环境学概论水体环境课件.ppt
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- 环境学 概论 水体 环境 课件
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1、7/23/20221环境学概论环境学概论7/23/202227/23/202237/23/202243%7/23/202257/23/20228第一节 水体环境概述7/23/202297/23/2022107/23/2022117/23/2022127/23/202213以相对稳定的陆地为边界的天然水域,包括有一定流速的沟渠、江河和相对静止的塘堰、水库、湖泊、沼泽,以及受潮汐影响的三角洲与海洋。(68)当污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体后,其含量超过了水体的自然净化能力,使水体的水质和水体底质的物理、化学性质或生物群落组成发生变化,从而降低了水体的使用价值和使用功能的现象,被称作为水体
2、污染。(69)7/23/202214污染物质进入天然水体后,通过一系列物理、化学和生物因素的共同作用,使水中污染物质的浓度降低,这种现象称为水体的自净。指河水中的污染物质浓度在河水向下游流动中的自然降低现象。1)物理净化:污染物因稀释、扩散、沉淀等作用而使浓度降低的过程。其中稀释作用是一项重要的物理净化过程。2)化学净化:污染物因氧化、还原、分解等作用而使浓度降低的过程。3)生物净化:由于水中生物活动,尤其是水中微生物对有机物的氧化分解作用而引起的污染物质浓度降低的过程。1)河水与大气间的自净作用河水与大气间的自净作用 这种作用的表现,如河水这种作用的表现,如河水中的中的COCO2 2、H H
3、2 2S S等气体的释放。等气体的释放。2 2)河水中的自净作用)河水中的自净作用 污染物质在河水中的稀释、扩散、污染物质在河水中的稀释、扩散、氧化、还原,或由于水中微生物作用而使污染物质发生氧化、还原,或由于水中微生物作用而使污染物质发生生物化学分解,以及放射性污染物质的蜕变等等。生物化学分解,以及放射性污染物质的蜕变等等。3 3)河水与底质间的自净作用)河水与底质间的自净作用 这种作用表现为河水中悬这种作用表现为河水中悬浮物质的沉淀,污染物质被河底淤泥吸附等等。浮物质的沉淀,污染物质被河底淤泥吸附等等。4 4)河流底质中的自净作用)河流底质中的自净作用 由于底质中微生物的作用使由于底质中微
4、生物的作用使底质中的有机污染物质发生分解等。底质中的有机污染物质发生分解等。1)水情要素:如水温、流速、流量、含沙量等。2)污染物的性质和浓度。3)水生生物的种类和数量。4)环境介质条件。7/23/2022157/23/2022167/23/202217水体污染源指:向水体排放污染物水体污染源指:向水体排放污染物的场所、设备和装置等。通常也包括污的场所、设备和装置等。通常也包括污染物进入水体的途径。染物进入水体的途径。(P69)7/23/2022187/23/2022197/23/2022207/23/2022217/23/2022227/23/2022237/23/2022247/23/20
5、22257/23/2022267/23/2022277/23/2022287/23/2022297/23/2022307/23/2022317/23/2022327/23/2022337/23/2022347/23/2022357/23/2022367/23/202237污染水体中的酸主要来自矿山排水及许多工业酸主要来自矿山排水及许多工业废水废水(酸洗废水、粘胶纤维和酸性造纸废水等)。(酸洗废水、粘胶纤维和酸性造纸废水等)。主要由硫化矿物的氧化作用和二氧化硫的酸化形主要由硫化矿物的氧化作用和二氧化硫的酸化形成。成。水体中的碱主要来源于碱法造纸、化学纤维、水体中的碱主要来源于碱法造纸、化学纤维、
6、制碱、制革以及炼油等工业废水。制碱、制革以及炼油等工业废水。酸性废水与碱性废水中和可产生各种一般盐酸性废水与碱性废水中和可产生各种一般盐类,酸性废水、碱性废水与地表物质相互反应也类,酸性废水、碱性废水与地表物质相互反应也生成一般无机盐类,所以酸和碱的污染也必然伴生成一般无机盐类,所以酸和碱的污染也必然伴随着无机盐类的污染。随着无机盐类的污染。1 1)pHpH值发生变化,破坏其自然缓冲作用,消灭或抑制细值发生变化,破坏其自然缓冲作用,消灭或抑制细菌及微生物的生长,妨碍水体自净,腐蚀船舶。菌及微生物的生长,妨碍水体自净,腐蚀船舶。世界卫生组织规定的国际饮水标准中世界卫生组织规定的国际饮水标准中pH
