湖泊水环境修复技术PPT优秀课件

1、University of Shanghai for Science and Technology v5.1.5.1.湖泊水库水环境污染湖泊水库水环境污染 v5.2.5.2.湖泊水库水环境综合评价湖泊水库水环境综合评价 v5.3.5.3.湖泊水库水环境修复湖泊水库水环境修复 外源污染控制技术 内源污染控制技术 水动力学修复技术 藻类控制和去除技术 污染湖泊水库生态恢复技术 University of Shanghai for Science and Technology 5.1. 5.1. 湖泊水库水环境污染湖泊水库水环境污染 工业废水和生活污 水中重金属、有机 化合物等有毒有害 物质 COD

2、、TP、 NH3-N、挥发酚、 汞 University of Shanghai for Science and Technology 排入湖泊水库等水体过多的氮 、磷等营养性物质，使生产力 水平异常提高，破坏了水生生 态系统结构 藻类爆发，水体缺氧，水生动 物等水生生物大量死亡；湖泊 水库沼泽化；藻类在代谢死亡 过程中释放毒理强的藻毒素 University of Shanghai for Science and Technology 总氮和总磷浓度高 透明度差 水体叶绿素过高 University of Shanghai for Science and Technology 使用化石燃料产

3、生的SO2、NOx被氧化后产生硫 酸和硝酸，通过干/湿沉降进入水体 University of Shanghai for Science and Technology 湖泊水库生态结构受损，岸边带湿地破坏，使湖泊水库 失去滞留流域非点源污染物的天然屏障，造成湖泊水库 的自净能力降低 University of Shanghai for Science and Technology 5.2.5.2.湖泊水环境综合评价湖泊水环境综合评价 v决定对湖泊水库进行水环境修复前，需要进行可行 性研究，对其本身及周围环境进行科学调查和评价 。 v可行性研究目的：可行性研究目的： 1）调查进入湖泊水库的营养元

4、素-悬浮泥沙-有 机物的定量负荷或速率 2）调查研究湖泊水库的状态和周期性变化规律 3）确定适合湖泊水库的最有效修复技术 University of Shanghai for Science and Technology 5.2.1.5.2.1.基础资料收集基础资料收集 v地理地质数据地理地质数据 v水文学数据水文学数据 v物理参数物理参数 v化学参数化学参数 v生物学参数生物学参数 University of Shanghai for Science and Technology 水质数据收集水质数据收集 (1) (1) 采样点的设定采样点的设定 v 湖泊水质评价中，对水质监测有相应要求。监

5、测点的布设应使湖泊水质评价中，对水质监测有相应要求。监测点的布设应使 监测水样具有代表性。监测水样具有代表性。 v 应在下列区域设置采样点：应在下列区域设置采样点： 河流、沟渠入湖的河道口； 湖水流出的出湖口、 湖泊进水区、出水区、 深水区、浅水区、 渔业保护区、捕捞区、湖心区、岸边区、 水源取水处、 排污处 (如岸边工厂排污口)。 v 预计污染严重的区域采样点应布置得密些，清洁水域相应地稀预计污染严重的区域采样点应布置得密些，清洁水域相应地稀 些。些。 v 在采样时间和次数上，可根据评价等级的要求安排。在采样时间和次数上，可根据评价等级的要求安排。 University of Shangha

6、i for Science and Technology 湖泊分层采样和湖泊水库采样点最小密度要求 湖泊面积 (km)2 监测点 个数 湖泊水深 （m） 分层采样 10 以下105 以下表层(水面下0.30.5m) 10-100205-10表层、底层(离湖底1.0m) 100-5003010-20表层、中层、底层 500-100040 20 以上 表层,每隔10m取一层水样或在 水温跃变处上、下分别采样。 1000以上50 University of Shanghai for Science and Technology （2 2） 监测项目监测项目 湖泊水质监测项目的选择，主要根据污染源调查

7、情况、湖 泊的用处、评价目的而确定。 一般情况下，可选择 pH值、溶解氧、化学耗氧量、生化 需氧量、悬浮物、大肠杆菌、氮、磷、挥发酚、氰、汞、 铬、镉、砷等 University of Shanghai for Science and Technology 5.2.2.5.2.2.参数计算参数计算 v水量动态平衡水量动态平衡 v热量衡算热量衡算 University of Shanghai for Science and Technology v污染负荷衡算污染负荷衡算 氮、磷是富营养化主要指标 水体中，磷浓度在稳定状态时可描述为 5.2.2.5.2.2.参数计算参数计算 University

