學(xué)環(huán)境物理學(xué)環(huán)境化學(xué)環(huán)境生態(tài)學(xué)環(huán)境毒理學(xué)環(huán)境地質(zhì)學(xué)環(huán)境聲學(xué)、輻射污染及其控制、熱污染及其控制環(huán)境控制學(xué)環(huán)境工程學(xué)環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)環(huán)境醫(yī)學(xué)環(huán)境法學(xué)環(huán)境工效學(xué)環(huán)境污染防治工程技術(shù)及原理環(huán)境污染綜合防治技術(shù)環(huán)境規(guī)劃環(huán)境系統(tǒng)工程環(huán)境水利工程大氣污染防治工程水污染防治工程固體廢物治理與利用核工業(yè)環(huán)境工程環(huán)境學(xué)基礎(chǔ)環(huán)境學(xué)應(yīng)用環(huán)境學(xué)111.4環(huán)境保護(hù)
環(huán)境保護(hù)就是利用環(huán)境科學(xué)的理論與方法,協(xié)調(diào)人類核環(huán)境的關(guān)系,解決各種問題,是保護(hù)、改善和創(chuàng)建環(huán)境的一切人類活動的總稱。它包括“保護(hù)自然環(huán)境”與“防治污染和其他公害”兩個方面的內(nèi)容。
12第二章生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)是“研究生物與環(huán)境之間相互關(guān)系及其作用機(jī)理的科學(xué)”。
生物包括植物、動物和微生物,環(huán)境包括非生物環(huán)境和生物環(huán)境。
13生態(tài)學(xué)的發(fā)展過程生態(tài)學(xué)的發(fā)展,大致可分為以下兩個階段:
生物學(xué)分支學(xué)科階段(20世紀(jì)60年代以前)只是生物學(xué)的一個分支,局限于研究生物與環(huán)境之間的關(guān)系綜合性學(xué)科階段(20世紀(jì)50年代以后)協(xié)調(diào)人與自然的關(guān)系,尋求可持續(xù)發(fā)展的途徑14生態(tài)系統(tǒng)
生態(tài)系統(tǒng)是指自然界一定空間內(nèi)的生物與環(huán)境之間相互作用、相互制約、不斷演變,達(dá)到動態(tài)平衡、相對穩(wěn)定的統(tǒng)一整體,是具有一定結(jié)構(gòu)和功能的單位。簡單地說,生態(tài)系統(tǒng)是生物和環(huán)境之間進(jìn)行物質(zhì)和能量交換,并在一定時間內(nèi)處于動態(tài)平衡的基本單位。
15生態(tài)系統(tǒng)的組成
生物成分生產(chǎn)者消費(fèi)者分解者
非生物成分原料部分(溫度、陽光、水、土壤、氣候、各種礦物質(zhì))媒質(zhì)部分(水、土壤、空氣等)基質(zhì)(巖石、泥、沙等)
16生態(tài)系統(tǒng)的類型
按人為干預(yù)程度不同自然生態(tài)系統(tǒng)(原始森林)半自然生態(tài)系統(tǒng)(放牧的草原)人工生態(tài)系統(tǒng)(城市、礦區(qū))
根據(jù)大環(huán)境條件的不同水生生態(tài)系統(tǒng)(海洋、河流、湖泊和沼澤等水域)陸地生生態(tài)系統(tǒng)(各類生物群落)
17生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
四種結(jié)構(gòu)形式
形態(tài)結(jié)構(gòu)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)食物鏈(網(wǎng))營養(yǎng)級
18生態(tài)系統(tǒng)的功能
能量流動1%進(jìn)入大氣層的太陽能被綠色植物利用進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)占原生質(zhì)97%的碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素的循環(huán)構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的基本物質(zhì)循環(huán),其他生命必需的元素(如鎂、鈣、鉀、硫等)也構(gòu)成了各自的循環(huán)體系信息傳遞
營養(yǎng)信息、化學(xué)信息、物理信息和行為信息
19生態(tài)平衡
在一定時期內(nèi),生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者之間保持著一種動態(tài)平衡,系統(tǒng)內(nèi)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)在較長時期內(nèi)保持穩(wěn)定,這種狀態(tài)就是生態(tài)平衡。即生態(tài)平衡應(yīng)包括結(jié)構(gòu)上的平衡、功能上的平衡以及輸入和輸出物質(zhì)數(shù)量上的平衡。
20生態(tài)平衡的破壞
自然因素水災(zāi)、旱災(zāi)、地震、臺風(fēng)、山崩、泥石流、海嘯人為因素(人為因素是破壞生態(tài)平衡的主要原因)
環(huán)境因素發(fā)生改變引起生態(tài)平衡破壞生物種類發(fā)生改變引起生態(tài)平衡破壞信息系統(tǒng)的破壞引起生態(tài)平衡破壞
21生態(tài)學(xué)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用
可以全面考察人類活動對環(huán)境的影響
用作環(huán)境質(zhì)量的生物監(jiān)測與生物評價
對污染環(huán)境的生物凈化
以生態(tài)學(xué)規(guī)律指導(dǎo)經(jīng)濟(jì)建設(shè)
22第三章
資源與可持續(xù)發(fā)展
可持續(xù)發(fā)展的概念
1987年世界環(huán)境和發(fā)展委員會發(fā)表的《我們共同的未來》中:既滿足當(dāng)代人的需求又不危及后代人滿足其需求的發(fā)展。(發(fā)展+有限度地發(fā)展)1991年世界自然保護(hù)同盟、聯(lián)合國環(huán)境署和世界野生生物基金會共同發(fā)表的《保護(hù)地球——可持續(xù)性生存戰(zhàn)略》中:在生存于不超出維持生態(tài)系統(tǒng)涵容能力的情況下,改善人類的生活質(zhì)量。
23可持續(xù)發(fā)展的概念1992年世界銀行在年度《世界發(fā)展報告》中:建立在成本效益比較和審慎的經(jīng)濟(jì)分析基礎(chǔ)上的發(fā)展政策和環(huán)境政策,加強(qiáng)環(huán)境保護(hù),從而導(dǎo)致福利的增加和可持續(xù)水平的提高。1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會的《里約宣言》中:人類應(yīng)該享有以自然和諧的方式過健康而富有成果的生活的權(quán)力,并公平地滿足今世后代的發(fā)展環(huán)境方面的需要。求取發(fā)展的權(quán)利必須實(shí)現(xiàn)。總的來說,可持續(xù)發(fā)展包含兩大方面的內(nèi)容:一是對傳統(tǒng)發(fā)展方式的反思與批判,二是對規(guī)范的可持續(xù)發(fā)展模式的理性設(shè)計。
24自然資源的可持續(xù)性利用
資源
也就是指自然資源,是指人類可以利用的、天然形成的物質(zhì)和能量,它是人類生存的物質(zhì)基礎(chǔ)、生產(chǎn)資料和勞動對象。這里包括三點(diǎn):天然物質(zhì)、可以利用、能夠產(chǎn)生生態(tài)價值和經(jīng)濟(jì)效益。
自然資源是可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)
25自然資源的可持續(xù)利用
根據(jù)我國自然資源的特點(diǎn)和概況,在開發(fā)和利用資源時要遵循以下幾個原則:持續(xù)利用原則保持生態(tài)平衡原則因地制宜的原則節(jié)約資源和增加投入的原則
