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第四章水资源与水环境3.水污染防治及其回用水污染水污染控制技术生态演替修复技术人工湿地中水回用水是怎么污染的？什么是水体污染？收集处理人城市工业农业新陈代谢生活和商业产品用水冷却用水灌溉废水地面径流地下渗流降水蒸发给水处置海洋水的社会循环3.1水体主要污染物与类型一、水体主要污染分类及危害水污染源农田退水养殖废水生活污水工业废水面污染源点污染源二、常见的水污染类型（一）耗氧有机物污染型（耗氧有机物引起）1、污染危害（结果）水中溶解氧(DO)降低，导致水中缺氧，严重的会出现厌氧状态。严重缺氧的水体，水生动植物不能生存。厌氧状态的水体将发黑发臭，水中的厌氧生物会产生大量的硫化氢，氨，硫醇等恶臭的气体。2、水体自净（self－purification)概念水体具有消纳一定量污染物质，使其自身质量保持洁净的能力。结合水体的概念，实际上是一个生态系统的作用过程：物理，生物和化学几个方面的共同作用，但一般认为最主要的是物理稀释和生物自净。1）水体的生物自净（1）定义：通过微生物对有机物的分解，使有机污染物质浓度降低的过程。对于有机污染型的水体自净一般指的就是生物自净。流动河流自净过程——流水不腐户枢不蠹（2）自净过程（流动河流）距离ＤＯ和ＢＯＤ浓度进入厌氧状态的水体时间DOBODDO变化曲线氧垂曲线厌氧状态BOD降解的曲线02）稀释作用稀释本身并不能去除污染物质。存在的两种运动形式：推流和扩散水流方向污染源推流扩散混合均匀断面3)水体自净的意义消减一定量的有机污染物质；为污染治理提供一定的理论依据。人工强化水体自净能力：加强水体的交换能力河道曝气——人工强化水体自净能力；生物处理工艺——人工模仿水体自净能力估算水体的环境容量。1996年，上海启动了“苏州河环境综合治理工程”，整项工程规划投资２００多亿元，计划用１０年左右的时间，通过实施１７项主体工程，使苏州河消黑除臭，重新恢复昔日“鱼翔浅底”的勃勃生机。由于采取了调水（开闸放污水、闭闸挡海水）方案和河道人工曝气，大大加快了苏州河的治理工作。为苏州河度身订造的“河道曝气复氧船”，外形酷似一只银灰色和浅蓝色相间的鞋子，总高度为３.６米，核心部分－－制氧曝气装置位于长１２米、宽６米的工作舱内。据介绍，制氧装置每小时可以制出浓度为９０％的纯氧１５０立方米，每天可造氧5吨。这座流动的“制氧车间”常年航行在苏州河北新泾至河口17公里的河道内，为苏州河输氧。英国泰晤士河上也有两艘３０吨曝气复氧船。水环境容量在发达国家，认为水体的自净能力就是水环境容量。根据实际情况，我国的定义是：一定水体在不影响其水体功能的前提下（规定的环境目标下），所能容纳的污染物的最大负荷称为水环境容量。影响水环境容量的因素：1、水体特征：流量、流速、水pH值、碱度、硬度、污染物质的背景值、自净参数等2、污染物特征：污染物的扩散性、持久性、生物降解性等。一般来说，污染物的物理化学性越稳定，环境容量越小。耗氧有机物的水环境容量最大，难降解有机物的水环境容量很小，而重金属的水环境容量则甚微。3、水质目标河流中的扩散和分解受到河流的流量、流速、水深等因素的影响。河口是指河流进入海洋前的感潮河段。河口污染物的迁移转化受潮汐影响，受涨潮、落潮、平潮时的水位、流向和流速的影响。湖泊水库的贮水量大，但水流一般比较慢，污染物的稀释、扩散能力较弱。海洋虽有巨大的自净能力，但是海湾或海域局部的纳污和自净能力差别很大。地下水中的迁移转化受多种因素影响，地下水一旦污染，要恢复原状非常困难。水环境容量的计算：假如某种污染物排入某地面水体，此水体的水环境容量可用下式表示：W=V(S-B)+C式中：W——某地面水体的水环境容量；V——该地面水体的体积；S——环境标准（水质目标）；B——地面水中某污染物的环境背景值；C——地面水的自净能力。南水北调对长江自净能力的影响中线工程：从长江支流汉江干流上的丹江口水库引水，沿伏牛山和太行山山前平原开渠输水，跨长江、淮河、黄河、海河四大流域，全线自流，在郑州西穿过黄河，输水到北京的玉渊潭。年调水量145亿立方米，干渠总长1246公里。主要解决湖北、河南、河北、北京及天津等沿线城市的用水，并兼顾农业和其他用水。两点利处：1）汉江发生灾害洪涝频率明显降低2）血吸虫病的危害得到抑制调水后，汉江中下游洪涝灾害的发生频率相对调水前将明显降低，钉螺生长繁殖的有利环境减少，血吸虫病的危害预期得到抑制。根据《南水北调中线工程对汉江中下游环境影响研究》报告，南水北调中线工程对汉江区域的经济和环境的影响将是利少弊多。水体自净方面的缺陷：水环境容量的损失汉江上游的丹江口水库多年入库水量为394．