单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,ppt课件,*,环境科学概论,第,3,章 水体环境,,1,ppt课件,本章内容,第一节 水体环境概述,,第二节 污染物在水体中的扩散,,第三节 污染物在水体中的转化,,第四节 水环境污染控制及管理,2,ppt课件,1.1,天然水在环境中的循环,,1.2,天然水的水质,,1.3,水体概念及水体污染,,1.4,水体污染源和污染物,第一节,水体环境概述,3,ppt课件,全球水资源储量,,陆地淡水仅占,6,％，,其余,94,％为海洋水,陆地淡水中，又有,77.2,％分布在南北极，,22.4,％分布在很难开发的地下深处，仅有,0.4,％的淡水可供人类维持生命1.1,天然水在环境中的循环,4,ppt课件,全球水资源分布现状,,淡水资源的分布极不均衡，导致一些国家和地区严重缺水全球淡水资源不仅短缺而且地区分布极不平衡按地区分布，巴西、俄罗斯、加拿大、中国、美国、印度尼西亚、印度、哥伦比亚和刚果,9,个国家,的淡水资源占世界淡水资源的,60%,，而约占世界人口总数,40%,的,80,个国家,和地区的人口面临,淡水不足,，其中,26,个国家的,3,亿,人口完全生活在,缺水状态,。
1.1,天然水在环境中的循环,5,ppt课件,全球水资源分布现状,,非洲扎伊尔河的水量占整个大陆再生水量的,30,％，但该河主要流经人口稀少的地区，一些人口众多的地区严重缺水美洲的亚马孙河，其径流量占南美总径流量的,60,％，但它也没有流经人口密集的地区，其丰富的水资源无法被充分利用预计到,2025,年，全世界将有,30,亿人口缺水，涉及的国家和地区达,40,多个1.1,天然水在环境中的循环,6,ppt课件,水的循环,：,大自然中的水以各种不同的形态在循环液态的雨水或固态的雪或冰雹自天而降到地面后融化成水，和兩水一起流到地面成为,地表径流,，最後流入大海或湖泊部分雨水、融雪或地表水則流入地下，成了,地下水,，地下水最後也會流入湖泊、溪流與大海降水过程中，通过,蒸发,到大氣中的水分子聚集成云，再凝聚成水或雪降到地面，继续另一次循环地球因水的不停循環而生生不息1.1,天然水在环境中的循环,7,ppt课件,南水北调工程,南水北调,，即调长江的水至北方长江是最靠近北方缺水地区而水量又最为丰富的大河早在,1959,年中国科学院就组织了西部南水北调综合考察队，开始研究西部南水北调的问题南水北调工程包括,东、中、西,三条线路，这三条线的受水区域不同，是各有其功能而又不能互相替代的线路。
8,ppt课件,南水北调工程,——,西线,从长江上游干支流引水到黄河上游，主要为黄河上中游及西北地区补水①,通柴线,，从通天河引水,70,亿立方米，穿巴颜喀拉山入格尔木河到柴达木盆地,,②,玉积线,，在玉树引通天河水经色达坝，在积石山前入黄河,,③,翁定线,，从金沙江的翁水河口引水，跨雅砻江、大渡河、岷江到甘肃，然后进入黄河,,从长江上游通天河年调水,100,亿立方米，其支流雅砻江和大渡河各调水,50,亿立方米，三条河最大年调水量,200,亿立方米西线调水都在高山峡谷地区进行，海拔高，施工材料缺乏，交通不便，投资巨大9,ppt课件,南水北调工程,——,东线,,从长江下游提水，沿京杭运河北送，可为黄淮海平原东部补水，渠长,1150,公里，年引水量,300,亿立方米东线不需要开挖新干渠，可利用已建成的江都、淮安抽水站设施以及京杭运河，并且沿途有许多湖泊可作为反调节水库目前在江苏省境内基本上已完成问题是黄河沿岸地势高于长江水面约,40,米，需建,13,个梯级工程，逐级提水，要有一个装机,100,万千瓦的电站常年送电，运行费高10,ppt课件,南水北调工程,——,中线,,从,长江中游及其主要支流汉水引水,，沿伏牛山及太行山东侧开渠送水，可向北京及黄淮海平原大部分地区自流送水。