26可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略任務(wù)
工業(yè)污染的防治城市環(huán)境的綜合治理能源利用率的提高生態(tài)環(huán)境保護(hù)
27第四章
環(huán)境與人體健康
人與環(huán)境物質(zhì)組成的相關(guān)性
人體化學(xué)元素組成與環(huán)境化學(xué)元素組成有很高的統(tǒng)一性的現(xiàn)象,證明了人和自然環(huán)境的關(guān)系密切。是化學(xué)元素將環(huán)境與人體聯(lián)系了起來。自然界是不斷變化的,人體總是從內(nèi)部調(diào)節(jié)自己的適應(yīng)性而與不斷變化的地殼物質(zhì)保持平衡關(guān)系
28環(huán)境致病因素對人體的影響程度
免疫反應(yīng):人類在長期發(fā)展進(jìn)化的過程中形成了調(diào)節(jié)自己的生理功能來適應(yīng)不斷變化著的環(huán)境能力。環(huán)境致病因素:能使人體發(fā)生病理變化的環(huán)境因素。人類的疾病大多數(shù)是由生物的、化學(xué)的、物理的環(huán)境致病因素引起的,其中,環(huán)境污染又占最重要的位置。
29環(huán)境污染及其對人體的作用
環(huán)境污染物:人們在生產(chǎn)、生活過程中,排入大氣、水和土壤中,并引起環(huán)境污染或?qū)е颅h(huán)境破壞的物質(zhì),叫做環(huán)境污染物。1.環(huán)境污染物按照其來源可以分為:(1)生產(chǎn)性污染物(2)生活性污染物(3)放射性污染物2.環(huán)境污染物按其性質(zhì)可以分為:(1)化學(xué)性污染物:有毒的無機(jī)物化合物和有機(jī)化合物(2)物理性污染因素:噪聲、熱污染、電磁輻射和放射性等(3)生物污染物:如細(xì)菌、霉菌、病毒、毒蘑菇、蛇毒等
30環(huán)境污染及其對人體的作用環(huán)境污染物在人體內(nèi)的轉(zhuǎn)歸途徑污染物的侵入和吸收
污染物的分布和蓄積
污染物的生物轉(zhuǎn)化
毒物的排泄
31環(huán)境污染及其對人體的作用環(huán)境污染對人體的危害
環(huán)境污染對人體健康的危害包括急性危害、慢性危害和遠(yuǎn)期危害。遠(yuǎn)期危害是指這種危害作用不是在短期內(nèi)表現(xiàn)出來的,甚至有的不是在當(dāng)代表現(xiàn)出來。這就是通常所說的“三致”問題,即致癌、致突變、致畸。致癌物分為化學(xué)的、物理的和生物的三類,其中以化學(xué)致癌物的種類最多,分為直接、間接和助致癌物。對人類影響最大的有石棉、砷化物、煤煙和氯乙烯等。致突變作用是指能引起生物體細(xì)胞的遺傳信息的遺傳物質(zhì)發(fā)生突然改變的作用。
32第五章大氣污染與防治5.1概述
5.2大氣污染源及污染類型
5.3大氣污染的危害
5.4大氣污染的防治
335.1.1大氣圈及其結(jié)構(gòu)345.1.1大氣圈及其結(jié)構(gòu)
大氣劃分為對流層、平流層、中層和熱層等若干層。此外,還有所謂散逸層,有時也劃作一個層區(qū)。一、對流層特點(diǎn):(1)氣溫隨高度增加而降低。在不同地區(qū)、不同季節(jié)和不同高度,降低的數(shù)值并不相同。(2)空氣具有強(qiáng)烈的對流運(yùn)動。(3)氣體密度大。355.1.1大氣圈及其結(jié)構(gòu)二、平流層平流層內(nèi),隨著高度的增高,氣溫保持不變或稍有上升,故又稱同溫層。特點(diǎn):(1)大氣穩(wěn)定。(2)平流層內(nèi)垂直對流運(yùn)動很小。(3)大氣透明度高。三、中層從平流層頂?shù)郊s80~85km間的一層稱為中層。
365.1.1大氣圈及其結(jié)構(gòu)四、熱層
從80km到約500km稱為熱層。特點(diǎn):(1)氣溫隨高度增高而普遍上升,溫度最高可升至1200℃。(2)空氣處于高度電離狀態(tài)。
375.1.2大氣的組成和停留時間
大氣的組成:氣體組分和顆粒物氣體組分:
恒定組分氧、氮及微量的惰性氣體,共占大氣總體積的99.96%可變組分大氣中CO2、水蒸氣的含量隨地區(qū)、季節(jié)、氣象以及人類活動等因素的影響而有所變化,一般情況下,水蒸氣的含量為為0~4%,CO2含量近年來已達(dá)0.036%。不定組分由于自然界的火山爆發(fā)、森林火災(zāi)、海嘯、地震等暫時性災(zāi)害所產(chǎn)生的塵埃、硫、硫化氫、硫氧化物、碳氧化物及惡臭氣體。顆粒物:粒徑大于l0
m顆粒稱為降塵;粒徑小于l0
m的顆粒,稱為飄塵。
385.1.2大氣的組成和停留時間
惰性氣體Ar、Ne、He、Kr和Xe停留時間都在107年以上,屬于外循環(huán)氣體。其次是參與生物、水、巖石等循環(huán)的生物循環(huán)氣體N2(100萬年)、02(6000年)、H2(5年)、CO2(10年)、CH4(2~5年)、N2O(8~15年)、CO(1年)。大氣中停留時間小于1年的氣體,如H2O(10.1天)、O3(小于1天)、SO2(小于0.01年)、NH3(~1天)、NO和NO2(小于1月)等,它們在大氣中的濃度變化比較明顯。
395.2大氣污染源及污染類型
大氣污染指進(jìn)入大氣層的污染物的濃度超過環(huán)境所允許的極限,使大氣質(zhì)量惡化,從而危害生物的生活環(huán)境,影響人體健康,給正常的工農(nóng)業(yè)帶來不良后果的大氣狀況。
405.2.1大氣污染的類型
根據(jù)大氣污染影響所及的范圍可分為:局部性污染地區(qū)性污染廣域性污染全球性污染根據(jù)能源性質(zhì)和大氣污染物的組成和反應(yīng),可分為:煤炭型石油型混合型特殊型污染根據(jù)污染物的化學(xué)性質(zhì)及其存在的大氣環(huán)境狀況,可為:還原型(倫敦?zé)熿F)
氧化型污染(洛衫磯煙霧)415.2.2大氣污染源的類型按污染源存在形式
固定污染源移動污染源按污染物排放的形式
面源線源點(diǎn)源按污染物排放的時間
連續(xù)源間斷源瞬時源按污染物產(chǎn)生類型
生活污染源工業(yè)污染源交通污染源農(nóng)業(yè)污染源按污染物排放的空間
高架源地面源425.2.3主要大氣污染物及其發(fā)生機(jī)制
按照污染物存在的形態(tài)
顆粒污染物氣態(tài)污染物按照與污染源的關(guān)系
一次污染物二次污染物若大氣污染物是從污染源直接排放的原始物質(zhì),進(jìn)入大氣后其性質(zhì)沒有發(fā)生變化,則稱為一次污染物;若由污染源排出的一次污染物與大氣中原有成分,或幾種污染物之間,發(fā)生了一系列的化學(xué)反應(yīng)或光化學(xué)反應(yīng),形成了與原污染物性質(zhì)不同的新污染物,則所形成的新污染物稱為二次污染物。
431.顆粒污染物
塵粒一般是指粒徑大于75
m的顆粒物。粉塵粒徑大于10
m的稱為降塵,小于10
m的為飄塵。
煙(塵)一般粒徑小于1
m(0.01-1
m)
霧
小液滴粒子(粒徑小于100
m)442.氣態(tài)污染物
455.3大氣污染的對環(huán)境的危害
光化學(xué)煙霧“空中的死神”——酸雨迅速擴(kuò)大的“臭氧層空洞
”“溫室效應(yīng)”下的地球46光化學(xué)煙霧和硫酸煙霧光化學(xué)煙霧
汽車、工廠等污染源排入大氣的碳?xì)浠衔?HC)和氮氧化物(NOx)等一次污染物在陽光(紫外線)作用下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成二次污染,參與光化學(xué)反應(yīng)過程的一次污染物和二次污染物的混合物(其中有氣體污染物,也有氣溶膠)所形成的淡藍(lán)色煙霧污染現(xiàn)象,稱為光化學(xué)煙霧。硫酸煙霧:由燃煤而排放處理的、顆粒物以及由氧化所形成的硫酸鹽顆粒物所造成的大氣污染現(xiàn)象。47洛衫磯煙霧48倫敦?zé)熿F4950倫敦型煙霧與洛杉磯煙霧的比較項(xiàng)目倫敦型洛杉磯型概況污染物燃料氣象條件季節(jié)氣溫濕度日光臭氧濃度出現(xiàn)時間毒性發(fā)生較早(1873),至今已多次出現(xiàn)顆粒物、SO2、硫酸霧等煤
