水环境污染与控制技术课件.ppt
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- 水环境 污染 控制 技术 课件
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1、第四章第四章 水环境水环境目目 录录第一节第一节 地球上的水地球上的水第二节第二节 水资源危机水资源危机第三节第三节 水水 灾灾 害害第四节第四节 水水 污污 染染第五节第五节 流流/ /海域水环境海域水环境 基本概念基本概念 水的存在状态水的存在状态(固、气、液固、气、液) 水圈(水圈(Watershed) 水的自然圈(地下水的自然圈(地下1000m, 地上地上10km) 水的社会圈(人类活动范围)水的社会圈(人类活动范围) 水循环水循环 (水在自然界的迁移转化规律水在自然界的迁移转化规律) 水资源:所有参与水循环的水水资源:所有参与水循环的水1.1水圈:水圈:海洋、陆地、大气中固态水、液态
2、水、海洋、陆地、大气中固态水、液态水、气态水构成的一个大体连续、相互作用气态水构成的一个大体连续、相互作用又相互不断交换的圈层。又相互不断交换的圈层。水的循环水的循环1 1、水的自然循环、水的自然循环 2 2、水的社会循环、水的社会循环 抽抽 提提处处 理理河流、湖泊1.2水循环 大循环(全球、大区域) 小循环(小区域) 循环的特征(水量平衡) 。 大循环小循环outinQQ水循环(Hydrological cycle)水循环(Hydrological cycle)1.3水资源的存在特征 有限性(Limited) 可再生性(Renewable)1.4 全球水资源分布图 自然再生(周期性) 人工
3、再生 (解决水资源短缺的重要途径之一)水资源的可再生性Water of HydrospherePeriod of renewalWorld Ocean2500 yearsGround water1400 yearsPolar ice9700 yearsMountain glaciers1600 yearsGround ice of the permafrost zone10000 yearsLakes17 yearsBogs5 yearsSoil moisture1 yearsChannel network16 daysAtmospheric moisture8 daysBiological
4、waterseveral hours1.5人与水的关系水的用途人与水的关系水的用途1 1、生活用水、生活用水2 2、生产用水、生产用水 3 3、生态用水、生态用水 农业用水农业用水工业用水工业用水天然水量并不等于可利用水量,水资源则一般天然水量并不等于可利用水量,水资源则一般仅指地球表层中可供人类利用并逐年得到更新仅指地球表层中可供人类利用并逐年得到更新的那部分水量资源。的那部分水量资源。 如大气降水,江河、湖泊如大气降水,江河、湖泊、水库、土壤和含水层的淡水、水库、土壤和含水层的淡水 。2.1水资源的含义水资源的含义2.2水资源的特性水资源的特性 作用上的重要性作用上的重要性 补给上的有限性
5、补给上的有限性 时空上的多变性时空上的多变性 利用上的多样性利用上的多样性联合国已将我国列为全球联合国已将我国列为全球1313个最缺水的国家之一。个最缺水的国家之一。1. 1.我国的水资源短缺我国的水资源短缺 农业缺水农业缺水城市缺水城市缺水生态缺水生态缺水2 2、我国水资源特点、我国水资源特点(1) 中国水资源总量居世界第四位,共2.8万亿m3,占全世界6%,但人均水资源占有量偏少。按1997年人口统计人均水资源仅2220-2300m3,仅为世界人均水资源的1/4 。到21世纪中叶,按16亿人计人均水资源仅为1750m3,进入联合国评价的用水紧张国家的行列。(2) 水资源的主要矛盾是,在地区