中线全长,1000,多公里，年引水量,300,亿立方米其优点是可自流输水，引水量大，还可利用落差兴建水力发电站问题是丹江口水库的大坝需要加高，并且最终要与三峡水库联系在一起；另外沿山麓输水，与山地流入平原的河流交叉，输水渠的大交叉就有,200,多处这些山麓地带又是我国著名的暴雨地区，处理较为困难11,ppt课件,南水北调工程,——,中线,,引江济汉工程是南水北调中线一期工程汉江中下游,4,项治理工程之一，是从长江荆江河段引水至汉江兴隆河段的大型输水工程，也是湖北省最大的水资源配置工程工程任务是向汉江兴隆以下河段补充因南水北调一期工程调水而减少的水量，改善该河段的生态、灌溉、供水、航运用水条件，供水范围为汉江兴隆断面以下的干流河段和东荆河供水区该工程建成后，还可缩短长江荆州段至汉江潜江段航程,600,多公里工程施工总工期为,48,个月，于,3,月,26,日开工总投资约为,616947,万元12,ppt课件,1.2,天然水的水质,水质,water quality,,,,水体质量的,简称,它标志着,水体,的,物理,(,如,色度,、,浊度,、,臭味,等,),、,化学,(,无机物,和,有机物,的含量,),和,生物,(,细菌,、,微生物,、,浮游生物,、,底栖生物,),的特性及其组成的状况。
13,ppt课件,1.2,天然水的水质,,,主要离子,,微量元素,溶解气体,,胶体,,生物生成物,悬浮物质,阳离子,阴离子,,主要,微量,无机,有机,,,Cl,-,,,,SO,4,2-,,,,HCO,3,-,,,,CO,3,2-,Na,+,,,,K,+,,,,Ca,2+,,,,Mg,2+,Br,F,,,I,Fe,,,Cu,N,,,Co,O,2,,,,CO,2,N,2,,,,CH,4,,,,H,2,S,SiO,2,.nH,2,O,,,Fe(OH),3,.nH,2,O,,,Al,2,O,3,.nH,2,O,腐殖质,NH,4,+,,,,NO,2,-,,,,NO,3,-,,,,PO,4,3-,,,,HPO,4,2-,,H,2,PO,4,-,硅铝酸盐,,,沙粒,,,粘土,天然水的成分组成,14,ppt课件,大气降水,：杂质较少，矿化度很低的软水,,河水,：受到地质气候生物活动的影响很大,,湖泊,：淡水湖或咸水湖,,地下水,：悬浮物少，有机物和细菌少，受地面污染少，溶解盐多，硬度和矿化度较大1.2,天然水的水质,各种类型天然水的水质,15,ppt课件,1.3,水体概念及水体污染,水体,,,自然界水相及其固体物质系统。
是,地表水,圈的重要组成部分，是以相对稳定的陆地为边界的天然水域，包括江、河、湖、海、冰川、积雪、水库、池塘等，也包括,地下水,和大气中的,水汽,16,ppt课件,水体污染,,一定量的污水、废水、各种废弃物等污染物质进入水域，,含量超出了水体的自净和纳污能力,，从而导致水体及其底泥的物理、化学性质和生物群落组成发生不良变化，,破坏了水中固有的生态系统和水体的功能,，从而,降低水体使用价值,的现象1.3,水体概念及水体污染,17,ppt课件,1.4,水体污染源和污染物,水体污染源,：向水体排放污染物的场所、设备和装置等水体污染来源,：,,工业废水,,生活污水,,农业废水,18,ppt课件,水体污染物,,造成水体水质、水中生物群落以及水体底泥质量恶化的各种有害物质（或能量）都可叫做水体污染物1.4,水体污染源和污染物,19,ppt课件,水体污染物类型,,物理方面：,,化学方面：,,1.4,水体污染源和污染物,20,ppt课件,物理方面：,,颜色,,浊度,,温度,,悬浮固体,,放射性,1.4,水体污染源和污染物,21,ppt课件,化学方面,：,,无机无毒物质：,一般酸碱和盐,,无机有毒物质：,重金属（,Hg,，,Pb,，,Cd,），氰化物，氟化物,,有机耗氧物质：,天然水中是一些腐殖物质和生物产物，人工废水中可降解的有机物。
