第4章 水环境

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 水水 资资 源源第三节第三节 水水 灾灾 害害第四节第四节 水水 污污 染染水圈：水圈：海洋、陆地、大气中固态水、液态水、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。水的分布水的分布水的循环水的循环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

2、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 。水资源的含义水资源的含义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全球的水资源短缺全球的水资源短缺 水资源的短缺水资源的短缺 q 联合国世界淡水资源综合评价报告指出

3、，世界约联合国世界淡水资源综合评价报告指出，世界约1/31/3人口生人口生活在面临中度和高度水紧张的地区，水资源的短缺制约了当地活在面临中度和高度水紧张的地区，水资源的短缺制约了当地经济和社会的发展，如果不采取行动，预计经济和社会的发展，如果不采取行动，预计20252025年世界人口的年世界人口的2/32/3或近或近5555亿将有面临着这种局面的风险。亿将有面临着这种局面的风险。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。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开源、节流、治污、管理开源、节流、治污、管理

4、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

5、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 1117年(宋)：决口淹死百余万人 1642年(明)：水淹开封城, 全城37万人， 淹死34万人1998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、融雪等暴雨、融冰、融雪等A A都市化都市化B B荒地毁林荒地毁林 C C修建水坝修建水坝 滑坡断裂海啸冰凌洪水3 .防洪减灾防洪减灾 原始社会、奴隶社会：适应生存原始社会、奴隶

6、社会：适应生存 封建社会：土堤技术，堤防工程封建社会：土堤技术，堤防工程 近现代：坝工技术，水库建设近现代：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位的恶性循环，如万一加修堤防与抬高洪水位的恶性循环，如万一溃堤决口，将造成更大的毁灭性灾害。溃堤决口，将造成更大的毁灭性灾害。 江河洪水是一种自然现象，要完全消除洪灾是不可能的。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人类既要适当控制洪水，改

7、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。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指通过兴建水库兴建水库、修筑堤防修筑堤防、整治河道整治河道、开辟开辟分洪区分洪区等工程，改变洪水的自然状况，包括调等工程，改变洪水的自然状

8、况，包括调蓄洪量、削减洪峰、加大泄量，分洪、滞洪等，蓄洪量、削减洪峰、加大泄量，分洪、滞洪等，以防止或减轻发生洪水灾害的不利影响。以防止或减轻发生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。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：长江三峡水利工程：坝址控制流域面积坝址控制流域面积l00万万km2，设计正常蓄水设计正常蓄水位位l75m，防洪库容防洪库容221.5亿亿m3。荆江河段两岸地区的防洪

9、标准将由目前的不荆江河段两岸地区的防洪标准将由目前的不足足10年一遇提高到百年一遇。年一遇提高到百年一遇。电站装机总容量电站装机总容量l820万万kW，每年约替代原煤每年约替代原煤4000 5000万万t 。（2 2）堤防工程）堤防工程 运用工程措施运用工程措施“挡挡”住洪水对保护对象的侵袭。住洪水对保护对象的侵袭。湖北荆江大堤湖北荆江大堤海河干流防护堤海河干流防护堤用河堤防御江河、湖的洪水泛滥用河堤防御江河、湖的洪水泛滥江苏洪泽湖大堤江苏洪泽湖大堤洞庭湖防洪蓄洪工程洞庭湖防洪蓄洪工程用湖堤防御湖泊的洪水泛滥用湖堤防御湖泊的洪水泛滥汉口长江防水墙汉口长江防水墙上海黄浦江防汛墙上海黄浦江防汛墙用

10、围堤保护城市地区不受洪水侵袭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钱塘江口造滩防浪工程秦山核电站防浪工程秦山核电站防浪工程用海堤或挡潮闸防御海潮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。开辟分洪区，分蓄（滞）河道超额洪水。黄河的东平湖分洪区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，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。以加大江河的泄洪量。下荆江裁弯工程下荆江裁弯工程（5）绿化工程 通过植树造林、涵水固沙，防止或减轻洪水灾害。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上游水土保持工程黄河护

11、岸丁坝绿化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，而是通过工程以外非工程措施不是控制洪水，而是通过工程以外的法规的法规/ /政策、经济、技术等多种控制手段，以政策、经济、技术等多种控制手段，以减轻洪灾损失的各种措施。减轻洪灾损失的各种措施。（1 1）建立洪水预报预警系统）建立洪水预报预警系统黄河护滩抢险现场黄河护滩抢险现场（2 2）洪泛区（分蓄洪区）洪泛区（分蓄洪区） 的运用和管理的运用和管理（3 3）救灾）救灾 特定地域长期无雨或严重少雨，