8、 of Shanghai for Science and Technology v水体自净速率水体自净速率 溶解氧变化是衡量水体自净过程的主要指标。 v水生态系统水生态系统 包括水体生态结构组成、能量流动、物质转化 和循环。 5.2.2.5.2.2.参数计算参数计算 University of Shanghai for Science and Technology 生物学评价生物学评价 （1 1）湖泊的生物学评价方法有：）湖泊的生物学评价方法有： 一般描述对比法 指示生物法 种的多样性指数法 生物指数法等 University of Shanghai for Science and Techn

9、ology （2）Beck指数指数 按底栖大型无脊椎动物对有机污染的耐性分成两类， 类 是不耐有机污染的种类， 类是能忍受中等程度的污染 ，但非完全缺氧条件的种类。 将一调查地点内类和类动物种类数分别用N、N 表示，生物指数按式 =2N+N 计算，这种生物指数值。 在净水中一般为10以上，中等污染时为1-10重污染时为零 。 University of Shanghai for Science and Technology （3）硅藻类生物指数 用硅藻类的种类数计算生物指数。 如果用A表示硅藻类中不耐污染的种类数，B表 示耐污染的种类数，C表示在调查区内独有的 种类数，则硅藻生物指数按下式计算

10、： 100 22 CBA CBA I University of Shanghai for Science and Technology 5.2.3.5.2.3.综合模型综合模型 v利用数学模型达到以下目的：利用数学模型达到以下目的： 掌握水体内部有关物理、化学和生物过程的认 识 预测不同条件下的水体变化趋势 预测各种管理和工程技术措施对水体的影响 如：富营养化预测模型 University of Shanghai for Science and Technology 5.3. 5.3. 湖泊水库水环境修复湖泊水库水环境修复 指通过调控，使受污染损害的湖泊生态系统恢复到受 干扰前的自然状态，恢

11、复其合理的结构和功能 整体性 遵守自然法则 湖泊水库外源污染控制技术 湖泊水库内源污染控制技术 水动力学修复技术 藻类控制和去除技术 污染湖泊水库生态恢复技术 University of Shanghai for Science and Technology 1.湖泊水库湖泊水库外源外源污染控制技术污染控制技术 通过改变生产和消费方式减少污染物的产生；建设相 关处理设施，减少排入湖泊的污染物质的种类和总量 在受保护的湖泊水库水体上游支流，利用天然或人工库（塘） 拦截暴雨径流，并通过物理、化学以及生物过程降低径流中 污染物浓度工程措施 University of Shanghai for Sci

12、ence and Technology University of Shanghai for Science and Technology 前置库是指利用天然水塘或人工水库的蓄水 功能将因表层土壤中的污染物（营养物质） 淋溶而产生的径流污水截留在水库（塘）中， 不让其直接进入所要保护的水体，经沉淀自 然净化后用于日常农灌。 前置库技术前置库技术 滇池湖中湖计划 University of Shanghai for Science and Technology 湖泊水体修复中控制难度最大的污染物来源 城镇地表径流、农村等地表径流、大气沉降、 湖区养殖等，其中农村非点源问题突出 污染物源头控制 污

13、染迁移转化的控制 污染物净化工程 1.湖泊水库湖泊水库外源外源污染控制技术污染控制技术 University of Shanghai for Science and Technology University of Shanghai for Science and Technology University of Shanghai for Science and Technology University of Shanghai for Science and Technology University of Shanghai for Science and Technology 拦沙坝实景图

14、 University of Shanghai for Science and Technology 农业生态工程示意图 University of Shanghai for Science and Technology 湖泊水库及流域污染控制工程 University of Shanghai for Science and Technology 湖泊内污染底泥中污染物重新排入水体的过程 University of Shanghai for Science and Technology University of Shanghai for Science and Technology Univ

15、ersity of Shanghai for Science and Technology University of Shanghai for Science and Technology 有效降低湖泊水库的重金属、持久性有毒有机 物等难降解污染物的浓度 沉积物疏浚过程中的扰动，造成短时期内水体 中污染物浓度升高；对底栖生态环境造成影响， 疏浚后新生表层界面暴露，可能出现污染内源回 复现象；投入高 University of Shanghai for Science and Technology 原位覆盖 原位封闭 原位钝化 原位化学 原位生物 在污染沉积物表面覆盖 一层固体物质，如沙子、