有机有毒物质：,酚类化合物，有机农药，,,生物污染物：,细菌、病毒、原生动物、寄生蠕虫等,,放射性物质：,天然或人工放射性物质,1.4,水体污染源和污染物,22,ppt课件,有机耗氧物质实际中的水质指标：,,生化需氧量,,化学需氧量,,总有机碳,,总需氧量,1.4,水体污染源和污染物,23,ppt课件,生化需氧量,又称生化耗氧量，（,biochemical oxygen demand,）缩写,BOD,，表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指标水体中各种有机物得到完会氧化分解的时间，总共约需一百天，为了缩短检测时间，一般生化需氧量以被检验的水样在,20℃,下，五天内的耗氧量,为代表，称其为,五日生化需氧量,，简称,BOD5,对生活污水来说，约等于完全氧化分解耗氧量的,70%,1.4,水体污染源和污染物,24,ppt课件,化学需氧量,，在强酸性条件下氧化一升水中有机物所需的氧量,,,可大致表示污水中的有机物量能够反应出水体的污染程度，数值越大表明水体的污染情况越严重高锰酸钾（,KMnO4,）法，氧化率较低，但比较简便，在测定水样中有机物含量的相对比较值时，可以采用重铬酸钾（,K2Cr2O7,）法，氧化率高，再现性好，适用于测定水样中有机物的总量。
在饮用水的标准中,Ⅰ,类和,Ⅱ,类水化学需氧量,(COD)≤15,、,Ⅲ,类水化学需氧量,(COD)≤20,、,Ⅳ,类水化学需氧量,(COD)≤30,、,Ⅴ,类水化学需氧量,(COD)≤ 40,1.4,水体污染源和污染物,25,ppt课件,总有机碳,，水体中溶解性和悬浮性有机物含碳的总量，常以,“,TOC,”,表示TOC,是一个快速检定的综合指标，它以碳的数量表示水中含有机物的总量由于它不能反映水中有机物的种类和组成，因而不能反映总量相同的总有机碳所造成的不同污染后果通常作为评价水体有机物污染程度的重要依据1.4,水体污染源和污染物,26,ppt课件,总需氧量,，水中能被氧化的物质，主要是有机物质在燃烧中变成稳定的氧化物时所需要的氧量，结果以,O2,的,mg/L,表示TOD,值能反映几乎全部有机物质经燃烧后变成,CO2,、,H2O,、,NO,、,SO2,…,所需要的氧量它比,BOD,、,COD,和高锰酸盐指数更接近于理论需氧量值1.4,水体污染源和污染物,27,ppt课件,第二节 污染物在水体中的扩散,2.1,污染物在水体中的运动特征,,2.2,河流水体中污染物扩散的稳态模型,,2.3,河流水质模型,28,ppt课件,2.1,污染物在水体中的运动特征,推流迁移,：,污染物在水流作用下产生的迁移作用。
只改变水流中污染物的位置，并不降低污染物的浓度分散作用：,,分子扩散,（分子的随机运动引起的分散现象服从费克第一定律，即分子扩散的质量通量与扩散物质的浓度梯度成正比）,,湍流扩散,（河流水体的湍流流场中物质的状态的瞬时值相对其平均值的脉动引起的分散）,,弥散,（由于横断面上实际流速分布不均引起的衰减转化,：,污染物在水体中的衰减过程符合一级反应动力学规律29,ppt课件,2.2,河流水体中污染物扩散的稳态模型,,河流水体稳定状态，污染源连续稳定排放的条件下，污染物在某一空间位置的浓度是不变的一维模型,：只在河流流动,x,方向上存在污染物的浓度梯度，横断面方向上混合均匀30,ppt课件,2.2,河流水体中污染物扩散的稳态模型,二维模型,：只在河流流动,x,方向和河宽纵向上存在污染物的浓度梯度，河流深度方向上混合均匀31,ppt课件,2.3,河流水质模型,污染物与河水的混合过程,,深度方向：污染物排入，短时间内达到竖向均匀分布（三维模型）,,宽度方向：从竖向到整个断面均匀混合（二维模型）,,长度方向：深度与宽度相对河流长度很小，可以忽略（一维模型）,32,ppt课件,2.3,河流水质模型,生化分解：,,,河流中有机物由于生物降解所产生的浓度变化。