12、以致水资源供给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。严重不利影响。渐进性：洪灾一条线，旱灾一大片渐进性：洪灾一条线，旱灾一大片时间长：数月时间长：数月数年数年农业减产：植物生长不良，生物量减少，饥荒。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。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。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，

13、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：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、年连续三年干旱，遍及河南、山西、陕西、甘肃、山东、安徽等甘肃、山东、安徽等18个省，在旱灾中心地区个省，在旱灾中心地区80的人被饿死，死亡人数达的人被饿死，死亡人数达1300万人。万人。（1 1）加强长期预报）加强长期预报 （2 2）推广人工降水）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

14、固体二氧化碳（即干冰）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。项试验及应用。浙江防渗渠浙江防渗渠河南人民胜利渠河南人民胜利渠（3 3）发展节水灌溉）发展节水灌溉改进地面灌溉方式改进地面灌溉方式 浙江余姚茶园喷灌浙江余姚茶园喷灌电动时针式喷灌机电动时针式喷灌机滴滴 灌灌发展喷灌、滴灌发展喷灌、滴灌 废水中污染物浓度大废水中污染物浓度大 废水成分复杂且不易净化废水成分复杂且不易净化 带有颜色或异

15、味带有颜色或异味 废水水量和水质变化大废水水量和水质变化大 1.1.点污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 2.2.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1.1.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

16、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，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。 2.2.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。3.3.植物性营养物植物性营养物 主要指含有

17、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。 4.4.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20世纪世纪50年代前后日本出现的水俣病年代前后日本出现的水俣病和骨痛病，均已查明是由于汞、镉污染和骨痛病，均已查明是

18、由于汞、镉污染引起的公害病。重金属的环境污染已受引起的公害病。重金属的环境污染已受到人们极大的关注。到人们极大的关注。5.5.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的一部分化合物即使在十分低的含量下仍具有致癌、致畸和致突变的量下仍具有致癌、致畸和致突变的作用作用 。6.6.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

19、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，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。 7.7.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

20、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。8.8.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。 河流污染河流污染 湖泊（水库）污染湖泊（水库）污染 海洋污染海洋

21、污染 地下水污染地下水污染 特点：特点： 污染程度随径流量变化污染程度随径流量变化 染物扩散快染物扩散快 污染影响大污染影响大 我国的河流污染状况：我国的河流污染状况： 中国主要河流有机污染普遍，面源污染日益突出。中国主要河流有机污染普遍，面源污染日益突出。辽河、海河污染严重，淮河水质较差，黄河水质不容辽河、海河污染严重，淮河水质较差，黄河水质不容乐观，松花江水质尚可，珠江、长江水质总体良好。乐观，松花江水质尚可，珠江、长江水质总体良好。各大流域片的主要污染河段均集中在城市河段，各大流域片的主要污染河段均集中在城市河段，63.8%的城市河段为的城市河段为IV至劣至劣V类水质。类水质。河流污染河

22、流污染：主要适用于：主要适用于源头水源头水、国家自然保护区；、国家自然保护区；：主要适用于集中式：主要适用于集中式生活生活饮用水水源地一级保护区、饮用水水源地一级保护区、珍贵珍贵鱼类鱼类保护区、鱼虾产卵场等；保护区、鱼虾产卵场等；：主要适用于集中式：主要适用于集中式生活生活饮用水水源地二级保护区、饮用水水源地二级保护区、一般一般鱼类鱼类保护区及游泳区；保护区及游泳区；：主要适用于一般：主要适用于一般工业工业用水区及人体用水区及人体非直接接触非直接接触的娱的娱乐用水区；乐用水区；：主要适用于：主要适用于农业农业用水区及一般用水区及一般景观景观要求水域。要求水域。地表水环境质量标准（地表水环境质量

23、标准（GB3838-2002） 特点：特点： 污染来源广、途径多、种类复杂污染来源广、途径多、种类复杂 污染稀释和搬运能力弱污染稀释和搬运能力弱 生物降解和累积能力强生物降解和累积能力强我国主要湖泊富营养化状况：我国主要湖泊富营养化状况： 主要湖泊富营养化问题突出：滇池、太湖主要湖泊富营养化问题突出：滇池、太湖湖泊（水库）污染湖泊（水库）污染 特点：特点： 污染来源广泛污染来源广泛 污染难于治理污染难于治理 污染危害严重污染危害严重我国地下水污染状况：我国地下水污染状况： 主要集中在北方地区主要集中在北方地区地下水污染地下水污染我国近海污染状况：我国近海污染状况： 渤海、东海、南海渤海、东海、