7、pH值的合适范围值的合适范围是是7.07.08.58.5,极限范围是,极限范围是6.56.59.29.2。在渔业水体中的。在渔业水体中的pHpH值值一般认为不应低于一般认为不应低于6.06.0或高于或高于9.29.2,因为,因为pHpH值为值为5.55.5时鲑鱼时鲑鱼就不能生存,就不能生存,pHpH值为值为5 5时就会使某些鱼繁殖率下降,有些时就会使某些鱼繁殖率下降,有些鱼类就要死亡。农业用水的允许鱼类就要死亡。农业用水的允许pHpH值在值在4.54.59.09.0之间。之间。2 2)增加水中的一般无机盐类和水的硬度)增加水中的一般无机盐类和水的硬度7/23/2022381)金属的比重大于5者
8、(也有人认为大于4者)为重金属。比重大于5的金属有45种左右,大于4的约可举出60种。2)周期表中原子序数大于钙(20)者,即从抗(21)起为重金属。3)重金属为有毒金属。主要指汞、镉、铅、铬,以及类金属砷等生物毒性显著的重元素,也指具有一定毒性的一般重金属如锌、铜、钴、镍、锡等,目前最引起人们注意的是汞、镉、铬等.(不严格,因为轻金属中的锂和铍也有毒性,而重金属中的某些元素并没有毒性。)重金属是构成地壳的物质,在自然界分布非常广泛。重金属在自然环境的各部分均存在着本底含量,在正常的天然水中金属含量均很低,汞的含量介于0.0n0.00n毫克升之间,铬含量小于0.00n毫克升,在河流和淡水湖中铜
9、的含量平均为0.02毫克升,钴为0.0043毫克升,镍为0.001毫克升。化石燃料的燃烧;采矿和冶炼;通过工业企业的废水、废气、废渣。1 1)在天然水中只要有微量重金属即可产生毒性效应,一般重金属产生毒性)在天然水中只要有微量重金属即可产生毒性效应,一般重金属产生毒性的范围大约在的范围大约在110110毫克升之间,毒性较强的金属如汞、镉等产生毒性的毫克升之间,毒性较强的金属如汞、镉等产生毒性的浓度范围在浓度范围在0.010.0010.010.001毫克升以上;毫克升以上;2 2)水体中的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)水体中的某些重金属可在微生物作用下转化为毒性更强的金属化
10、合物。如汞的甲基化作用,物。如汞的甲基化作用,19651965年发生在新俣县的水俣病系由年发生在新俣县的水俣病系由6060公里以外的公里以外的阿贺野川上游昭和电气公司排出的含汞废水污染所致。阿贺野川上游昭和电气公司排出的含汞废水污染所致。3 3)生物从环境中摄取重金属可以经过食物链的生物放大作用,逐级在)生物从环境中摄取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成千万倍地较高级的生物体内成千万倍地富集富集起来,然后通过食物进入人体,在人体起来,然后通过食物进入人体,在人体的某些器官中积蓄起来造成慢性中毒,影响人体正常生活。的某些器官中积蓄起来造成慢性中毒,影响人体正常生活。7/
11、23/202239在污染水体中的需氧污染物主要来自生活污水、牲畜污在污染水体中的需氧污染物主要来自生活污水、牲畜污水及食品、造纸、制革、印染、焦化、石油化工等工业废水。水及食品、造纸、制革、印染、焦化、石油化工等工业废水。从排水的量上看:生活污水是需氧污染物质的最主要来源。从排水的量上看:生活污水是需氧污染物质的最主要来源。目前国外不少城市的生活污水已达目前国外不少城市的生活污水已达600600升天升天人。人。天然水的生化需氧量绝大部分在天然水的生化需氧量绝大部分在1212毫克升之间。毫克升之间。未经处理的生活污水的生化需氧量约为未经处理的生活污水的生化需氧量约为300500300500毫克毫
12、克升。升。农场牲畜污水的生化需氧量一般比生活污水大农场牲畜污水的生化需氧量一般比生活污水大5 5倍。倍。焦化厂的污水的生化需氧量达焦化厂的污水的生化需氧量达1400200014002000毫克升。毫克升。皮革厂的污水生化需氧量达皮革厂的污水生化需氧量达22023002202300毫克升。毫克升。1 1、在被需氧有机物严重污染的水体中,溶解氧急剧下降,甚、在被需氧有机物严重污染的水体中,溶解氧急剧下降,甚至产生无氧层。当溶解氧不能满足鱼类要求时,它们便力图逃至产生无氧层。当溶解氧不能满足鱼类要求时,它们便力图逃离那个地区,当溶解氧降低到离那个地区,当溶解氧降低到1 1毫克升时,大部分鱼类就要发毫