6、上分布极不均匀,与人口、土地、生产力布局不相匹配。(3)水资源补给量在年内和年际之间变化极大。水旱灾害出现频繁,农业生产不稳定,水资源供需矛盾突出。例如: 1998年属于丰水年,全国河川径流量比正常年份多6247亿m3,其中长江偏多3491亿m3(多36.7%);松花江偏多693亿m3(多90.9%),长江、嫩江出现了特大洪涝灾害。2001年干旱严重,全国大部分地区河川径流量偏少,松花江、辽河、海河、黄河、淮河比正常年份来水偏少2367,长江也偏少6.9,仅东南、华南沿海、西南和西北内陆来水偏丰。 开源、节流、治污、管理开源、节流、治污、管理水资源开发与利用对策水资源开发与利用对策 开源开源水
7、利工程措施水利工程措施(时间、空间上的调节)其它措施其它措施(雨水、海水、再生水利用) 中国的南水北调中国的南水北调 节流节流城市节水城市节水节水型城市农业节水农业节水节水型农业治污治污开源节流、开源节流、治污治污为本为本综合管理综合管理综合管理:综合管理:一龙管水,多龙治水经济手段经济手段:水价核心:提高用水效率水过多:水过多:洪灾洪灾、涝灾、潮灾、涝灾、潮灾水过少:水过少:旱灾旱灾水过多、过少所形成的对人类生存发展的水过多、过少所形成的对人类生存发展的不利影响。不利影响。由于水体(江、河、湖等)中的水量超过其最由于水体(江、河、湖等)中的水量超过其最大容纳限量而溢出的现象。大容纳限量而溢出
8、的现象。1 1、洪水危害、洪水危害范围广:陆地2/3,江河中下游损失大:人员伤亡,财产损失黄河悬河 1117年(宋):决口淹死百余万人 1642年(明):水淹开封城, 34/371998年长江、松花江、嫩江流域特大洪水 受灾人口2.23亿,死亡3004人 倒塌房屋5万间,受灾农作物3.18亿亩 直接经济损失2342亿元2 2、形成原因、形成原因暴雨、融冰、融雪等A都市化B荒地毁林 C修建水坝 滑坡断裂海啸冰凌洪水 原始社会、奴隶社会:适应生存 封建社会:土堤技术,堤防工程 近现代:坝工技术,水库建设 由于堤防不断加高,洪水蓄泄的空间越来越小,防汛负担和防汛风险也不断加重,加高加修堤防与抬高洪水
9、位的恶性循环,如万一溃堤决口,将造成更大的毁灭性灾害。 3 3、防洪减灾、防洪减灾江河洪水是一种自然现象,要完全消除洪灾是不可能的。人类既要适当控制洪水,改造自然;又须主动适应洪水的客观规律,协调人与洪水的关系。要约束人类自身的各种破坏生态环境和过度开发利用土地的行为,从无序、无节制地与洪水争地转变为有序、可持续地与洪水协调共处。 考虑工程措施与非工程措施的结合,成为防洪减灾发展的方向。考虑工程措施与非工程措施的结合,成为防洪减灾发展的方向。工程措施工程措施指通过兴建水库、修筑堤防、整治河道、开辟分洪区等工程,改变洪水的自然状况,包括调蓄洪量、削减洪峰、加大泄量,分洪、滞洪等,以防止或减轻发生
10、洪水灾害的不利影响。 (1)水库工程水库的主要作用是拦蓄(滞)调节洪水,削减洪峰,减轻下游防洪负担。 长江三斗坪长江三斗坪三峡水利枢纽坝址三峡水利枢纽坝址长江三峡水利枢纽规划效果图长江三峡水利枢纽规划效果图*长江三峡水利工程:坝址控制流域面积l00万km2,设计正常蓄水位l75m,防洪库容221.5亿m3。荆江河段两岸地区的防洪标准将由目前的不足10年一遇提高到百年一遇。电站装机总容量l820万kW,每年约替代原煤4000 5000万t 。(2)堤防工程 运用工程措施“挡”住洪水对保护对象的侵袭。湖北荆江大堤海河干流防护堤用河堤防御江河、湖的洪水泛滥江苏洪泽湖大堤洞庭湖防洪蓄洪工程用湖堤防御湖
