水的主要污染物

第四章水体污染第二节主要污染物及其危害第三节水体自净与环境容量第一节水体污染的基本概念第二节主要污染物及其危害一、需氧污染物二、植物营养物三、油类四、酚类化合物五、氰化物六、酸碱盐污染物七、农药八、重金属与类金属九、放射性污染物十、热污染十一、病原微生物污染无机污染物一、需氧污染物（有机无毒）需氧污染物含义：生活污水和某些工业（造纸、食品、印染、制革、焦化、石油化工等）废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪和木质素等有机化合物可在微生物作用下，最终分解为简单的无机物质，这些有机污染物在分解过程中，需要消耗大量的氧气，故称为需氧污染物。（p35）木材主要由木质素所组成，木质素是木材工业或其加工业的大量废弃物之一，每年工业处理木材产生的废物形式的木质素就有近35万吨。1.溶解氧DO:DissolvedOxygen2．生化需氧量BOD：BiochemicalOxygenDemand3．化学需氧量COD：ChemicalOxygenDemand一、需氧污染物1.溶解氧（DO）溶解氧DO，反映水体中氧的存在水平，在通常情况下，DO含量越高则水质越好。DO高表明水体自净能力较强；DO低表示水体中污染物不易被氧化分解，会影响鱼类及其他水生生物的正常生活，水质恶化。1.溶解氧DO大多数鱼类要求生活在溶解氧含量在4mg/L以上的水中（如河鳟要求溶解氧含量在3～12mg/L，鲤鱼为6～8mg/L，青、草、鲢鱼为5mg/L以上）。当溶解氧含量1mg/L时，大部分鱼类会因氧气不足窒息死亡，此时，厌氧菌会繁殖而导致水体恶化。1.溶解氧DO天然水体中，溶解氧一般为5～10mg/L。地表水的溶解含氧量，一般不低于4mg/L，对饮用水要求溶解氧应高于5mg/L。测定DO值的方法有碘量法、叠氮化钠修正法、高锰酸钾修正法等，其中常用的方法是碘量法。碘量法原理碘量法是基于溶解氧的氧化性，水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾，水中溶解氧将低价锰氧化成高价锰，即四价锰的氢氧化物棕色沉淀。而四价锰在酸溶液中使碘离子氧化成碘分子，释放出来的碘量＝水中的溶解氧量，碘用硫代硫酸钠溶液测定。1.溶解氧DO:DissolvedOxygen2．生化需氧量BOD：BiochemicalOxygenDemand3．化学需氧量COD：ChemicalOxygenDemand一、需氧污染物生化需氧量BOD：指水体中好气性（需氧性）微生物分解有机物过程中，消耗水中溶解氧的量。以mg／L或ppm表示。ppm用溶质质量占全部溶液质量的百万分比来表示的浓度，叫做ppm浓度。ppm浓度即百万分比浓度（10-6），ppm即英文（partpermillion）。1．生化需氧量（BOD）BOD是反映水体受有机物污染程度的重要指标，表示水中有机化合物等需氧物质的含量。1．生化需氧量（BOD）测定BOD时，在所测水样中加入能分解有机物的微生物和氧饱和水，在一定温度下（20℃），经过规定天数（1天、5天、20天）的反应，然后根据水中氧的减少量来测定。分别用BOD1、BOD5、BOD20来代表。1．BOD（生化需氧量）微生物分解有机物的过程非常缓慢，有机物中，亚硫酸盐、亚硝酸盐和硫化物等在1天内可氧化完成；烃类（氢碳的化合物）的氧化需7～10天才能完成；一般含碳的有机物氧化时间为20天。1．BOD（生化需氧量）因此，目前一般采用的办法是：测定水温在20℃时，5天前后水体中溶解氧之差，称为五日生化需氧量，即BOD5。测定BOD时，若所测废污水有毒，不利于微生物繁殖，则测定前需对水样适当稀释至好氧性微生物能正常生长繁殖，再行培养、测定。对受有机物污染严重的废水，测定前也需稀释，使整个分解过程在有足够溶解氧条件下进行。1．BOD（生化需氧量）本法缺点：测定时间长。对于生活污水来说，BOD5≈70％的BOD20，其中BOD20称为总生化需氧量。1．BOD（生化需氧量）BOD5值愈高，水质愈差。纯净的水BOD5值在1～3mg／L之间；BOD5低于3mg／L时，水质较好；BOD5值高于5mg／L，即表明水的纯度可疑，BOD5大于10mg／L时，水质很差。