第三章水环境与土壤环境

第三章水环境与土壤环境第一节水环境第二节土壤环境第一节水环境一、水质卫生标准及评价二、水源的种类三、水的污染与自净四、饮用水的净化与消毒五、水的特殊处理法第一节水环境教学目的1.熟悉饮用水的感官性状及化学指标;2.了解水源种类，水体污染物及其危害；3.熟悉水的自净概念和水体自净作用；4.了解饮用水的卫生要求及畜牧场的用水量；5掌握水的净化方法；6.了解水的特殊处理法。教学重点、难点1.饮用水的物、化指标；2.水体的自净作用；3.水的净化方法。可利用水资源状况1、水资源情况：地球表面70.8%被水覆盖,其中97.5%为海水,淡水仅2.5%;淡水除南北极和地下水部分,只有0.26%为江、河、湖等可利用。2、我国现状：南北方分布不均:南水北调、引黄入津等；污染严重。缺水的国家世界淡水资源的65%集中在10个国家里，而占人口40%的80个国家却严重缺水。如果一个国家年人均水量在2000立方米以下，就是缺水的国家。人均水量在1000立方米以下的，是严重缺水国，共有15个：埃及、阿联酋、阿曼、佛得角、布隆迪、阿尔及利亚、也门、约旦、沙特阿拉伯、巴巴多斯、新加坡、巴林、利比亚、科威特、卡塔尔、马耳他(年人均水量仅82立方米)。中国人均水量不富，是缺水国家之一。长江水源的污染情况蓝藻引发江苏无锡饮用水危机(蓝藻使水变质)滇池的富营养化污染第一节水环境水是生命之源，是畜体的重要组成成分（约占体重的50～80％），是体内微量元素供给的来源之一，畜体内的一切生理、生化过程都在水中进行，如养分的运输，废物的排出等。它构成畜体的内环境；在维持畜体热平衡中起关键作用。水也是影响外环境小气候的重要因素，动物离不开水，缺水比缺食危害更大；此外，在畜牧生产过程中，饲料的清洗与调制、设备与工具的清洗与消毒等都需要大量的水。因此，在畜牧场选址和规划中，水源和水质是首要考虑的条件之一。一、水质卫生标准及评价我国现已公布和执行的水质卫生标准，有《生活饮用水水质标准》、《地面水水质卫生标准》、《废水排放标准》等。它们之间既有区别，又有一定的联系。生活饮用水卫生标准是保证水质适合于生活饮用，与人、畜健康有直接关系，是对饮用水水质评价和水源管理的依据。地面水卫生标准是保证适于人们生活使用和工农业生产，是评价其污染状况和对废水排入进行检测的依据。废水排放标准是车间或工厂排出口的废水必须达到的要求。是保证地面水不致受到污染的规定。1.生活饮用水水质标准《生活饮用水水质标准》GB5749-85为全国通用设计标准，分总，水源卫生保护，水质检验等五部分，共计21条。畜禽饮用水的水质标准，目前我国没有明确的规则，但可参照该标准并有适当的灵活性。2.畜牧场的用水量包括人的生活、生产用水和消防、灌溉用水。①人的生活用水是指平均每一职工每日所消耗的水，包括饮用、洗衣、洗澡及卫生用水。一般按每人每日20～40L计算。㈠饮用水的卫生要求②畜禽用水是指每头畜禽每日平均用水量。包括饮用、饲料调制、畜体清洁、刷洗饲槽及用具、畜舍清扫等消耗的水。畜牧场的用水量很不均衡，随季节和每天的时间不同而变化。夏季用水多、夜间用水少。在计算用水量和设计时，应按单位时间内最大耗水量计算。各种畜禽每日用水量畜种乳牛育成牛犊牛种母马种公马带仔母猪妊娠母猪、公猪舍饲期用水量70～12050～6030～5050～7540～5075～10045畜种育成猪幼猪、肥猪成年母羊羔羊成年鸡雏鸡鸭舍饲期用水量3015～2010510.51.25㈡饮用水的卫生评价1.感官性状指标水的温度、色度、浑浊度、臭和味、肉眼可见物等，通常可用感觉器官去直接观察（也可用仪器检测），称为感官性状指标。⑴水温它可影响水中的生物、水体的自净和人类对水的利用。地面水随季节和气候而变化，一般水温的变化落后于气温，其变化范围为0.1～30℃之间。地下水比较稳定，水温约为8～12℃。当大量工业废热水排入地面水时可造成热污染，致使溶氧下降，危害水生生物。