冬季低(4℃以下)高弱低白天夜間連續(xù)對呼吸道有刺激作用,嚴(yán)重時導(dǎo)致死亡發(fā)生較晚(1946),發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)碳?xì)浠衔?、NOx、O3、PAN、醛類等汽油、煤氣、石油
夏秋高(24℃以上)低強(qiáng)高白天對眼和呼吸道有強(qiáng)刺激作用。O3、PAN等氧化劑有強(qiáng)氧化破壞作用,嚴(yán)重可導(dǎo)致死亡51“空中的死神”——酸雨酸雨是怎樣形成的?由于工業(yè)生產(chǎn)排放出來的二氧化硫等被煙塵中的金屬離子催化氧化后,與大氣中的水汽結(jié)合成為霧狀的酸,隨雨水降下,就形成了酸雨。酸雨的主要致酸成分是H2SO4和HNO3,它們占酸雨總酸量的90%以上
5253酸雨的危害酸雨的危害有哪些?1.森林生態(tài)系統(tǒng)的衰退和森林衰敗2.酸化土壤,使土壤養(yǎng)分流失并失去活性3.酸化水資源,使魚類減少甚至滅絕4.侵蝕建筑物、橋梁和歷史古跡54迅速擴(kuò)大的“臭氧層空洞
”
堪稱地球上蕓蕓眾生“保護(hù)傘”的臭氧層,太陽輻射到地球的紫外線99%被它吸收。然而,正被它所保護(hù)的人類嚴(yán)重破壞。1985年南極地區(qū)發(fā)現(xiàn)臭氧層空洞以后,1988年發(fā)現(xiàn)北極上空也出現(xiàn)了一個臭氧層空洞。兩個空洞都一直以極其驚人的速度擴(kuò)大。
科學(xué)家認(rèn)為,臭氧層中的臭氧濃度減少10%,則地面紫外線的輻射將增加20%,導(dǎo)致皮膚癌的發(fā)病率增加15-25%,若臭氧層破壞,地球上2/3的生物將失去繁殖能力,最終危害人體免疫系統(tǒng)功能。臭氧層被破壞,對地球有什么危害?1.農(nóng)作物枯死2.動物免疫系統(tǒng)和DNA會受到破壞3.大海中的生物會大幅度減少4.人類皮膚病患者大幅增加臭氧層的破壞主要是氟氯烴和氮氧化物引起的55溫室氣體和溫室效應(yīng)一、地球的熱平衡
進(jìn)入大氣的太陽輻射約50%以直接方式或被云、顆粒物和氣體散射的方式到達(dá)地球表面;另外的50%被直接反射回去或被大氣吸收。地球表面能量返回大氣由傳導(dǎo)、對流和輻射三種能量傳輸機(jī)制來完成。56溫室氣體和溫室效應(yīng)二、溫室氣體和溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)是指太陽的短波輻射透過大氣到達(dá)地面使地面升溫,而地面所發(fā)射的長波又能被大氣中的CO2等氣體吸收,從而使地球保持適當(dāng)?shù)臏囟取?/p>
溫室氣體包括兩類:一類在對流層混合均勻,如CO2、CH4、N2O和CFCs。另一類在對流層混合不均勻,如O3。57“溫室效應(yīng)”下的地球58溫室效應(yīng)的后果“溫室效應(yīng)”的可怕后果是全方位的:農(nóng)業(yè)減產(chǎn)物種變遷疾病流行海平面上升計算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)?shù)厍驓鉁厣?攝氏度,局部地區(qū)會明顯變暖。增加4攝氏度以上時,萬年冰山融化,極地冰層融解,地球的沿海地區(qū)將被淹沒。在20世紀(jì),地球升溫了整整0.7攝氏度。59
環(huán)境污染每年損失2830億
日前,記者從全國人大環(huán)境資源委員會了解到,由于環(huán)境污染,使國內(nèi)每年的損失約為2830億元。專家呼吁,增強(qiáng)公眾每一個人的環(huán)保意識是當(dāng)務(wù)之急。據(jù)《光明日報》報道,在由環(huán)境污染造成的損失中,水質(zhì)污染帶來的損失為500億元。自60年代到現(xiàn)在,全國監(jiān)測的432條大小河流中,80%受到了不同程度污染。全國2800多個湖泊,凡能接納城鎮(zhèn)污水的,大多水質(zhì)受到污染。同時,大氣污染帶來的損失為200億元,這主要有城市燃煤、工業(yè)企業(yè)排放廢氣及機(jī)動車尾氣污染。此外,生態(tài)環(huán)境破壞和自然災(zāi)害帶來的損失為2000億元。其他污染如固體廢物排放、噪聲污染等造成的損失也高達(dá)130億元。(摘自中國環(huán)境網(wǎng))605.4大氣污染的防治
控制大氣污染的基本原則和措施1加強(qiáng)規(guī)劃管理2推行清潔生產(chǎn),改善能源結(jié)構(gòu)(1)
改變?nèi)剂蠘?gòu)成(2)
對燃料進(jìn)行處理(3)
進(jìn)行技術(shù)生產(chǎn)工藝改革綜合利用廢氣(4)
采用集中供熱和聯(lián)片供暖(5)
積極開發(fā)清潔能源。3綜合防治汽車尾氣及揚(yáng)塵污染61大氣污染控制技術(shù)及所能凈化的污染物
62第六章水環(huán)境污染及其防治6.1水環(huán)境概述6.2水體污染與水體自凈作用
6.3污染物在水體中的擴(kuò)散及遷移轉(zhuǎn)化
6.4水環(huán)境污染的危害
6.5水環(huán)境污染防治636.1水環(huán)境概述
646.1.1天然水資源分布656.1.2天然水在環(huán)境中的循環(huán)
666.2.1水污染
1.水污染水體因接受過多的雜質(zhì)而導(dǎo)致其物理、化學(xué)及生物學(xué)特性的改變和水質(zhì)的惡化,破壞了水中固有的生態(tài)系統(tǒng),從而影響水的有效利用,危害人體健康,這種現(xiàn)象就是人們常說的水污染。
676.2.1水污染
2.污染源
引起水體污染的主要污染源有工業(yè)廢水、礦山廢水和生活廢水等。這些廢水常通過排水管道集中排出,又被稱為點(diǎn)污染源。農(nóng)田排水及地表徑流分散地、成片地排入水體,其中也往往含有化肥、農(nóng)藥、石油及其他雜質(zhì),形成所謂的面污染源。面污染源在某些地區(qū)某些污染的形成上,正起著越來越重要的作用。
686.2.1水污染3.污染類型
根據(jù)污染物質(zhì)的性質(zhì),可以將水污染分成化學(xué)性污染、物理性污染及生物性污染三類。
(1)常見的化學(xué)性污染有:酸堿污染重金屬污染
需氧性有機(jī)污染
營養(yǎng)物質(zhì)污染
有機(jī)毒物污染
696.2.1水污染酸堿污染
污染水體中的酸主要來自于礦山排水、粘膠纖維工業(yè)廢水、鋼鐵廠酸洗廢水及染料工業(yè)廢水等,常含有較多的酸。堿性廢水主要來自造紙、煉油、制革、制堿等工業(yè)。酸堿污染會改變水體的pH值,抑制細(xì)菌和其他微生物的生長,影響水體的生物自凈作用,還會腐蝕船舶和水下建筑物,影響漁業(yè),破壞生態(tài)平衡,并使水體不適于作飲用水源或其他工、農(nóng)業(yè)用水。706.2.1水污染重金屬污染電鍍工業(yè)、冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等排放的廢水中往往含有各種重金屬。重金屬對人體健康及生態(tài)環(huán)境的危害極大,如汞、鎘、鉛、砷、鉻(Hg、Ge、Pb、As、Cr等)等。聞名于世的水俁病就是由汞污染造成的,鎘污染則會導(dǎo)致骨痛病。重金屬排放于天然水體后不可能減少或消失,卻可能通過沉淀、吸附及食物鏈而不斷富集,達(dá)到對生態(tài)環(huán)境及人體健康有害的濃度。716.2.1水污染需氧性有機(jī)污染
或稱耗氧性有機(jī)物污染。碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪和酚、醇等有機(jī)物可在微生物作用下進(jìn)行分解,分解過程中需要消耗氧,因此被統(tǒng)稱為需(耗)氧性有機(jī)物。生活污水和很多工業(yè)廢水,如食品工業(yè)、石油化工工業(yè)、制革工業(yè)、焦化工業(yè)等廢水中都含有這類有機(jī)物。大量需氧性有機(jī)物排入水體,會引起微生物繁殖和溶解氧的消耗。當(dāng)水體中溶解氧降低至4mg/l以下時,魚類和水生生物將不能在水中生存。水中的溶解氧耗盡后,有機(jī)物將由于厭氧微生物的作用而發(fā)酵,生成大量硫化氫、氨、硫醇等帶惡臭的氣體,使水質(zhì)變黑發(fā)臭,造成水環(huán)境嚴(yán)重惡化。需氧有機(jī)物污染是水體污染中最常見的一種污染。