未经处理的城市污水，其BOD5值一般在100至400之间，有的甚至高达10000，对于一般工业废水的BOD5最高容许排放值为60mg／L。1．BOD（生化需氧量）深圳海域：生化需氧有机物基本未污染（1－3毫克／升）的水域约占86%；其余为未污染（≤1毫克／升）水域，仅分布于大鹏湾内。深圳海域海水中生化需氧量分布图1.溶解氧DO:DissolvedOxygen2．生化需氧量BOD：BiochemicalOxygenDemand3．化学需氧量COD：ChemicalOxygenDemand一、需氧污染物化学需氧量（COD）含义：指用化学氧化剂重铬酸钾（k2Cr2O）或高锰酸钾（k2MnO4）氧化水中有机污染物所需要消耗氧化剂的量，单位同BOD。2．化学需氧量COD化学氧化剂指重铬酸钾（k2Cr2O）或高锰酸钾（k2MnO4)污染严重者用CODCr法，而污染较轻者用CODMn法。最常用的测定方法为重铬酸钾法。化学需氧量在不同条件下测得的COD值不同，所以测定化学需氧量时，必须严格控制反应条件。优点：大大缩短检测时间；缺点：不能反映被微生物分解有机物的量2．化学需氧量CODCOD是指在一定条件下用强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量，以每升水消耗氧的毫克数表示，是反映水体中还原性污染物的指标。耗氧越多表明污染越严重，一般工业废水的最高容许COD排放值为100mg／L。2．化学需氧量CODCOD测定法简单、迅速，但不能完全反映水体受污染程度。因为水中有机物的降解是与微生物共同作用的结果，所以必须用BOD作为评价水体受有机物污染指标。2．化学需氧量COD深圳海域属于化学需氧物质基本未污染（2－3毫克／升）的水域约占7％，分布于沙井和福永近岸水域；其余为未污染(≤2毫克／升）水域。深圳海域化学需氧量分布图第二节主要污染物及其危害一、需氧污染物二、植物营养物三、油类四、酚类化合物五、氰化物六、酸碱盐污染物七、农药八、重金属与类金属九、放射性污染物十、热污染十一、病原微生物污染无机污染物1.含义：植物营养物主要指N、P、K、S及其化合物。从农作物生长来看，植物营养物是宝贵物质，但是，过多的营养物进入天然水体，将恶化水体环境质量，影响渔业的发展和危害人体健康。二、植物营养物2．天然水体过量的植物营养物来源：主要来源于:化肥、农业废弃物、生活污水和造纸制革、印染、食品等工业废水。如:城市居民每人每天排放污水中的氮含量约50克。美国生活污水中50～75%的磷是由洗涤剂产生的(一般洗衣粉中含有10%～35%的三聚磷酸钠)。二、植物营养物二、植物营养物我国化肥产量居世界第二位，消费量居世界第一位。化肥利用率只有30％，70％回到环境中造成危害。工业发达国家化肥利用率50％～60％。3．植物营养物的危害：植物营养物污染主要表现为水体富营养化。水体营养化程度与磷、氮含量关，磷的作用大于氮。一般来说，总磷和氮含量分别超过20毫克/米3，300毫克/米3，就认为水体处于富营养化。二、植物营养物3．植物营养物的危害（四方面）（1）形成氮氧化物，危害森林。适量氮元素会使植物枝繁叶茂，当氮元素“供过于需”时，多余的氮元素以硝酸盐形式聚集在土壤中，硝酸根离子吸引钙、镁等阳离子并将其携带进入地下水，剥夺树木生长急需的其他基本营养物质。营养匮乏的树木很难抵抗干旱等自然灾害，同时，土壤酸化也使灌木丛失去生物多样性，还会形成酸雨。3．植物营养物的危害（2）产生亚硝酸盐：致癌，影响人体健康。（3）破坏土壤结构：如土壤板结、保水能力低，肥力下降。（4）导致水体富营养化．水体富营养化自然界一直都存在水体富营养化这一现象。所谓“沧海变桑田”，部分原因就在于水体富营养化。它使湖泊等水体先变成沼泽，最后变为草原和森林，这是一个成千上万年的漫长过程，但由于人类活动影响，大大缩短了该过程。水体富营养化1.水体富营养化概念2.水体富营养化表现3.水体富营养化作用机理4.水体富营养化防治对策水体富营养化是指在人类活动影响下，生物所需植物营养物大量进入缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体的DO下降，造成水体水质及水环境恶化的现象。