⑵色纯洁的水一般无色，水体呈现异色时，必须分析原因。如含腐殖质时呈棕色或棕黄色；大量藻类繁殖时呈绿色或黄绿色；深层地下水含大量低价铁，汲出地面被氧化成高价铁而呈黄褐色；被不同工业废水污染的水，呈现各种各样的颜色。⑶浑浊度表示水中悬浮物和胶体物对光线透析阻碍的程度。洁净的水是透明的，泥沙、有机物、矿物、生活污水、工业废水都可使水的浑浊度增加，影响水的感官性状，有时还有流行病学和毒理学的意义。1L水中含有相当于1mg标准硅藻土形成的浑浊状况规定为1度，饮用水浑浊度不得超过5度。⑷臭和味纯净的水没有异臭。人畜粪便、工业废水污染或水中大量的藻类死亡、含硫地层的地下水，都可产生异臭。臭的强度一般分5级，测定时还需要记录臭的性质，如鱼腥臭、泥土臭、腐烂臭等。清洁的水应适口而无味。当水受到生活污水或工业废水污染、或水中溶有地层中的各种盐类时，可能产生各种异味。一般经煮沸后用味觉来体会和描述，分6级。我国规定，饮用水不得有异味。⑸肉眼可见物指水中含有肉眼可见的微小生物和悬浮颗粒。是水质不清洁的标志。2.化学指标⑴pH天然水的pH一般在7.2～8.5之间。当水质出现过酸、过碱时，表示水有受到污染的可能。水的pH过高，将会引起水中溶解盐类析出而恶化水的感官性状，降低氯化消毒效果；若水的pH过低时，加强水对金属（铁、铅、铝）的溶解，有较大的腐蚀作用。我国规定饮用水的pH为6.8～8.5。⑵硬度指溶于水中的钙、镁等盐类的含量。一般分为碳酸盐硬度（重碳酸盐和碳酸盐相加）和非碳酸盐硬度（硫酸盐和氯化物）。硬度也可分为暂时硬度和永久硬度。前者是把水煮沸后可去除的硬度。当1L水中的钙和镁等离子的总含量相当10mg氧化钙时，称为1度。水的硬度低于8度为软水；8～16度为中等硬水；17～30度为硬水；30度以上为极硬水。地下水硬度一般比地面水高，地面水的硬度随水流经地区的条件而不同，一般都变化不大。有机物或工业废水的污染会使水的硬度突然变化。水的硬度对人、畜并无直接影响，但对长期习惯饮软水的人、畜，临时改饮硬水则会引起胃肠功能紊乱，经过一段时间后可逐渐适应。我国规定饮水硬度不超过25度。⑶氯化物自然界的水一般都含有氯化物，其含量随地区而不同。通常水体中的氯化物是相当稳定的。水中氯化物来源主要是流经含氯化物的地层、受生活污水和工业废水的污染等，水中氯化物的含量突然增加时，表明水有被污染的可能，若氮化物含量也同时增加，说明是受到粪便污染。饮水中氯化物含量过高会使水带咸味并影响胃液的分泌。一般饮水中的含量不超过200mg/L。⑷硫酸盐天然水中都含硫酸盐，多以硫酸镁的形式存在。含大量硫酸盐的水其永久性硬度高。当水中的硫酸盐的含量突然增加时，表明水可能被生活污水、工业污水或硫酸氨等污染。一般认为饮用水硫酸盐不超过250mg/L为宜，超过400mg/L时有苦味，易引起胃肠功能障碍。⑸含氮化合物当天然水被人、畜粪便污染时，含氮有机物在水中微生物的分解下，逐渐变为简单的化合物。氨是无氧分解时的最终产物。若有氧存在，氨进一步被转化为亚硝酸盐、硝酸盐，称为“三氮”。“三氮”的产生使水中的有机物减少，病原微生物逐渐消亡。因此“三氮”的测定，可协助了解水体污染和自净的进展及其污染的性质。①氨氮：动物性有机物含量一般较高，同时，人、畜粪便中含氮有机物很不稳定，易分解为氨。水中氨氮含量增高，极有可能存在人、畜粪便的污染，污染的时间还不太久。流经沼泽地或泥炭地的水可因植物性有机物的分解而使氨氮增加；含铁高的地下水中硝酸盐与低价铁作用也可能还原为氨，在卫生学上意义不大。工业废水和农田氮肥也可能使氨氮增加。因此，发现水中氨氮增加时，应判明其来源。一般水中氨氮含量不应超过0.05mg/L。②亚硝酸盐氮：水中的氨在有氧条件下，经亚硝酸菌的作用分解产生。若在水中含量过多，表明有机物分解还在继续进行，污染的危险依然存在。自然原因如雷雨也会形成亚硝酸盐；沼泽水、深层地下水的硝酸盐也可还原为亚硝酸盐，与污染无关。