以水中溶解氧的变化来描述33,ppt课件,2.3,河流水质模型,大气复氧,,水中溶解氧主要来源是大气氧是由大气进入水中的氧的质量传递速度：,34,ppt课件,2.3,河流水质模型,简单河流水质模型（,S-P,模型）,35,ppt课件,第三节 污染物在水体中的转化,3.1,水体中耗氧有机物降解,,3.2,水体富营养化,,3.3,重金属在水体中的迁移转化,36,ppt课件,3.1,水体中耗氧有机物降解,有机物生物化学分解,,细胞体外水解生成简单分子，进入细胞内继续水解或氧化,,水解反应：,复杂有机物,在水解酶作用下,转化为简单有机物氧化反应：,脱氢反应,37,ppt课件,3.1,水体中耗氧有机物降解,耗氧有机物的生物降解,,碳水化合物的降解：,淀粉,淀粉糖化酶,乳糖,—,单糖,—,丙酮糖,—,二氧化碳,,脂肪的降解：,脂肪,—,甘油,—,脂肪酸,,含氮有机物的降解：,蛋白质,酶,氨基酸,—,饱和酸,,尿素的降解：,尿素,水解,氨,38,ppt课件,3.2,水体富营养化,富营养化：,氮磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象，是湖泊水体衰亡的一种标志现象：,浮游生物大量繁殖，呈蓝色，红色，棕色或乳白色，江河湖泊为水华，海洋为赤潮。
天然富营养化：,自然原因造成的，是湖泊演化过程中逐渐衰亡的一种形式，底泥的沉积，水生生物的过多，水体肥力过重人为富营养化：,城市中大量含氮磷营养物的生活污水，农村的化学肥料和牲畜粪便39,ppt课件,3.2,水体富营养化,氮磷营养物在水体中的转化,,含氮化合物,,氨化：有氧或无氧条件下进行，产物是氨气,,硝化：有氧条件下，产物是硝酸根,,反硝化：缺氧条件下，产物是氮气，一氧化二氮含磷化合物,,磷酸盐转化为难溶沉淀物进入底泥，释放到水体，使得水体中含磷增多40,ppt课件,3.2,水体富营养化,氮磷污染与水体富营养化：,,,斯塔姆对光和生产和异养呼吸间关系的研究表明，,植物生长取决于外界供给它所需营养的数量最小的那一种,，从藻类分子式,C106H263O110N16P1,可看出，,P,最小，,N,次之，故,藻类生产主要取决于水体中,P,的含量，同时,N,和,P,的浓度比也有关系,日本湖泊学者指出，,N,：,P=10-25,：,1,最适合藻类生产，武汉东湖水质为,12,：,1,41,ppt课件,3.2,水体富营养化,水体富营养化表现：,,,有机物的生产远大于其消耗水体富营养化最直观的表现是藻类的数量增多和种类的变化。
微生物繁殖，水体耗氧过大；,,深层水体出现耗氧，有机物转入底泥，厌氧分解出厌氧细菌；,,无机氮富集，反硝化出现腐化污染状态，并开始向表层发展，甚至可以使一部分水体区域完全腐化,42,ppt课件,3.2,水体富营养化,水体富营养化状态判断标准,,,根据水体营养物浓度（总氮磷浓度）、藻类所含叶绿素,a,的量、湖水透明度，溶解氧,43,ppt课件,3.2,水体富营养化,——,湖泊污染现状,中国湖泊,,青海湖,，,4456,平方公里,,鄱阳湖,，,3283,平方公里,,洞庭湖,，位于荆江南岸，湖南省的北部，界湘鄂两省之间，面积辽阔，中国五大淡水湖之一太湖,，第三大淡水湖，湖面,2000,多平方公里,,洪泽湖,，江苏省洪泽县西部，面积,2069,平方公里,,内蒙古,呼伦湖,，方圆八百里,,纳木措湖,，西藏当雄县与班戈县之间，湖面面积,1940,平方公里,,色林错湖,，藏北草原仅次于纳木错的第二大咸水湖，面积有,1800,多平方公里,,博斯滕湖,，面积,988,平方公里,44,ppt课件,湖泊污染严重、富营养化加剧,,我国,67,个主要湖泊,水质现状的调查和评价结果,：,,属,Ⅱ,类水质的湖泊,5,个，占调查数量,7.5%,，面积为,1135.2 