726.2.1水污染營養(yǎng)物質(zhì)污染(植物營養(yǎng)物)排入水體的有機(jī)物被分解后,其中一部分變?yōu)橹参锏臓I養(yǎng)物,如磷酸鹽、氨氮和硝酸鹽。水體中,如海洋和地表水系統(tǒng)的植物營養(yǎng)劑增加過多,會引起水體中藻類和其他水生植物的過度繁殖,造成藻華或赤潮現(xiàn)象,使水中溶解氧殆盡,從而導(dǎo)致魚類大量死亡,這就是富營養(yǎng)化現(xiàn)象。736.2.1水污染
赤潮是微小生物使海水變色的現(xiàn)象,具體地說,當(dāng)海水中的營養(yǎng)成分氮、磷增加到一定程度時,導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化和浮游生物的急劇繁殖并呈紅色,以致造成水中缺氧,魚蝦死亡,水色變異。它是一切顏色潮的總稱,實(shí)際上浮游生物種類不同而出呈現(xiàn)不同的顏色。(赤潮的全過程約半月左右,分為前期、盛期、衰期和末期,盛期一般為3-5天)。
74富營養(yǎng)化海藻泛濫756.2.1水污染有機(jī)毒物污染各種有機(jī)農(nóng)藥,有機(jī)染料及多環(huán)芳烴、芳香胺等往往對人體及生物體具有毒性,有的能引起急性中毒,有的則導(dǎo)致慢性病,有的已被證明是致病、致畸形、致突變物質(zhì)。有機(jī)毒物主要來自于焦化、染料、農(nóng)藥、塑料合成等工業(yè)廢水,農(nóng)田徑流中也有殘留的農(nóng)藥。這些有機(jī)物大多具有較大的分子和較復(fù)雜的結(jié)構(gòu),不易被微生物所降解,因此在生物處理和自然環(huán)境中均不易去除。
766.2.1水污染(2)物理性污染
懸浮物污染
各類廢水中均有懸浮雜質(zhì),排入水體后影響水體外觀和透明度,降低水中藻類的光合作用,對水生生物生長不利。懸浮物還有吸附凝聚重金屬及有毒物質(zhì)的能力。熱污染
主要來源于工礦企業(yè)向江河排放的冷卻水,當(dāng)溫度升高后的水排入水體時,將引起水體水溫升高,溶解氧含量下降,微生物活動加強(qiáng),某些有毒物質(zhì)的毒性作用增加等,對魚類及水生生物的生長有不利的影響。放射性污染主要來源于原子能工業(yè)和反應(yīng)堆設(shè)施的廢水、核武器制造和核武器的污染、放射性同位素應(yīng)用產(chǎn)生的廢水、天然鈾礦開采和選礦、精煉廠的廢水等。對人體有重要影響的放射性物質(zhì)有90Sr、137Cs、131I等。
776.2.1水污染(3)生物性污染
生物性污染主要指導(dǎo)致病菌及病毒的污染。生活污水,特別是醫(yī)院污水,往往帶有一些病原微生物,如傷寒、副傷寒、霍亂、細(xì)菌性痢疾的病原菌等。這些污水流入水體后,將對人類健康及生命安全造成極大威脅。
在實(shí)際的水環(huán)境中,上述各類污染往往是同時并存的,也常常是互有聯(lián)系的。例如,很多有機(jī)物以懸浮狀態(tài)存在于廢水中,很多病原性微生物與有機(jī)物共同排放至水體等。
786.2.2水質(zhì)及水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)
水質(zhì)是指水與其中所含雜質(zhì)共同表現(xiàn)出來的物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)的綜合特性。水質(zhì)指標(biāo)物理性水質(zhì)指標(biāo):感官物理形狀指標(biāo)和總固體、懸浮固體、溶解固體、可沉固體電導(dǎo)率(電阻率)等;化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)主要包括:一般化學(xué)指標(biāo)(pH、堿度、硬度、陰陽離子、總含鹽量);有毒的化學(xué)性指標(biāo)(重金屬、氰化物、多環(huán)芳烴、各種農(nóng)藥等);有關(guān)氧平衡的水質(zhì)指標(biāo)(溶解氧(DO)、化學(xué)需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、總需氧量(TOD))等;生物學(xué)指標(biāo)包括細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌群數(shù)、各種病原細(xì)菌、病毒等。
796.2.2水質(zhì)及水質(zhì)指標(biāo)生化需氧量(BOD)是指在有氧的條件下,由于微生物的作用,水中能分解的有機(jī)物質(zhì)完全氧化分解時所消耗氧的量。單位一般以mg/L表示。BOD測定的標(biāo)準(zhǔn)溫度一般定為20℃,在此溫度下,好氧微生物氧化分解一般有機(jī)物(將其轉(zhuǎn)化為CO2、H2O和NH3)的過程需要20天左右時間。為了縮短測定時間,又使測定值具有一定的代表性,目前通常以五天作為測定的標(biāo)準(zhǔn)時間,其測定結(jié)果為五日生化需氧量,用BOD5表示。
806.2.2水質(zhì)及水質(zhì)指標(biāo)化學(xué)需氧量(COD)是在一定條件下,采用一定的強(qiáng)氧化劑處理水樣時,所消耗的氧化劑量。它是表示水中還原性物質(zhì)多少的一個指標(biāo),不能象BOD那樣,直接說明廢水排入水體后所引起的衛(wèi)生問題。
水中的還原性物質(zhì)有各種有機(jī)物、亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等,但主要是有機(jī)物,因此,化學(xué)需氧量又往往作為衡量水中有機(jī)物含量多少的指標(biāo)。目前有高錳酸鉀法和重鉻酸鉀法,前者氧化率較低,所以測定值較低,但是比較簡便,在測定水樣中的有機(jī)物含量的相對比較值時可以采用;后者氧化率高,再現(xiàn)性好,適用于測定水樣中的有機(jī)物的總量。816.2.2水質(zhì)及水質(zhì)指標(biāo)從數(shù)量上比較,化學(xué)需氧量大于生化需氧量。二者間的差反映了廢水中所含微生物不能降解的有機(jī)物的量,被微生物利用合成細(xì)胞物質(zhì)的一部分有機(jī)物的量和廢水中的還原性物質(zhì)的含量。
BOD5和COD的比值是衡量污水可生化性的一項(xiàng)主要指標(biāo),比值越高,可生化性越好。一般認(rèn)為該值大于0.3,即為可生化的。如果污水中的有機(jī)物數(shù)量和組成相對穩(wěn)定,則兩者之間可能有一定的比例關(guān)系,可以互相推算求定。對于一定的污水而言,一般說來,COD
BOD20
BOD5
高錳酸鹽指數(shù)。
826.2.2水質(zhì)及水質(zhì)指標(biāo)總需氧量(TOD)表示水中有機(jī)物完全氧化時所需要的氧量,以單位體積消耗的O2來表示。它是把有機(jī)物中的C、H、N、S等元素全部氧化為CO2、H2O、NO2、SO2所消耗的氧氣量。這個指標(biāo)的測定比BOD、COD的測定更為快捷簡便,其結(jié)果也比COD更接近于理論需氧量。
836.2.2水質(zhì)及水質(zhì)指標(biāo)懸浮物(SS)指不能通過過濾器(濾紙或?yàn)V膜)的固體物質(zhì)。污水中的固體物質(zhì)包括懸浮固體(SS)和溶解固體兩類。通常指水中粒度大于0.45微米的不溶解物的統(tǒng)稱,用作衡量廢水處理的一項(xiàng)指標(biāo),懸浮物是造成水渾濁的主要因素,但一般認(rèn)為大于100微米的懸浮物不再反映濁度,故兩者有區(qū)別。
846.2.2水質(zhì)及水質(zhì)指標(biāo)總有機(jī)碳(TOC)表示水中有機(jī)污染物的總含碳量,是評價水中有機(jī)污染物的一個綜合參數(shù)。它是用燃燒法測定水樣中總有機(jī)碳元素來反映水中有機(jī)物總量的一種綜合測定指標(biāo)。其測定結(jié)果以C含量表示,單位為mg/L。
856.2.2水質(zhì)及水質(zhì)指標(biāo)有機(jī)氮是反映水中蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素等含氮有機(jī)化合物總量的一個水中指標(biāo)。若使有機(jī)氮在有氧的條件下進(jìn)行生物氧化,可逐步分解為NH3、NH4+、NO2-、NO3-等形態(tài),NH3和NH4+稱為氨氮,NO2-稱為亞硝酸氮,NO3-稱為硝酸氮,這幾種形態(tài)的含量均可作為水質(zhì)指標(biāo),分別代表有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為無機(jī)物的各個不同階段。