13、克升时,大部分鱼类就要发生窒息死亡。生窒息死亡。(在鱼类中只有少数种类,如乌鳢、鳝鱼、泥鳅等除必要时可(在鱼类中只有少数种类,如乌鳢、鳝鱼、泥鳅等除必要时可利用空气中的氧。某些鱼类对溶解氧要求特别严格,如河鳟要利用空气中的氧。某些鱼类对溶解氧要求特别严格,如河鳟要求溶解氧的含量为求溶解氧的含量为8 81212毫克升,鲤鱼要求溶解氧的含量为毫克升,鲤鱼要求溶解氧的含量为6 68 8毫克升。我国特有的优良饲养鱼种;如青鱼、草鱼、链鱼、毫克升。我国特有的优良饲养鱼种;如青鱼、草鱼、链鱼、鳙鱼等,要求水中溶解氧保持在鳙鱼等,要求水中溶解氧保持在5 5毫克升以上。)毫克升以上。)2 2、当水中溶解氧消失
14、时,水中嫌气细菌就发展,有些有机物、当水中溶解氧消失时,水中嫌气细菌就发展,有些有机物可能分解放出甲烷和硫化氢等有毒气体,更不适于鱼类生存。可能分解放出甲烷和硫化氢等有毒气体,更不适于鱼类生存。7/23/2022407/23/2022417/23/2022427/23/2022437/23/202244 第一阶段第一阶段:主要是有机物转化为无机物的二氧化碳、水:主要是有机物转化为无机物的二氧化碳、水和氨等,反应式:和氨等,反应式:RCHRCH(NHNH2 2)COOH+OCOOH+O2 2=RCOOH+CO=RCOOH+CO2 2+NH+NH3 3 第二阶段第二阶段:主要是氨被转化为亚硝酸盐与
15、硝酸盐,反应:主要是氨被转化为亚硝酸盐与硝酸盐,反应式:式:2NH2NH3 3+3O+3O2 2=2HNO=2HNO3 3+2H+2H2 2OO 2HNO2HNO2 2+O+O2 2=2HNO=2HNO3 3 因氨已是无机物,它的进一步氧化对水体污染的影响较因氨已是无机物,它的进一步氧化对水体污染的影响较小,所以废水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物小,所以废水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物化学氧化所需的氧量。化学氧化所需的氧量。7/23/2022457/23/202246总需氧量(总需氧量(TOD):):7/23/2022477/23/202248综上所述:7/23/202249
16、饮用水水质标准饮用水水质标准7/23/2022507/23/2022517/23/2022527/23/2022537/23/2022547/23/2022557/23/2022567/23/2022577/23/2022587/23/2022597/23/2022607/23/2022617/23/2022627/23/2022637/23/2022647/23/2022657/23/2022667/23/2022677/23/2022687/23/2022697/23/2022707/23/2022717/23/2022721)船舶造成的油污染)船舶造成的油污染 目前石油总产量的目前石油总
17、产量的60经由海上运输,尽管经由海上运输,尽管各国对石油船的洗舱水、压舱水和其他含油废水进行浓缩回收,但各国对石油船的洗舱水、压舱水和其他含油废水进行浓缩回收,但仍有可观的油量由船舶带入海中。油船因触礁、碰撞、搁浅等意外仍有可观的油量由船舶带入海中。油船因触礁、碰撞、搁浅等意外事件对水体造成的污染则更为严重。以石油为动力的船只。事件对水体造成的污染则更为严重。以石油为动力的船只。2)工业造成的油污染)工业造成的油污染 沿河和沿海地区工业企业。沿河和沿海地区工业企业。3)海底石油开采造成的油污染)海底石油开采造成的油污染 海底石油生产。海底油田的开发,海底石油生产。海底油田的开发,特别是油井井喷
18、把大量石油喷入海洋,造成十分严重的海洋污染。特别是油井井喷把大量石油喷入海洋,造成十分严重的海洋污染。如如1969年年1月美国加利福尼亚的圣巴巴腊海底油田(距岸月美国加利福尼亚的圣巴巴腊海底油田(距岸10海里),海里),因原油喷出压力过大造成地层断裂,每天约有因原油喷出压力过大造成地层断裂,每天约有100吨原油喷入海中,吨原油喷入海中,直至第二年每天仍有直至第二年每天仍有2吨左右原油流入海中。吨左右原油流入海中。4)大气石油烃的沉降)大气石油烃的沉降 工厂、船舶、车辆所排入大气的石油烃经工厂、船舶、车辆所排入大气的石油烃经沉降又回到地面,其中一部分进入各类水体。沉降又回到地面,其中一部分进入各