km2,，占调查湖泊总面积的,6.1%,；,,属,Ⅲ,类水质的有,16,个，占调查湖泊数量的,23.9%,，面积为,2154.5km2,，占调查湖泊总面积的,11.8%,；,,属,Ⅳ,类水质的湖泊有,18,个，占调查湖泊数量的,26.9%,，面积为,10393.7km2,，占调查湖泊总面积的,55.6%,；,,属,Ⅴ,类水质的,11,个，占调查湖泊数量的,14.6%,，面积为,4768.1km2,，占调查湖泊总面积的,25.6%,；,,属劣,Ⅴ,类水质的湖泊有,17,个，占调查湖泊数量的,25.3%,，面积为,154.15km2,，占调查湖泊总面积的,0.9%,。
45,ppt课件,湖泊污染严重、富营养化加剧,,,67,个主要湖泊富营养化现状的调查和评价结果,,属贫营养湖泊数量为零,,属中营养的湖泊为,18,个，占调查湖泊总数的,26.9%,，面积为,701311km2,，占调查湖泊总面积的,37.6%,,,属富营养型的湖泊为,49,个，占调查湖泊数量的,73.1%,，面积为,11632.55km2,，占调查湖泊总面积的,62.4%,从湖泊数量上来看，有近,3/4,的湖泊已达富营养程度，所占的面积也接近总面积的,2/3,，表明当前我国湖泊富营养化问题十分突出，湖泊富营养化导致湖泊水体透明度降低，水生态系统发生退化，沉水植物消失，而代之以浮游植物蓝藻大肆繁殖使水质恶化46,ppt课件,中国污染最严重的河流湖泊,,三条河流： 淮河 辽河 海河,,三个湖泊： 太湖、巢湖、滇池,,47,ppt课件,滇池,,滇池,，云南省大湖，在昆明市西南，有盘龙江等河流注入湖面海拔,1,886,公尺，面积,330,平方公里是中国第六大内陆淡水湖滇池污染,经历了一个长期而复杂的过程水质污染从,1970,年代后期开始，进入,1980,年代，特别是,1990,年代，富营养化日趋严重。
滇池已经全湖富营养化，污染严重，,2005,年水质为劣,Ⅴ,类，综合营养指数,76.1,，属重度富营养状态主要入湖河道,29,条，水质大多为劣,V,类滇池污染的原因,：一是滇池地处昆明城市下游，是滇池,盆地最低凹地带,；二是,生活污水,进入滇池；三是,工业废水,进入滇池；四是,农业面源,污染；五是滇池流域城镇化迅速发展；六是滇池属于,半封闭性,湖泊，缺乏充足的洁净水对湖泊水体进行置换；七是在自然演化过程中，湖面缩小，,湖盆,变浅，进入,老龄化,阶段，内源污染物堆积，污染严重48,ppt课件,巢湖,巢湖，中国第五大淡水湖，位于安徽省中部面积,769.5,平方千米有,杭埠河,、,丰乐河,、,上派河,、,南淝河,、,柘皋河,等注入，湖水经,裕溪河,入长江有蓄水、灌溉之利，以产银鱼著名2007,年,8,月份，巢湖水质由中度污染下降为重度污染，水体营养状态也由轻度富营养下降至中度富营养状态2009,年,9,月巢湖湖区水质仍为重度污染，水体还是中度富营养状态巢湖的主要污染来源仍然是流经合肥,,的南淝河和十五里河，与,8,月份相比，这两条河流的水质没有好转，仍为重度污染49,ppt课件,太湖,太湖,，位于江苏、浙江和安徽三省交界处，,长江三角洲,的南部。