因此，也应弄清楚其来源以作正确的评价。良好的饮用水不应有或仅有痕迹量（0.002mg/L）。③硝酸盐：含氮有机物分解的最终产物。如水体中仅有硝酸盐含量增高，而氨氮和亚硝酸盐含量都低甚至没有，则说明污染时间已久，自净已结束，或表示这些硝酸盐氮可能来自地层而非污染。水中硝酸盐含量过高时（20～30mg/L以上），对机体发生毒害作用，引起高铁血红蛋白症。一般认为在生活饮用水中的含量不应超过10mg/L。在实践中，发现水体中“三氮”增加时，除应排除与人畜粪便无关的来源外，往往需要根据水中“三氮”的变化规律综合分析。通过“三氮”在水中分别出现、动态变化分析，可帮助了解水体的污染与自净状况。⑹溶解氧（DO）空气中的氧溶解在水中称溶解氧。溶解氧在水中的含量与空气中的氧分压和水温有关。清洁的地面水，溶解氧都接近饱和。当水被有机物污染后，其氧化分解消耗水中的溶解氧，厌养分解会使水质恶化、发臭。因此，溶解氧含量可作为判断水体是否被有机物污染的间接指标。⑺生化需氧量（BOD）水中有机物在好氧细菌作用下分解所消耗的溶氧量。水中有机物含量愈多，水的生化需氧量就愈高，而水体所含微生物及病原菌也愈多。因此，它可作为评定有机物污染和细菌污染的间接指标。有机物生化需氧过程很复杂，要使这一过程全部完成，需要时间较长。通常用“5日生化需要量”（BOD5）来表示，即20℃时培养5d，1L水中溶解氧减少的量（mg/L）来表示。清洁的江、河水BOD5一般不超过2mg/L。⑻化学耗氧量（COD）在一定条件下，以强氧化剂如高锰酸钾、重铬酸钾等氧化中水的有机物所消耗的氧量。它可作为水中有机物含量的一种间接指标。代表水中可被氧化的有机物和还原性无机物的含量。其测定方法简便快速，不能反应有机物的实际含量。⑼总需氧量（TOD）指1L水中还原性物质（有机物和无机物）在一定条件下氧化时所消耗氧的毫克数。是评价水体被污染程度的一个重要指标，其数值愈大，污染愈严重。但因包括无机物，在应用上有一定的局限性。⑽总有机碳（TOC）指水中全部有机物的含碳量，它只能相对表示水中有机物的含量（mg/L）。是评价水体有机污染程度的综合指标之一，不能说明有机污染的性质。TOD、COD的检测有可能取代生化需氧量的测定方法，实现对水体有机物含量测定的快速自动化。⑾铁对人畜并无毒害，但达1mg/L时，有明显的金属味且色度增大，影响水的感官性状，并可使衣物或器皿等着色，可使乳制品产生不良气味，使干酪产生锈斑。饮用水中不得超过0.3mg/L。⑿锰来自工业废水和自然界，微量的锰可使水呈现颜色，影响水味，多出现“黑水”。在水中不易氧化，难以排除。水中的含量不得超过0.1mg/L。⒀铜随工业废水进入水体，达1.5mg/L时，有明显的金属味，可使衣物、器皿着色。人长期摄入100mg/d的铜可引起肝硬化。我国规定，饮水中含铜不得超过1mg/L。⒁锌水中含锌达10mg/L，水质混浊；超过5mg/L时出现金属异味。饮水中不得超过1mg/L。⒂挥发性酚类主要来自工业污染。其本身毒性并不大，但可使水带异臭。氯化消毒时，形成氯酚更臭。我国规定，饮水中的含量不得超过0.002mg/L。3.毒理学指标指水质标准中所规定的某些毒物，其含量超过标准便会直接危害机体，引起中毒。它们是水体受到某些工业废水污染的直接证据。⑴氟化物水中含氟化物低于0.5m/L时引起龋齿，超过1.5mg/L时引起中毒，饮水中适宜含量为0.5～1.0mg/L。地面水高氟主要是各种含氟工业（硝酸厂、炼铝厂、玻璃厂）废水污染的结果。⑵氰化物主要来自各种工业（炼焦、电镀、选矿等）废水污染。长期饮用氰化物较高的水引起慢性中毒，表现为甲状腺功能低下的一系列症状。饮水中不得超过0.05mg/L。⑶砷天然水中微量的砷对机体无害，含量较高时有剧毒。主要来源于工业污染或含砷高的地层。饮水中不得超过0.04mg/L。⑷硒水中含硒与土壤有关，饮水中含量不得超过0.01mg/L。⑸汞水中汞主要来自工业废水（如电解、涂料、农药、造