19、类水体。油膜覆盖海面阻碍海水的蒸发,影响大气和海洋的热交换,改变海面的反射率油膜覆盖海面阻碍海水的蒸发,影响大气和海洋的热交换,改变海面的反射率和减少进入海洋表层的日光辐射,对局部地区的水文气象条件可能产生一定的影和减少进入海洋表层的日光辐射,对局部地区的水文气象条件可能产生一定的影响。响。大面积油膜的长期存在,将减少进入海水的氧的数量,从而降低海洋的自净能大面积油膜的长期存在,将减少进入海水的氧的数量,从而降低海洋的自净能力。力。海洋石油污染的最大危害是对海洋生物的影响。石油污染对幼鱼和鱼卵的危害海洋石油污染的最大危害是对海洋生物的影响。石油污染对幼鱼和鱼卵的危害很大。油膜和油块能粘住大量鱼
20、卵和幼鱼。很大。油膜和油块能粘住大量鱼卵和幼鱼。在成鱼的体表、嘴和鳃有粘性防油薄膜可以导致窒息死亡。在成鱼的体表、嘴和鳃有粘性防油薄膜可以导致窒息死亡。海洋石油污染还能使鱼虾类产生石油臭味,降低食用价值。海洋石油污染还能使鱼虾类产生石油臭味,降低食用价值。浮油会粘住海兽(鲸、海豚除外)体表(体表均有毛)而丧失其防水及保温浮油会粘住海兽(鲸、海豚除外)体表(体表均有毛)而丧失其防水及保温能力,如海獭、麝香鼠等就是如此。即使对鲸、海豚等体表无毛的海兽,油块仍能力,如海獭、麝香鼠等就是如此。即使对鲸、海豚等体表无毛的海兽,油块仍可堵塞其呼吸器官,妨碍其呼吸,严重者甚至窒息而死。可堵塞其呼吸器官,妨碍
21、其呼吸,严重者甚至窒息而死。底栖动物对石油也很敏感。软体动物也可能遭到严重损害。底栖动物对石油也很敏感。软体动物也可能遭到严重损害。7/23/2022737/23/2022747/23/2022757/23/2022767/23/2022777/23/2022787/23/202279主要来源于工业企业排放的含酚废水。由于主要来源于工业企业排放的含酚废水。由于各行各业生产的原料、工艺、产品不同,各种各行各业生产的原料、工艺、产品不同,各种含酚废水的水量、成分、性质以及污染程度都含酚废水的水量、成分、性质以及污染程度都有较大差别。有较大差别。粪便和含氮有机物在分解过程中也产生少量酚粪便和含氮有机
22、物在分解过程中也产生少量酚类化合物。城市中排出的大量粪便污水也是水类化合物。城市中排出的大量粪便污水也是水体中酚污染物的重要来源。体中酚污染物的重要来源。酚的生物化学氧化酚的生物化学氧化酚的化学氧化酚的化学氧化 酚的挥发作用酚的挥发作用 底泥对水体酚微生物分解作用底泥对水体酚微生物分解作用水体遭受酚污染后严重影响水产品的产量和质水体遭受酚污染后严重影响水产品的产量和质量。如某水产资源丰富的海湾遭受酚污染后,量。如某水产资源丰富的海湾遭受酚污染后,原来盛产的贝壳类产量减少,海带腐烂,养殖原来盛产的贝壳类产量减少,海带腐烂,养殖的牡蛎、砂贝等逐渐死亡。水体中的酚浓度低的牡蛎、砂贝等逐渐死亡。水体中
23、的酚浓度低时能影响鱼类的回游繁殖,酚浓度为时能影响鱼类的回游繁殖,酚浓度为0.10.20.10.2毫克升时鱼肉有酚味,浓度高时引起鱼类大毫克升时鱼肉有酚味,浓度高时引起鱼类大量死亡,甚至绝迹。量死亡,甚至绝迹。7/23/202280 有机农药有机农药7/23/202281 有机农药有机农药7/23/202282 多环芳烃(多环芳烃(PAH)7/23/202283 多氯联苯(多氯联苯(PCB)7/23/202284 多氯联苯(多氯联苯(PCB)7/23/202285 多氯联苯(多氯联苯(PCB)7/23/202286 洗涤剂洗涤剂7/23/202287(5)生物污染物7/23/202288(5)
24、生物污染物7/23/202289(6)放射性污染物7/23/202290(6)放射性污染物7/23/202291(6)放射性污染物7/23/202292(6)放射性污染物7/23/2022937/23/2022947/23/2022957/23/202296天然水中过量的植物营养物质主要来自农天然水中过量的植物营养物质主要来自农田施肥、农业废弃物、城市生活污水与某些田施肥、农业废弃物、城市生活污水与某些工业废水。其中:农业废弃物(植物秸杆、工业废水。其中:农业废弃物(植物秸杆、牲畜粪便等)是水体中氮化合物重要来源。牲畜粪便等)是水体中氮化合物重要来源。7/23/202297 1 1、汞:汞:口
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