1.水体富营养化概念在自然条件下，湖泊等水体也会从贫营养状态过渡到富营养状态，这种自然过程非常缓慢。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水，所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。1.水体富营养化概念水体富营养化1.水体富营养化概念2.水体富营养化表现3.水体富营养化作用机理4.水体富营养化防治对策水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，水面因占优势的浮游藻类颜色往往呈现蓝色、红色、棕色等。这种现象在江河湖泊中称为水华，在海洋中则叫做赤潮或红潮。2.水体富营养化表现水体富营养化1.水体富营养化概念2.水体富营养化表现3.水体富营养化作用机理4.水体富营养化防治对策正常水体中营养物质含量是有限的。含有大量的氮、磷等营养物质的废污水排入水体后，会促进自养型生物旺盛生长，特别是蓝藻（红藻）数量迅速增加，而其他种类的藻类逐渐减少。水体中的藻类本来以硅藻和绿藻为主，随着富营养化的发展，最后变为以蓝藻为主。3.水体富营养化机理藻类繁殖迅速且生长周期短，藻类及其他浮游生物死亡后被需氧微生物分解，不断消耗水中的溶解氧；或被厌氧微生物分解，不断产生硫化氢等气体，两个方面共同作用，使水质恶化，造成鱼类和其他水生生物大量死亡。3.水体富营养化机理藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中，又把大量的氮、磷等营养物质释放入水中，被新一代藻类等生物利用。因此，水体富营养化后，即使切断外界营养物质来源，水体也很难自净和恢复到正常状态。3.水体富营养化机理湖泊富营养化是指当湖泊中N、P等植物营养物的浓度超过一定数值时，引起湖泊生态系统失衡的现象，是湖泊衰老的表现。湖泊富营养化概念A.藻类、微生物剧增，DO含量下降大量含有N、P污水进入湖泊时，会导致藻类的快速生长，同时藻类尸体为微生物提供充足养料，因而大量繁殖，并快速消耗水中溶解氧。湖泊富营养化过程(3个阶段)B.湖泊底部缺氧层厚度逐渐增大由于微生物集中在底泥中，造成水底层缺氧，随着时间推移，缺氧层厚度越来越大，好氧微生物活动范围被限制在表层。最后藻类只能生长在水面一层，而其他需氧生物死亡。湖泊富营养化过程C.湖泊生态系统崩溃藻类生长会进一步限制阳光入射和氧气补充速度，加剧了富营养化的速度，藻类也由于缺氧而开始大量死亡，形成“水华”，最终系统崩溃。这样的生态循环过程是湖泊富营养化。湖泊富营养化过程A.因加入氮磷后，水生生物藻类大量繁殖A.贫营养湖B.富营养湖沼泽干地藻类B.植物营养物沉积湖底（动植物枯死、腐烂）C.D.湖泊消亡的过程N、P水体富营养化1.水体富营养化概念2.水体富营养化表现3.水体富营养化作用机理4.水体富营养化防治对策富营养化防治是水污染中最为复杂和困难的问题，其防治特点（2个）：①污染源的复杂性：导致富营养化的N、P营养物质，既有天然源，又有人为源；既有外源性，又有内源性，给控制污染源带来困难。②营养物质去除的高难度：至今还没有任何单一的生物、化学和物理措施,能够彻底去除废水的氮、磷营养物质。仅介绍去除氮、磷的方法。4.水体富营养化防治对策(1)控制外源性营养物质输入水体富营养化主要是外界输入的营养物质在水体中富集造成的，减少或截断外部的输入，使水体失去营养物质富集的可能性。控制外源性营养物质，应从控制人为污染源着手，调查排放源，监测排入水体的废污水氮、磷浓度，计算出年排放氮、磷总量，为实施控制外源性营养物质措施提供可靠科学依据。4.水体富营养化防治对策(2)减少内源性营养物质负荷水体营养物质在时空分布上非常复杂。在水体中氮、磷元素可能被水生生物吸收利用，或以溶解性盐类溶于水中，或经过复杂物理化学反应和生物作用而沉降，并在底泥中不断积累，或从底泥中释放进入水中。减少内源性营养负荷，有效控制湖泊内部N、P富集，有以下三种不同控制方法：4.水体富营养化防治对策①工程措施