總氮(TN)則是一個包括從有機(jī)氮到硝酸氮等全部含量的水質(zhì)指標(biāo)。
866.2.2水質(zhì)及水質(zhì)指標(biāo)有毒物質(zhì)是指在污水中達(dá)到一定濃度后,能夠危害人體健康、危害水體中的水生生物,或者影響污水的生物處理的物質(zhì)。溶解氧(DO)水體與大氣交換或經(jīng)化學(xué)、生物化學(xué)反應(yīng)后溶于水中的氧稱為溶解氧,是指溶解在水中的游離氧,單位以O(shè)2mg/L表示。
876.2.2水質(zhì)及水質(zhì)指標(biāo)細(xì)菌總數(shù)是指1mL水中所含有各種細(xì)菌的總數(shù)。反映水所受細(xì)菌污染程度的指標(biāo)。在水質(zhì)分析中,是把一定量水接種于瓊脂培養(yǎng)基中,在37℃條件下培養(yǎng)24小時后,數(shù)出生長的細(xì)菌菌落數(shù),然后計算出每毫升水中所含的細(xì)菌數(shù)。大腸菌數(shù)是指1L水中所含大腸菌個數(shù),個/L。大腸菌本身不是致病菌,但由于大腸菌在外部環(huán)境中的生存條件與腸道傳染病的細(xì)菌、寄生蟲卵相似,而且大腸菌的數(shù)量多,比較容易檢驗(yàn),所以把大腸菌數(shù)作為生物污染指標(biāo)??梢蚤g接標(biāo)明水體有無受病原菌污染的可能,或判斷污水有無病原菌的可能。
886.2.2水質(zhì)及水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
分為水域水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)兩大類。地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
GB3838-2002代替GHZB1-1999(代替GB3838-88)。水域功能分類,該標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)地面水水域使用目的和保護(hù)目標(biāo)將其劃分為5類:源頭水、國家自然保護(hù)區(qū);集中式生活飲用水地表水源地一級保護(hù)區(qū)、珍貴魚類保護(hù)區(qū)、魚蝦產(chǎn)卵區(qū)、仔稚幼魚的索餌區(qū);集中式生活飲用水地表水源地二級保護(hù)區(qū)、魚蝦類越冬場、洄游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū);一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū);農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。896.2.2水質(zhì)及水質(zhì)指標(biāo)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB8978-1996。該標(biāo)準(zhǔn)是對GB8978-88《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的修訂。修訂的內(nèi)容主要是提出年限制標(biāo)準(zhǔn),用年限制代替原標(biāo)準(zhǔn)。它把污染物分為兩大類,第一類污染物是指能在環(huán)境或動植物體內(nèi)積蓄,對人類健康產(chǎn)生長遠(yuǎn)的不良影響,規(guī)定的取樣口一律在車間或者車間處理設(shè)施的排放口,有13種,只有一個標(biāo)準(zhǔn)。第二類物質(zhì)的長遠(yuǎn)影響小于第一類,規(guī)定的取樣地點(diǎn)是排污單位的排出口,其最高允許排放濃度要按地面水使用功能的要求和污水排放去向,分別執(zhí)行一、二、三級標(biāo)準(zhǔn)。
906.2.2水質(zhì)及水質(zhì)指標(biāo)污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GJ18-86。農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
GB5084-92.漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
GB11607-1989。城市污水處理廠污水污泥排放標(biāo)準(zhǔn)
GJ3025-93。生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
GJ25.1-89。城市污水再生后回用作生活雜用水。
916.2.3水體自凈作用和水環(huán)境容量1.水體自凈作用污染物進(jìn)入天然水體后,通過一系列物理、化學(xué)和生物因素的共同作用,使排入的污染物質(zhì)的濃度和毒性自然降低,這種現(xiàn)象稱為水體的自凈。但是在一定的時間和空間范圍內(nèi),如果污染物質(zhì)大量排入天然水體并超過了水體的自凈能力,就會造成水體污染。926.2.3水體自凈作用和水環(huán)境容量水體自凈作用按其凈化機(jī)制可分為以下三類。
●
物理凈化:天然水體的稀釋、擴(kuò)散、沉淀和揮發(fā)等作用,使污染物質(zhì)的濃度降低;
●
化學(xué)凈化:天然水體通過氧化、還原、酸堿反應(yīng)、分解、凝聚、中和等作用,使污染物質(zhì)的存在形態(tài)發(fā)生變化,并且濃度降低;
●生物凈化:天然水體中的生物活動過程使污染物質(zhì)的濃度降低,特別重要的是水中微生物對有機(jī)物的氧化分解作用。
936.2.3水體自凈作用和水環(huán)境容量水體的自凈作用按其發(fā)生場所可分為以下四類:●水中的自凈作用:污染物質(zhì)在天然水中的稀釋、擴(kuò)散、氧化、還原或生物化學(xué)分解等;●水與大氣間的自凈作用:天然水中某些有害氣體的揮發(fā)、釋放和氧氣溶入等;●水與底質(zhì)間的自凈作用:天然水中懸浮物質(zhì)的沉淀和污染物被底質(zhì)吸附等;●底質(zhì)中的自凈作用:底質(zhì)中微生物的作用使底質(zhì)中有機(jī)污染物發(fā)生分解等。
946.2.3水體自凈作用和水環(huán)境容量2.水環(huán)境容量水環(huán)境容量源于環(huán)境容量,是指某水體在特定的環(huán)境目標(biāo)下所能容納污染物的量,即某水域所能承擔(dān)外加的某種污染物的最大允許負(fù)荷量。它的大小與水體特征、水質(zhì)目標(biāo)和污染物特性有關(guān)。
956.2.3水體自凈作用和水環(huán)境容量水環(huán)境容量與水體所處的自凈條件、水體中的生物類群組成、污染物本身的性質(zhì)的關(guān)系:一般,污染物的物理化學(xué)性質(zhì)越穩(wěn)定,其環(huán)境容量越??;耗氧性有機(jī)物的水環(huán)境容量比難降解有機(jī)物的水環(huán)境容量大得多;而重金屬污染物的水環(huán)境容量則甚微。水環(huán)境容量與水體的用途和功能的關(guān)系:水體功能越強(qiáng),對其要求的水質(zhì)目標(biāo)越高,其水環(huán)境容量必將減少;反之,當(dāng)水體的水質(zhì)目標(biāo)不甚嚴(yán)格時,水環(huán)境容量可能會大些。正確認(rèn)識和利用水環(huán)境容量對水污染的控制有著重要的意義。966.3污染物在水體中的擴(kuò)散及遷移轉(zhuǎn)化進(jìn)入水環(huán)境中的污染物可以分為兩大類:保守物質(zhì)和非保守物質(zhì)
保守物質(zhì)進(jìn)入水環(huán)境以后,隨著水流的運(yùn)動而不斷變換所處的空間位置,還由于分散作用不斷向周圍擴(kuò)散而降低其初始濃度,但它不會因此而改變總量。重金屬、很多高分子有機(jī)化合物都屬于保守物質(zhì)。對于那些對生態(tài)系統(tǒng)有害,或暫時無害但能在水環(huán)境中積累,從長遠(yuǎn)來看是有害的保守物質(zhì),要嚴(yán)格控制排放,因?yàn)樗h(huán)境對它們沒有凈化能力。