11、泊的洪水泛滥汉口长江防水墙上海黄浦江防汛墙用围堤保护城市地区不受洪水侵袭钱塘江口造滩防浪工程秦山核电站防浪工程用海堤或挡潮闸防御海潮开辟分洪区,分蓄(滞)河道超额洪水。黄河的东平湖分洪区(4)河道整治 人工扩大河槽、裁弯取直、清除阻水建筑物,以加大江河的泄洪量。下荆江裁弯工程(5)绿化工程 通过植树造林、涵水固沙,防止或减轻洪水灾害。黄河上游水土保持工程黄河护岸丁坝绿化多种工程措施协同多种工程措施协同上中游:修建水库,植树造林中下游:修筑堤防,整治河道,分洪区 非工程措施不是控制洪水,而是通过工程以外的法规/政策、经济、技术等多种控制手段,以减轻洪灾损失的各种措施。(1)建立洪水预报预警系统黄
12、河护滩抢险现场(2)洪泛区(分蓄洪区) 的运用和管理(3)救灾 特定地域长期无雨或严重少雨,以致水资源供给不足,而对人类生产、生活与生态环境所发生的严重不利影响。渐进性:洪灾一条线,旱灾一大片时间长:数月数年农业减产:植物生长不良,生物量减少,饥荒。供水不足:工业和城市用水短缺,人畜饮水困难。生态破坏:土地退化,植被死亡,物种灭绝。旱灾危害的主要表现:旱灾危害的主要表现:全球陆地面积的25%年平均降雨量小于250mm,属于干旱地区。我国是世界上干旱危害较严重的国家之一。我国近代各次自然灾害中最严重的一次灾难: 18761878年连续三年干旱,遍及河南、山西、陕西、甘肃、山东、安徽等18个省,在
13、旱灾中心地区80的人被饿死,死亡人数达1300万人。(1)加强长期预报 (2)推广人工降水v 主要是根据不同云层的物理特性,向云中播撒水滴、盐粉或溶液滴、碘化银或固体二氧化碳(即干冰)等催化剂,使云滴或冰晶增大到一定程度,降落到地面,形成降水。这是人工影响天气中进行得最多的一项试验及应用。浙江防渗渠河南人民胜利渠(3)发展节水灌溉改进地面灌溉方式 浙江余姚茶园喷灌电动时针式喷灌机滴 灌发展喷灌、滴灌 一、废水中污染物浓度大一、废水中污染物浓度大 二、废水成分复杂且不易净化二、废水成分复杂且不易净化 三、带有颜色或异味三、带有颜色或异味 四、废水水量和水质变化大四、废水水量和水质变化大 1、点污
14、染源、点污染源工业废水工业废水 生活污水生活污水 主要来自家庭、商业、学主要来自家庭、商业、学校、旅游服务业及其他城校、旅游服务业及其他城市公用设施,包括厕所冲市公用设施,包括厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣洗水、厨房洗涤水、洗衣机排水、沐浴排水及其他机排水、沐浴排水及其他排水等。排水等。 生活污水中生活污水中99.9%是水,固体物不到是水,固体物不到0.1% 大量合成洗涤剂大量合成洗涤剂 2、面污染源、面污染源农业面源污染农业面源污染城市径流污染城市径流污染1、悬浮物、悬浮物 使水体变浑,影响水生植物的光合使水体变浑,影响水生植物的光合作用,吸附有机毒物、重金属等,作用,吸附有机毒物、重金属等,
15、形成危害更大的复合污染物沉入水形成危害更大的复合污染物沉入水底,日久形成淤积,妨碍水上交通底,日久形成淤积,妨碍水上交通或减少水库容量,增加挖泥负担。或减少水库容量,增加挖泥负担。 2、耗氧有机物、耗氧有机物 排入水体后能在微生物作用下分解排入水体后能在微生物作用下分解为简单的无机物,在分解过程中消为简单的无机物,在分解过程中消耗氧气,使水体中的溶解氧减少耗氧气,使水体中的溶解氧减少 。影响鱼类和水生生物的生存影响鱼类和水生生物的生存 ,造成,造成水体变黑发臭水体变黑发臭 。3、植物性营养物、植物性营养物 主要指含有氮、磷的无机、有机化合物,易引主要指含有氮、磷的无机、有机化合物,易引起水中藻
16、类及其他浮游生物大量繁殖,形成富起水中藻类及其他浮游生物大量繁殖,形成富营养化,使自来水处理厂运行困难,造成饮用营养化,使自来水处理厂运行困难,造成饮用水的异味,严重时会使水中溶解氧下降,鱼类水的异味,严重时会使水中溶解氧下降,鱼类大量死亡,甚至会导致湖泊的干涸灭亡。大量死亡,甚至会导致湖泊的干涸灭亡。 4、重金属、重金属 重金属是具有潜在危害的重要污染物质,重金属是具有潜在危害的重要污染物质,从从50年代前后日本出现的水俣病和骨痛年代前后日本出现的水俣病和骨痛病,均已查明是由于汞、镉污染引起的病,均已查明是由于汞、镉污染引起的公害病。重金属的环境污染已受到人们公害病。重金属的环境污染已受到人