8亿立方米，若按中线调水145亿立方米计算，汉江中下游多年平均径流量将减少1／3。自净能力减弱。南水北调以后，汉江年均流量将由2300─3300m3／s降至490─800m3／s，汉江中下游各段水环境容量的损失将高达32.37％。1）、汉江中下游年平均径流量减少1/32）、汉水流域“水华”增多3）、鱼类种群减少，产量降低4）、东荊河每年將有70％的时间断流5）、农业灌溉取用水不足6）、武汉段水体由二类下降至三类其他影响：2003年2月汉江水华是武汉江段继1992年、1998年、2000年之后发生的第四次。这次水华现象的产生，初步分析主要原因为：一是水体污染，水体中氮、磷和有机物污染超标；二是汉江干流水量小，水流缓慢。耗氧有机污染物的来源生活污水是最主要来源：未经处理的生活污水的BOD约为300—500毫克／升；养殖厂污水的BOD一般比生活污水大5倍。焦化厂的污水的BOD达1400—2000毫克／升，皮革厂的污水BOD达220—2300毫克／升。我国某些工业废水和城市生活污水的COD和BOD5（二）水体富营养化1、概念：水体中N,P等植物营养物过多引起的水质污染，通常表现为大量的浮游生物繁殖，因优势种的颜色不同，通常会表现出不同的颜色：蓝色，红色，棕色，乳白色。在湖泊中通常称为“水华”，在海洋中称为“赤潮”富营养化：天然富营养化人为富营养化2、水体中N、P等植物营养物的来源农田施肥、农业废弃物、城市生活污水与某些工业废水。世界氮肥的使用情况kgNkm-2y-1199020503、水体富营养化的危害加速湖泊的老化植物生物量和动物生物量的死亡形成的沉积物抬高湖底湖泊变浅后，容易生长大型的水生植物，加速了沉积物的沉淀；演变成湿地，森林等，湖泊消失3、水体富营养化的危害对水体和人的影响水华的出现使水味变得腥臭难闻，降低水体的透明度，增加浊度。水面被藻类遮盖，阳光难以进入，严重抑制了深层水体的光合作用。部分藻类还能分泌藻毒素，赤潮：石房蛤毒素藻类在过滤时会堵塞滤料，在氯化消毒时产生三卤甲烷等有毒副产物。藻类代谢物如糖酸等在混凝过程中与混凝剂反应，降低处理效果，增加混凝剂用量，而生成的络合物又会导致管网腐蚀。富营养化对当地自来水厂的影响：湖泊时间滇池巢湖太湖1992停产2001停产1987停产一月1990，蓝藻，北部沿岸成0.5m厚的藻类聚集层无锡水厂停产1月，损失1.3亿元1994，再次停产我国湖泊、水库的富营养化情况在我国131个主要湖泊中，已达富营养程度的湖泊有67个，占51.2％。在39个代表性水库中，富营养程度的有12个，占30％。在五大淡水湖中，太湖、洪泽湖、巢湖已达富营养程度，鄱阳湖、洞庭湖目前虽维持中营养水平，但磷、氮含量偏高，正处于向富营养过渡阶段。4、富营养化程度与N、P关系一般认为，总磷和无机氮分别超过20mg／m3和300mg／m3就认为水体处于富营养化状态。三）油类污染石油污染是海洋污染的一种，目前而言，是海洋污染的主要方式。1、石油污染的來源1）海上石油开采溢入海洋2）陆地漏油3）二战沉船4）现代战争带来的污染5）海上沉船6）大气中的石油烃的沉降2、石油污染的危害1.危害浮游动植物，破壞海洋基本生产力。2.危害水产生物，降低渔业生产。3.危害鱼卵及仔鱼，破坏鱼类再生資源。4.危害海鸟生存，降低海鸟繁殖力。5.消耗海中大量的溶氧。(氧化1公升的石油需40万公升海水的溶氧)6.间接危害人类健康。石油污染的危害：四）重金属污染指汞、镉、铅、铬，以及类金属砷等生物毒性显著的重元素，和具有一定毒性的一般重金属如锌、铜、钴、镍、锡等重金属污染物的来源见下表重金属在水体中的迁移主要与沉淀、络合、螯合、吸附和氧化还原等作用有关，还与重金属通过食物链的富集有关。重金属对污染水体的危害：微量重金属即可产生毒性效应；某些重金属可在微生物作用下转化为毒性更强的金属化合物；重金属可以经过食物链的生物放大作用，逐级在较高级的生物体内富集；0.0001ppm→0.001～0.002ppm→0.2～0.5ppm→0.8～1.5ppm→1～5ppm海洋浮游生物小鱼其它鱼类大鱼海水中的汞通过食物链的富集汞污染•毒性液态汞——没有毒性；汞蒸气——中枢神经系统；汞的有机化合物（甲基汞）——威胁最大•来源制氯工业——汞电极长效碱性电池、造纸厂废水、塑料工业、农业灭菌剂•事例——最严重1972年伊拉克——吃汞处理过的种子——死500人、受害7000人镉污染1946年——日本富山县“痛痛病”——铅锌镉矿废水美国：电镀（50%）、塑料（26%）、颜料（14%）危害：连续摄取0.1ppm镉影响人的寿命。氟、砷污染——目前我国饮用水污染氟斑牙我国目前迫切要解决的污染水系三河三湖•淮河、海河、辽河•巢湖、太湖、滇池一海•渤海湾本节思考题什么是水体自净作用？有哪几种形式？何谓水污染？有哪些特点？