16、卵石和粘土等，依次隔离 污染沉积物和水体，将污 染封闭在沉积物中，达到 控制沉积污染内源的目的 University of Shanghai for Science and Technology University of Shanghai for Science and Technology 3.水动力学修复技术水动力学修复技术 通过人工措施，防止水体分层或者破坏已经形成的分 层，提高湖泊水库水体溶解氧的浓度、控制内源性污 染，降低湖泊水库水体污染物的浓度，进而改善水体 质量 University of Shanghai for Science and Technology 加快水体的交换频

17、率，缩短污染物在湖泊水库中的滞留 时间，从而降低污染物浓度水平，水体流动性的加强， 增加湖泊水库下层水体的溶解氧含量，从而抑制沉积物 中污染物的活化释放 滇中调水工程滇中调水工程 引金沙江之水解滇中之渴、冲刷滇池污染，以 流动的贫营养水代替停滞的富营养水的目的。 局限性：换水法是对污染的转嫁？局限性：换水法是对污染的转嫁？营养物绝 对量并未减少，污染了下游的环境，不能从根 本上解决问题 University of Shanghai for Science and Technology University of Shanghai for Science and Technology Unive

18、rsity of Shanghai for Science and Technology University of Shanghai for Science and Technology 以宜兴地区太湖的一处以宜兴地区太湖的一处 约约4 400 m2 左右的水域作左右的水域作 为实验区域为实验区域. 采用半封闭采用半封闭 拦截方式隔离出面积约为拦截方式隔离出面积约为 400 m2 的水面作为超声处的水面作为超声处 理组理组, 余下部分余下部分4 000 m2左左 右作为对照组右作为对照组. University of Shanghai for Science and Technology 在

19、在400 m2 的实验水域中往返运行的实验水域中往返运行1 h,确保单位面积上超声处理时间不小确保单位面积上超声处理时间不小 于于15 s. 分别于超声处理分别于超声处理0, 1,24 h和和7, 14 d后后, 在处理组和对照组的中心水在处理组和对照组的中心水 域采样检测水样域采样检测水样, 观察水样外观变化观察水样外观变化. University of Shanghai for Science and Technology University of Shanghai for Science and Technology 操作简便，一次性使用成本低 不能长期投用一种药；可能对环境产生二次污

20、染 利用杀藻剂杀死藻类，从而消除湖面水华 University of Shanghai for Science and Technology 利用水生动、植物、藻类病原菌、病毒来抑制和杀 死藻类 利用藻类病原菌控制藻类生长 通过竞争作用抑制藻类生长 酶处理技术 University of Shanghai for Science and Technology University of Shanghai for Science and Technology 湖滨带物理基底的修复 水生植物组建水生植物群落的优化 University of Shanghai for Science and Tec

21、hnology University of Shanghai for Science and Technology 改善植物生长条件 改善湖底光照 增加水体透明度 补充植物繁殖体 University of Shanghai for Science and Technology 通过对湖泊水库生物群及其栖息地的一系列 调节，增强其中的某些相互作用，促使生产者结 构合理 控制高级消费型鱼类及放养食浮游生物的鱼类直接消费蓝藻 University of Shanghai for Science and Technology u生物操纵的基本概念 最初，生物操纵（biomanipulation）即利

22、用调整生物群落结构的方法 控制水质，主要原理是调整鱼群结构，保护和发展大型牧食性浮游动物， 从而控制藻类的过量生长。 近年来，发现浮游动物的庇护（refuge）机制对于生物操纵有重要作用。 因此，生物操纵被重新定义为应用湖泊生态系统内营养级之间的关系，通过 对生物群落及其生境的一系列调整，从而减少藻类生物量，改善水质。 University of Shanghai for Science and Technology 庇护机制浮游动物赖以逃避鱼类捕食的行为机制或环境条件。 可能的庇护机制包括： 低光照庇护 低温庇护 厌氧庇护 对鱼食性鱼类的回避行为 大型水生植物庇护 University of Shanghai for Science and Technology u 生物操纵的基本概念 生物操纵与生态工程概念相似，都是研究对生态系统的优化管 理技术与方法。 生态工程强调通过不同营养级生物的调整组合，使生态系统结构 功能趋于协调，最大限度促进物质的循环再生和多级利用，达到防治 污染、化害为利、促进经济持续发展的目的。 生物操纵则强调对种群及其生境的调控，主要是控制藻花的发展， 防止水体发生富营养化，没有涉及系统的协调、物质的再循环再生与 多级利用问题，因此生物操纵的范