17、们极大的关注。极大的关注。5、难降解有机物、难降解有机物 指难以被微生物降解的有机物,能指难以被微生物降解的有机物,能在水中长期稳定地存留,并通过食在水中长期稳定地存留,并通过食物链富集最后进入人体。它们中的物链富集最后进入人体。它们中的一部分化合物即使在十分低的含量一部分化合物即使在十分低的含量下仍具有致癌、致畸和致突变的作下仍具有致癌、致畸和致突变的作用用 。6、石油类、石油类 主要来源于船舶废水、工业废水、海上石油开主要来源于船舶废水、工业废水、海上石油开采及大气石油烃沉降采及大气石油烃沉降 。它会阻止氧进入水中,。它会阻止氧进入水中,妨碍水生植物的光合作用妨碍水生植物的光合作用 。同时
18、,石油还会粘。同时,石油还会粘附在鱼鳃上,使之呼吸困难直至死亡,还会抑附在鱼鳃上,使之呼吸困难直至死亡,还会抑制水鸟产卵和孵化。食用在含有石油的水中生制水鸟产卵和孵化。食用在含有石油的水中生长的鱼类等水产品,会危及人体健康。长的鱼类等水产品,会危及人体健康。 7、酸碱、酸碱 主要来自矿山排水及许多工业废水主要来自矿山排水及许多工业废水 。它。它会破坏水生生态系统的平衡;影响渔业生会破坏水生生态系统的平衡;影响渔业生产,腐蚀船只、桥梁及其他水上建筑。用产,腐蚀船只、桥梁及其他水上建筑。用酸化或碱化的水浇灌农田,会破坏土壤的酸化或碱化的水浇灌农田,会破坏土壤的理化性质,对工业、农业、渔业和生活用理
19、化性质,对工业、农业、渔业和生活用水都会产生不良的影响。水都会产生不良的影响。8、病原体、病原体 生活污水、医院污水和屠宰、制革、生活污水、医院污水和屠宰、制革、洗毛、生物制品等工业废水,常含洗毛、生物制品等工业废水,常含有各种病原体,如病毒、病菌、寄有各种病原体,如病毒、病菌、寄生虫,会传播霍乱、伤寒、胃炎、生虫,会传播霍乱、伤寒、胃炎、肠炎、痢疾以及其他病毒传染的疾肠炎、痢疾以及其他病毒传染的疾病和寄生虫病。病和寄生虫病。 中国水污染现状中国水污染现状 1. 水资源的污染:人口数量的几何增长、现水资源的污染:人口数量的几何增长、现代工业废水的乱排乱放、城市垃圾、农村农药喷洒代工业废水的乱排
20、乱放、城市垃圾、农村农药喷洒等等,造成本来已是极少的淡水资源加剧短缺,无等等,造成本来已是极少的淡水资源加剧短缺,无法为人所用。据统计,目前水中污染物已达法为人所用。据统计,目前水中污染物已达2千千多多种(种(2221)主要为有机化学物、碳化物、金属物,)主要为有机化学物、碳化物、金属物,其中自来水里有其中自来水里有765种(种(190种对人体有害,种对人体有害,20种种致癌,致癌,23种疑癌,种疑癌,18种促癌,种促癌,56种致突变:肿种致突变:肿瘤)。在我国,只有不到瘤)。在我国,只有不到11%的人饮用符合我国的人饮用符合我国卫生标准的水,而高达卫生标准的水,而高达65%的人饮用浑浊、苦碱
21、、的人饮用浑浊、苦碱、含氟、含砷、工业污染、传染病的水。含氟、含砷、工业污染、传染病的水。2亿亿人饮用人饮用自来水,自来水,7000万万人饮用高氟水,人饮用高氟水,3000万万人饮用高人饮用高硝酸盐水,硝酸盐水,5000万万人饮用高氟化物水,人饮用高氟化物水,1.1亿亿人饮人饮用高硬度水。用高硬度水。2. 水污染的严重性:水污染的严重性:污污染水的染水的70%80%直直接排放,我国污水的处理接排放,我国污水的处理能力只占能力只占20%左右。全国左右。全国每年排污量约每年排污量约300亿亿吨。吨。全国各大城市地下水不同全国各大城市地下水不同程度受到污染。全国程度受到污染。全国78条条主要河流有主
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