24、南海 以渤海为例：以渤海为例： 60年代以前：年代以前：3次；次；70年代：年代：9次；次；80年代：年代：74次次 90年代：年代：1990年年34次，次，1998年年22次，次，1999年年7月月3日，出现日，出现 了了1500 km2面积的严重赤潮，面积的严重赤潮，7月月15日更扩大到了日更扩大到了6500 km2。 2000年仅辽宁、浙江两次较大赤潮造成的渔业损失就近年仅辽宁、浙江两次较大赤潮造成的渔业损失就近3亿元。亿元。特点：特点： 污染源多而复杂污染源多而复杂 污染的持续性强污染的持续性强 污染扩散范围大污染扩散范围大海洋污染海洋污染 基本控制模式基本控制模式三级控制三级控制接管

25、标准接管标准出水标准出水标准环境标准环境标准一级控制一级控制二级控制二级控制三级控制三级控制 基本控制模式基本控制模式三级控制三级控制接管标准接管标准出水标准出水标准环境标准环境标准一级控制一级控制二级控制二级控制三级控制三级控制 1工业废水工业废水 优化产业结构、调整规划布局优化产业结构、调整规划布局 清洁生产清洁生产 单位产品耗水量单位产品耗水量 （国外先进水平国外先进水平国内平均水平）国内平均水平） 钢铁行业：钢铁行业：35m3/t70100m3 /t 油炼制行业：油炼制行业：0.2m3/t56m3/t 就地处理：达到污水排放标准就地处理：达到污水排放标准 源头控制源头控制 2生活污水生

26、活污水 合理进行人口密度及分布规划合理进行人口密度及分布规划 公众教育公众教育 现代水输的不利影响现代水输的不利影响 “绿色消费绿色消费”、“绿色生活绿色生活”：无磷洗衣粉：无磷洗衣粉源头控制源头控制 3面源水污染面源水污染 城市径流城市径流 收集雨水利用收集雨水利用 减少硬质地面减少硬质地面 增加绿化用地增加绿化用地 农村面源农村面源 发展节水农业发展节水农业 减少土壤侵蚀减少土壤侵蚀 合理利用农药合理利用农药 截流农业污水截流农业污水 畜禽粪便处理畜禽粪便处理 乡镇企业废水及村镇生活污水处理乡镇企业废水及村镇生活污水处理 基本控制模式三级控制接管标准出水标准环境标准一级控制二级控制三级控制

27、完善下水道系统完善下水道系统 旧城区：雨水旧城区：雨水/ /污水合流制，适当的改造污水合流制，适当的改造 新城区：雨水新城区：雨水/ /污水分流制污水分流制物理处理法物理处理法化学处理法化学处理法生物处理法生物处理法主导：城市污水处理厂主导：城市污水处理厂处理方法分类处理方法分类 去除物质去除物质不溶性的、呈悬浮状态的污染物。不溶性的、呈悬浮状态的污染物。 主要工艺主要工艺筛滤截留、重力分离、离心分离等。筛滤截留、重力分离、离心分离等。 处理设备处理设备格栅和筛网、沉砂池和沉淀池、气浮格栅和筛网、沉砂池和沉淀池、气浮装置、离心机、旋流分离器等。装置、离心机、旋流分离器等。 物理处理法物理处理法 去除物质去除物质呈溶解、胶体状态的污染物。呈溶解、胶体状态的污染物。 主要工艺主要工艺中和、混凝、化学沉淀、氧化还原、中和、混凝、化学沉淀、氧化还原、吸附、离子交换、膜分离等。吸附、离子交换、膜分离等。化学处理法化学处理法 微生物作用微生物作用 分为：好氧生物处理、厌氧生物处理分为：好氧生物处理、厌氧生物处理 生物处理法生物处理法常规工艺流程常规工艺流程一级处理一级处理处理方法：物理法处理方法：物理法净化效率：悬浮物净化效率：悬浮物 60 6070%70% 有机物有机物 20 2040%40%二级处理二级处理处理方法：生物法处理方法：生物法净化效率：有机物净化效率：有机物 70 70