976.3污染物在水體中的擴(kuò)散及遷移轉(zhuǎn)化
非保守性物質(zhì)進(jìn)入水環(huán)境以后,除了隨著水流流動而改變位置,并不斷擴(kuò)散而降低濃度外,還會因污染物自身的衰減而加速濃度的下降。非保守性質(zhì)的衰減有兩種方式:一種是由其自身的運(yùn)動變化規(guī)律決定的;另一種是在水環(huán)境因素的作用下,由于化學(xué)的或生物或反應(yīng)而不斷衰減,如可以生化降解的有機(jī)物在水體中微生物作用下的氧化分解過程。
986.3污染物在水體中的擴(kuò)散及遷移轉(zhuǎn)化推流或平流作用、污染物的分散作用和衰減過程可用下圖來說明。
996.3污染物在水體中的擴(kuò)散及遷移轉(zhuǎn)化1.耗氧污染物的分解
水體中好氧有機(jī)物主要指動、植物殘體和生活污水,以及某些工業(yè)廢水中的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等易分解的有機(jī)物。他們在分解過程中要消耗水中的溶解氧,使水質(zhì)惡化。這三類物質(zhì)的生物降解作用尤其共同特點(diǎn):首先在細(xì)胞體外發(fā)生水解,復(fù)雜的化合物分解成較簡單的化合物,然后再透入細(xì)胞內(nèi)部進(jìn)一步發(fā)生分解。分解產(chǎn)物有兩方面的作用,一是被合成細(xì)胞材料,二是變成能量釋放,供細(xì)菌生長繁殖。
100溶解氧平衡曲線1016.3污染物在水體中的擴(kuò)散及遷移轉(zhuǎn)化2.重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化
重金屬元素是無機(jī)毒物的主要成分,是最受注目的具有潛在危害的一類環(huán)境污染物。汞、鎘、鉛及非金屬砷是毒性顯著的幾種元素,銅、鋅、鎳、釩、鉬、鐵、錳、硒是人體必需的微量元素,但含量超過一定濃度時,也會顯示出毒性。
1026.3污染物在水體中的擴(kuò)散及遷移轉(zhuǎn)化重金屬元素進(jìn)入水體后,參與多方面的化學(xué)反應(yīng),表現(xiàn)出多種形態(tài),使金屬元素在水體中發(fā)生轉(zhuǎn)化,主要表現(xiàn)為三個方面的特征。
●
毒性效應(yīng):一般重金屬產(chǎn)生毒性效應(yīng)的濃度范圍大致在1-10mg/L,汞和鎘的毒性濃度范圍在0.001—0.001mg/L;
●
生物富集放大作用:金屬毒物可以通過食物鏈的富集作用進(jìn)入人體,逐漸累積,引起慢性中毒;
●
轉(zhuǎn)化作用:某些重金屬可在微生物的作用下,轉(zhuǎn)化為毒性更大的金屬化合物,如
金屬汞在微生物作用下轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基汞。1036.4水環(huán)境污染的危害
水污染嚴(yán)重影響人的健康
水污染造成水生態(tài)系統(tǒng)破壞
水污染加劇了缺水情況
水污染對農(nóng)作物的危害
水污染造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失
1046.4.1水污染嚴(yán)重影響人的健康據(jù)我國1988年全國飲用水調(diào)查資料,全國有82%的人飲用淺井水和江河水。飲用受有機(jī)物嚴(yán)重污染的飲水人口約1.6億。不清潔的飲用水,正在威脅著我國許多地區(qū)居民的健康。污染水對人體的危害一般有兩類:一類是污水中的致病微生物、病毒等引起傳染性疾病;另一類是污水中含有的有毒物質(zhì)(如重金屬)和致癌物質(zhì)導(dǎo)致人中毒或死亡。據(jù)1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展會議估計,發(fā)展中國家有80%的疾病和1/3的死亡與飲用污染水有關(guān)。
1056.4.1水污染嚴(yán)重影響人的健康重金屬對人體健康的危害:(1)汞
汞單質(zhì)在常溫下有很高的揮發(fā)性,在水中最常見的形態(tài)是Hg2+和Hg。汞除存在于水體之外,還以蒸汽的形式擴(kuò)散進(jìn)入大氣,參與全球的汞蒸氣循環(huán)。在含硫的還原環(huán)境中,汞主要以難溶的HgS的形式存在。
存在于水體底泥、懸浮物中的無機(jī)與有機(jī)膠體,對汞有強(qiáng)烈的表面吸附和離子交換作用,使汞轉(zhuǎn)入固體中,因此水中的含量很低。汞與水體中的Cl-、SO42—、HCO3-、OH-形成配位化合物可提高汞的溶解度。汞在微生物作用下通過食物鏈進(jìn)入人體,如發(fā)生在日本的水俁病。
1066.4.1水污染嚴(yán)重影響人的健康水俁事件
日本熊本縣俁灣地區(qū)自1953年以來,病人開始面目呆癡、全身麻木、口齒不清、步態(tài)不穩(wěn),進(jìn)而耳聾失聰,最后精神失常、全身彎曲、高叫而死。還出現(xiàn)“自殺貓”、“自殺狗”等怪現(xiàn)象。截至1979年1月受害人數(shù)達(dá)1004人,死亡206人。到1959年才解開謎底,是某工廠排出的含汞廢水污染的水俁海域,魚貝類富集了水中的甲基汞,人或動物吃魚貝后,引起中毒或死亡。
1071086.4.1水污染嚴(yán)重影響人的健康(2)鎘
水中的鎘大部分存在于懸浮物和底泥中,與水中的Cl-、S042—、OH-形成配位化合物,隨pH值不同,形成配位化合物的穩(wěn)定性也有差異。世界衛(wèi)生組織(WTO)提出飲水中鎘的含量不得超過0.01mg/L。鎘還影響水的色、嗅、味等性狀。鎘在汽車和飛機(jī)制造業(yè)中用于金屬表面處理,在蓄電池工業(yè)及合成染料中也用到鎘。
1096.4.1水污染嚴(yán)重影響人的健康富山事件
1955年后,在日本富山通川兩岸發(fā)現(xiàn)一種怪病,發(fā)病者開始手、腳、腰等全身關(guān)節(jié)疼痛。幾年后,骨骼變形易折,周身骨骼疼痛,最后病人飲食不進(jìn),在疼痛中死去或自殺。到1965年底,近100人因“骨痛病”死亡。到1961年才查明是由于當(dāng)?shù)劁X廠排放含鎘廢水,人吃了受鎘污染的大米或應(yīng)用含鎘的水而造成。
1101116.4.1水污染嚴(yán)重影響人的健康(3)鉻
鉻主要來源于鉻礦的采礦場、電鍍廠、機(jī)械廠等工業(yè)部門排出的廢水和煙塵。所有鉻
的化合物都有毒性,而以六價鉻的毒性最為厲害。含鉻化合物對皮膚和黏膜有局部作用,可引起皮炎、耳中隔穿孔等。用六價鉻和三價鉻化合物分別處理動物24h,能普遍引起染色體畸變。
1126.4.1水污染嚴(yán)重影響人的健康
(4)砷
砷在自然界分布很廣。動物機(jī)體和植物中都可以含有微量的砷,海產(chǎn)品含有少量的砷。由于含砷農(nóng)藥的廣泛使用,砷對環(huán)境的污染問題愈發(fā)嚴(yán)重。如以含砷化合物作為飼料添加劑過量添加至牲畜食用的飼料中,就易使牲畜體內(nèi)蓄積砷。食用了這種牲畜的肉制品后,就容易造成中毒。砷侵入人體后,除由尿液、消化道、唾液、乳腺中排泄外,能蓄積于骨質(zhì)疏松部、肝、腎、脾、肌肉、頭發(fā)、皮膚、指甲等。砷作用于神經(jīng)系統(tǒng),刺激造血器官,長時期的少量侵入人體,對紅血球生成有刺激影響。長期接觸砷會引發(fā)細(xì)胞中毒和毛細(xì)血管中毒,有時會誘發(fā)惡性腫瘤。
1136.4.1水污染嚴(yán)重影響人的健康(5)鉛鉛是對人體危害極大的一種重金屬,它對神經(jīng)系統(tǒng)、骨骼造血機(jī)能、消化系統(tǒng)、男性生殖系統(tǒng)等均有危害。特別是大腦處于神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育敏感期的兒童對鉛有特殊的敏感性。研究表明兒童的智力低下發(fā)病率隨鉛污染程度的加大而升高。兒童體內(nèi)血鉛每上升10微克/100毫升,兒童智力則下降6-8分。受鉛污染的威脅除了飲食、玩具、家居裝修外,另一個主要污染源是來自大氣鉛污染。1146.4.1水污染嚴(yán)重影響人的健康兒童血鉛:兒童血鉛含量與智商(IQ)關(guān)系的研究(2000):從廣州市天河區(qū)10所幼兒園的800名兒童中篩選出78例智商IQ值較低的兒童進(jìn)行了血鉛含量測定。結(jié)果表明,IQ值在80左右的兒童,其血鉛含量的平均值為024±0008mg/L,顯著高于正常對照組(0192±0027mg/L),P<005。相關(guān)性分析表明,兒童IQ值與血鉛含量呈負(fù)相關(guān),P<0001,r=-0864。兒童血鉛與智商呈顯著負(fù)相關(guān),血鉛每升高100μg/L,智商下降6.67分。