她是中国东部近海区域最大的,湖泊,，也是中国的第二大淡水湖（,洞庭湖,多年来随着湖面缩减已退为第三大湖太湖,富营养化,明显，,磷,、,氮,营养过剩，,20,世纪,80,年代末主要污染物总磷、总氮属严重超标，局部汞化物和,COD,含量超标,50,ppt课件,淮河,,淮河治理开发的目标是以防洪为主，兼顾除涝、发电、灌溉、航运、水产、水土保持等方面的综合利用,51,ppt课件,辽河,,辽河,是中国,东北,地区南部的最大,河流,，是中国七大河流之一发源于河北平泉县，流经河北、内蒙古、吉林和辽宁,4,个省区，在辽宁,盘山县,注入,渤海,全长,1430,公里，流域面积,22.9,万平方公里治理水土流失和开展水土保持也是辽河流域的一个主要问题，,50,年代初辽河流域水土流失面积约,1220,万公顷，占流域面积的,55.7%,1985,年全流域水土流失面积为,951,万公顷，占全流域水土流失面积的,45.2%,，对各水土流失地区进行农、林、水、牧等综合治理，已建水平梯田,25.5,万公顷，造林,228,万公顷，种草,20,万公顷，修建谷坊,42576,座，沟坝地,275,万公顷这些综合措施对拦泥缓水，促进农、林、牧业和生产起到了一定作用，保持水土有一定功效，目前又开展以小流域为单元的综合治理，治理进度与效果更为显著。
52,ppt课件,海河,,海河是中国华北地区流入渤海诸河的总称,,53,ppt课件,3.2,水体富营养化,水体富营养化营养物质负荷模型,,沃伦威德尔模型,：,考虑湖泊或水库在一定时间内可看为稳态，而且磷是湖泊富营养化的关键因素，因此将湖泊看成一个均匀混合的水体，假定营养物浓度梯度是简单动态函数，即：,,dC/dt=Ic/V-SC-rC,（输入,-,输出,-,沉积）,,物质平衡浓度,Cp=Ic/V(r+S,),，,S,为沉积速度常数,54,ppt课件,3.3,重金属在水体中的迁移转化,水体中重金属,,汞（,Hg,）,,镉（,Cd,）,,铜（,Cu,）,,铬（,Cr,）,,类金属砷（,As,）等55,ppt课件,3.3,重金属在水体中的迁移转化,重金属元素在水环境中的污染特征,,属于过渡元素，对生物毒性效应明显自然界普遍存在，含量低于,0.1%,56,ppt课件,3.3,重金属在水体中的迁移转化,重金属在水体中的迁移转化,,沉淀,-,溶解作用,：,氯化物和硫酸盐易溶，碳酸盐和硫化物，氢氧化物为难溶氧化还原转化,：,,络合作用：,重金属溶解或水解产物胶体化学吸附迁移转化：,胶体的吸附，聚合,,甲基化作用,：,汞在微生物作用下，转化为甲基汞，可以生物积累。
57,ppt课件,第四节 水环境污染控制及管理,4.1,水体污染防治和管理,,4.2,废水处理基本方法,58,ppt课件,4.1,水体污染防治和管理,制定水环境质量标准,,水质标准：为了保障人体健康，维护生态平衡，保护水资源，控制水污染，在综合水体自然环境特征、控制水环境污染的技术水平及经济条件的基础上，所规定的水环境中,污染物,的容许容量，污染源排放污染物的数量和浓度等的技术规范环境标准,59,ppt课件,4.1,水体污染防治和管理,制定水环境质量标准,,水质标准：为了保障人体健康，维护生态平衡，保护水资源，控制水污染，在综合水体自然环境特征、控制水环境污染的技术水平及经济条件的基础上，所规定的水环境中,污染物,的容许容量，污染源排放污染物的数量和浓度等的技术规范环境标准,60,ppt课件,环境标准,国家标准,,国家环境质量标准,,国家污染物排放标准,,国家环境监测方法标准,,国家环境标准样品标准,,国家环境基础标准,,国家环境行业标准,,地方标准,,地方环境质量标准,,地方污染物排放标准,61,ppt课件,4.2,废水处理基本方法,基本方法：,,物理：,沉淀、过滤、蒸发,,化学：,中和、萃取、氧化还原,,生物：,生物过滤、生物活性污泥,,城市污水处理：,,一级处理：,大于,100,微米的大颗粒物，去除率,SS,：,70-80%,。
BOD,：,25-40%,,二级处理：,活性污泥法，去除率,BOD,：,80-90%,，小于,30mg/L,三级处理：,深度处理，可做饮用水，去除有机物，氮，磷等,62,ppt课件,63,ppt课件,。