結(jié)論:低鉛暴露影響兒童神經(jīng)發(fā)育與智商,值得廣泛重視。
1156.4.1水污染嚴(yán)重影響人的健康廣州市13107名兒童血鉛水平的分析(2003):對2000~2002年1~9歲13107名兒童血鉛水平進(jìn)行了分析,旨在探討幼小兒童血鉛水平及鉛中毒的特點(diǎn),為預(yù)防鉛對生命早期的損害提供依據(jù)。結(jié)果表明,鉛中毒流行率為52.7%,應(yīng)予足夠重視。廣州市天河區(qū)5~6歲兒童血鉛過高與學(xué)習(xí)障礙關(guān)系的研究(2003):
兒童血鉛含量較高時,可以引起學(xué)習(xí)障礙。鉛對學(xué)習(xí)障礙的影響主要包括聽理解和記憶(其中有詞匯理解能力、服從指示的能力、在班級內(nèi)交談能力和記憶力)、語言能力(其中有詞匯、語法、口語、表述經(jīng)驗(yàn)的能力和表達(dá)思想的能力)及時間和方位的判斷能力(其中有時間判斷能力、場地方向感、關(guān)系判斷和位置感)等。對于這部分兒童應(yīng)進(jìn)行排鉛治療。
1166.4.1水污染嚴(yán)重影響人的健康深圳市兒童血鉛水平與相關(guān)因素的分析(2002):
兒童年齡與血鉛水平呈直線正相關(guān)關(guān)系。多元逐步回歸分析表明家庭或幼兒園新裝修、常用金屬或帶油漆玩具、父母吸煙、常吃含鉛量高的食品、使用含鉛量高的學(xué)習(xí)和生活用具等因素與血鉛水平呈正相關(guān)。
1176.4.2水污染造成水生態(tài)系統(tǒng)破壞
水環(huán)境的惡化破壞了水體的水生生態(tài)環(huán)境,導(dǎo)致水生生物資源的減少、中毒,以致滅絕。據(jù)統(tǒng)計,全國魚蝦絕跡的河流約達(dá)2400km。水污染使湖泊和水庫的漁業(yè)資源受到威脅。如遼寧省參窩水庫,總庫容為7.91×108m3,水面面積約為1.67×106m2,長期接納本溪市的工業(yè)廢水和生活污水,水庫水域污染嚴(yán)重。
1186.4.2水污染造成水生態(tài)系統(tǒng)破壞珠江口水域魚蝦類重金屬殘留的調(diào)查(2001):2000年5~6月、10~11月對珠江口區(qū)4個入海口(虎門、蕉門、橫門和磨刀門)進(jìn)行取樣調(diào)查,10個采樣點(diǎn)共采得魚蝦類樣品24種,分屬21科。進(jìn)行Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、As、Cr的肌肉殘留分析,并與1986年和1999年調(diào)查結(jié)果進(jìn)行比較。
結(jié)果表明:2000年珠江口生物體主要?dú)埩粑餅锳s、Cd、Pb,其污染負(fù)荷比分別為36.8%、25.6%和19.8%;Cu和Cd檢出率最高,皆為100%;As、Cd超標(biāo)率最高,分別為23.2%和16.9%。)
1196.5水環(huán)境污染防治
6.5.1水污染防治的原則
進(jìn)行水污染防治,根本原則是將防、治、管三者結(jié)合起來:
“防”是指對污染源的控制
“治”是指必須對污(廢)水進(jìn)行妥善的處理
“管”是指對污染源、水體及處理設(shè)施的管理1206.5.2污水處理技術(shù)
1.物理處理法:通過物理作用,以分離、回收污水中不溶解的呈懸浮物狀態(tài)污染物質(zhì)(包括油膜和油珠)的污水處理法。根據(jù)物理作用的不同,又可分為重力分離法、離心分離法和篩濾截流法。重力分離法的處理單元有沉淀、上?。飧?、浮選)等,相應(yīng)使用的處理設(shè)備是沉砂池、沉淀池、除油池、氣浮池及其附屬裝置等;離心分離法本身就是一種處理單元,使用的處理裝置有離心分離機(jī)和水旋分離器等;篩濾截流法有截留和過濾兩種處理單元,前者的設(shè)備有隔柵、篩網(wǎng),后者有砂濾池和微濾池。
1216.5.2污水處理技術(shù)2.化學(xué)處理法:通過化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)作用來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的污染物質(zhì)或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的污水處理法。沉淀法:加入化學(xué)物質(zhì),發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)難溶于水的沉淀物以降低水中溶解度的方法,如石灰法、硫化物法和鋇鹽法。可以除去重金屬、氰化物等。混凝法:向污水中加入混凝劑,使污水中的膠體顆粒失去穩(wěn)定性,凝聚成大顆粒而下沉??梢猿シ稚⒌墓腆w顆粒乳狀油及膠體物質(zhì)等。1226.5.2污水處理技術(shù)中和法:向酸性廢水中加入堿性物質(zhì)(如石灰)或者向堿性廢水中加入酸性物質(zhì)(如CO2)使廢水變?yōu)橹行缘姆椒?。氧化還原法:利用高錳酸鉀、液氯、臭氧等強(qiáng)氧化劑或電極的陽極反應(yīng),將廢水中的有害物質(zhì)氧化分解為無害物質(zhì);利用鐵粉等還原劑或電極的陰極反應(yīng),將廢水中的有害物質(zhì)還原為無害物質(zhì)的方法。如臭氧氧化法對污水進(jìn)行脫色、殺菌和除臭,還原法處理含鉻廢水等。1236.5.2污水處理技術(shù)3.物理化學(xué)法液-液萃取法:將與水不混溶的溶劑投入到廢水中,是廢水中的溶質(zhì)溶于溶劑中,利用溶劑與水的密度差別,將溶劑分離出來,在利用溶質(zhì)與溶劑的沸點(diǎn)差將溶質(zhì)蒸餾回收,再生后的溶劑可以再生使用。吸附法:利用多孔性的固體材料吸附污水中的一種或者多種污染物質(zhì)。離子交換法:利用離子交換劑的離子交換作用置換污水中的離子態(tài)污染物質(zhì)的方法。1246.5.2污水處理技術(shù)膜分離技術(shù)(電滲析法):在外加直流電場的作用下,陰、陽離子交換膜對水中離子有選擇性透過性,使一部分溶液中的離子遷移到另外一部分溶液中去,從而達(dá)到濃縮、鈍化、分離的目的。反滲透法:利用半透膜,在一定的外加壓力下,水分子透過膜,水中的污染物質(zhì)(溶質(zhì))被膜截流,達(dá)到處理污水的目的。
1256.5.2污水處理技術(shù)4.生物法(1)好氧生物法,在有氧的條件下,借助于好氧菌的作用來進(jìn)行的方法,包括活性污泥法和生物膜法。好氧生物處理時,一部分被微生物吸收的有機(jī)物氧化分解成簡單無機(jī)物(如有機(jī)物中的碳被氧化成二氧化碳,氫與氧化合成水,氮被氧化成氨、亞硝酸鹽和硝酸鹽,磷被氧化成磷酸鹽,硫被氧化成硫酸鹽等),同時釋放出能量,作為微生物自身生命活動的能源。另一部分有機(jī)物則作為其生長繁殖所需的構(gòu)造物質(zhì),合成新的原生質(zhì)。1266.5.2污水處理技術(shù)(2)厭氧生物法,在無氧的條件下,利用厭氧微生物的作用分離污水中的有機(jī)物,達(dá)到凈化水的目的。有機(jī)物的厭氧分解過程分為兩個階段。在第一階段中,發(fā)酵細(xì)菌(產(chǎn)酸細(xì)菌)把存在于廢水中的復(fù)雜有機(jī)物轉(zhuǎn)化成簡單有機(jī)物(如有機(jī)酸、醇類等)和CO2、NH3、H2S等無機(jī)物。在第二階段中,首先由與甲烷共生的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌將簡單有機(jī)物轉(zhuǎn)化成氫和乙酸;再由甲烷細(xì)菌將乙酸(以及甲醇、甲酸和甲胺)、CO2和H2轉(zhuǎn)化成CH4和CO2等。厭氧分析過程中,由于缺乏氧作為氫受體,因而對有機(jī)物分解不徹底,代謝產(chǎn)物中包括眾多的簡單有機(jī)物。1271286.5.2污水處理技術(shù)活性污泥法就是以含于廢水中的有機(jī)污染物為培養(yǎng)基,在有溶解氧的條件下,連續(xù)地培養(yǎng)活性污泥,再利用其吸附凝聚和氧化分解作用凈化廢水中有機(jī)污染物。普通的活性污泥法處理系統(tǒng)由以下幾部分組成:1296.5.2污水處理技術(shù)(1)曝氣池
在池中使廢水中的有機(jī)污染物質(zhì)與活性污泥充分接觸,并吸附和氧化分解有機(jī)污染物質(zhì)。(2)曝氣系統(tǒng)
曝氣系統(tǒng)供給曝氣池生物反應(yīng)所必需的氧氣,并起混合攪拌作用。(3)二次沉淀池
二次沉淀池用以分離曝氣池出水中的活性污泥,它是相對初沉淀池而言的,初沉淀池設(shè)于曝氣池之前,用以去除廢水中粗大的原生懸浮物。懸浮物少時可以不設(shè)。(4)污泥回流系統(tǒng)
這個系統(tǒng)把二次沉淀池中的一部分沉淀污泥再回流到曝氣池,以供應(yīng)曝氣池賴以進(jìn)行生化反應(yīng)的微生物。(5)剩余污泥排放系統(tǒng)
曝氣池內(nèi)污泥不斷增殖,增殖的污泥作為剩余污泥從剩余污泥排放系統(tǒng)排出。1306.5.2污水處理技術(shù)
生物膜法
和活性污泥法一樣同屬于好氧生物處理方法。但活性污泥法是依靠曝氣池中懸浮流動著的活性污泥來凈化有機(jī)物的,而生物膜法是依靠固著于固體介質(zhì)表面的微生物來凈化有機(jī)物的,因而這種方法亦稱為生物過濾法。
1316.5.2污水處理技術(shù)生物膜凈化廢水的原理:生物膜呈蓬松的絮狀結(jié)構(gòu),微孔表面積大,具有很強(qiáng)的吸附能力。微生物以吸附和沉降于膜上的有機(jī)物為營養(yǎng)料。增殖的生物膜脫落后進(jìn)入廢水,在二次沉淀池中被截流下來,成為污泥。如果有機(jī)物負(fù)荷比較高,生物膜對吸附的有機(jī)物來不及氧化分解時,能形成不穩(wěn)定的污泥,這類污泥需要進(jìn)行再處理,其處理水的NO3-可在2mg/L左右,BOD5去除率為60~90%。若負(fù)荷低,廢水經(jīng)過處理后,BOD5可以降解到25mg/L以下,硝酸鹽含量在10mg/L以上。1326.5.3污水處理系統(tǒng)(流程)廢水的性質(zhì)非常復(fù)雜,往往需要將幾種單元處理方法聯(lián)合成一個整體,并合理配置其主次關(guān)系和前后次序,才能夠達(dá)到處理要求的程度。1.一級處理。主要是去除廢水中的漂浮物和部分懸浮狀態(tài)的污染物,調(diào)節(jié)廢水的pH值、減輕廢水的腐化程度和后續(xù)處理工藝負(fù)荷的處理方法。一級處理后一般達(dá)不到排放要求,BOD去除率一般只有30%。常用的方法是篩濾法(格柵、篩網(wǎng))和沉淀法(一級處理的沉淀池通常稱為初級沉淀池)、上浮法、預(yù)曝氣法。
1336.5.3污水處理系統(tǒng)(流程)2.二級處理。污水通過一級處理后再加處理,用以除去污水中大量有機(jī)污染物,是污水進(jìn)一步凈化的工藝過程。二級處理的主要任務(wù)是大幅度地去除污水中呈膠體和溶劑狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì),常采用生物法,去除BOD可達(dá)90%以上,處理后水的BOD含量可降至20-30mg/L(一級排放標(biāo)準(zhǔn)為20,二級為20-60),一般都能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
1346.5.3污水處理系統(tǒng)(流程)3.三級(深度或高級)處理為進(jìn)一步去除二級處理未能去除的污染物質(zhì),其中包括微生物未能降解的有機(jī)物或氮磷的可溶性無機(jī)物。采用的方法主要有化學(xué)絮凝、過濾等。完善的三級處理由除磷、除氮、除有機(jī)物(主要是難降解有機(jī)物)、除病菌和病原菌、除懸浮物和礦物質(zhì)等。
1356.5.3污水處理系統(tǒng)(流程)1366.5.4污泥處理、利用與處置
污泥來源:沉砂池中的沉渣、初沉池中的沉淀物在處理過程中產(chǎn)生的,如化學(xué)沉淀污泥與生物化學(xué)法產(chǎn)生的活性污泥或生物膜
污泥的成分:含有很多有毒物質(zhì)如病原微生物、寄生蟲卵和重金屬離子等,也可能含有可利用的物質(zhì)如植物營養(yǎng)素、氮、磷、鉀、有機(jī)物1376.5.4污泥處理、利用與處置1.污泥的脫水與干化二次沉淀池排出的剩余污泥一般先在濃縮池中靜止沉降,使泥水分離。污泥在濃縮池內(nèi)靜止停留12~24h,可使含水率降至97%,體積縮小為原污泥體積的1/30。污泥進(jìn)行自然干化(或稱曬泥)是借助于滲透、蒸發(fā)與人工撇除等過程而脫水的。一般污泥含水率可降至75%左右,使污泥體積縮小很多倍。污泥機(jī)械脫水是以過濾介質(zhì)(多孔性材料)兩面的壓力差作為推動力,污泥中的水分被強(qiáng)制通過過濾介質(zhì)(濾液),固體顆粒被截流在介質(zhì)上(濾渣),從而達(dá)到脫水的目的。常采用的脫水機(jī)械有真空過濾脫水、壓縮脫水、離心脫水機(jī)等,可使污泥的含水率降至70%~80%。
1386.5.4污泥處理、利用與處置2.污泥消化
①污泥的厭氧消化
將污泥置于密閉的消化池中,利用厭氧微生物的作用,使有機(jī)物分解,這種有機(jī)物厭氧分解的過程稱為發(fā)酵。由于發(fā)酵的最終產(chǎn)物是沼氣,污泥消化池又稱沼氣池。當(dāng)沼氣池溫度為30-~35℃時,正常情況下1m3污泥可產(chǎn)生沼氣10—15m3,其中甲烷含量大約為50%左右。沼氣可用作燃料和制造甲烷等的化工原料。
1396.5.4污泥處理、利用與處置②污泥好氧消化
利用好氧和兼氧菌,在污泥處理系統(tǒng)中曝氣供氧,微生物分解生物可降解有機(jī)物(污泥)及細(xì)胞原生質(zhì),并從中獲取能量。
近年來,人們通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)污泥厭氧消化處理工藝的運(yùn)行管理要求較高,處理構(gòu)筑物要求密封、容積大、數(shù)量多而且復(fù)雜,所以認(rèn)為污泥厭氧消化法適用于大型污水處理廠污泥量大、回收沼氣量多的情況。污泥好氧消化法設(shè)備簡單、運(yùn)行管理比較方便,但運(yùn)行能耗及費(fèi)用較大,適用于小型污水處理廠,即污泥量不大、沼氣回收量小的情況。而且當(dāng)污泥受到工業(yè)廢水影響,進(jìn)行厭氧處理有困難時,也可采用好氧消化法。
1406.5.4污泥處理、利用與處置③污泥的最終處理
含有機(jī)物多的污泥經(jīng)脫水及消化處理后,可用作農(nóng)田肥料;當(dāng)污泥中含有有毒物質(zhì),不宜作肥料時,應(yīng)采用焚燒法進(jìn)行徹底無害化處理、填埋或筑路。
1416.5.4污泥處理、利用與處置142第八章
固體廢物的處理和利用
教學(xué)要求:1.掌握固體廢物種類2.掌握工業(yè)固體廢物的處理利用的方法
3.掌握城市垃圾的利用與治理的基本方法1438.1概述基本概念
固體廢物:簡稱廢物,又稱固體廢棄物或固體遺棄物。指人類在生產(chǎn)過程和社會生活中產(chǎn)生的不再需要或沒有“利用價值”而被遺棄的固體或半固體物質(zhì)。
危險固體廢物:簡稱危險廢物,又稱有害廢物,一般指具有腐蝕性、毒性、反應(yīng)性、感染性的固體廢物。
固體廢物的利用:固體廢物的利用包括生產(chǎn)工藝過程中的循環(huán)利用、回收利用及交由其他單位利用。
1448.1概述
固體廢物處理:將固體廢物轉(zhuǎn)化為適于運(yùn)輸、貯存、利用和處置的過程或操作,即采取防污措施后將其排放于允許的環(huán)境中,或暫存于特定的設(shè)施中等待無害化的最終處置。
固體廢物處置:是將無法回收利用且不打算回收的固體廢物長期地保留在環(huán)境中所采取的技術(shù)措施,是解決固體廢物最終歸宿的手段,故也稱最終處置。
1458.1概述
固體廢物的分類按其形狀可分為塊狀、粒狀、粉狀和半固狀(泥狀、漿狀、糊狀)等廢物按其來源可分為礦業(yè)廢物、工業(yè)廢物、農(nóng)業(yè)廢物、城市生活垃圾等廢物;按其性質(zhì)和危害可分為有機(jī)和無機(jī)廢物、一般性和危險性廢物。1468.1概述
1478.1概述
固體廢物的危害1.固體廢物對環(huán)境的危害
(1)侵占土地,污染大氣
(2)污染土壤和地下水
2.對人體健康的危害
(1)短期的危害性事件,如對人體的毒害和爆炸等(2)長期的危害性事件,如中毒
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