水生态防治与水生态建设

1、水生态环境水体水体是江河湖海、地下水、冰川等的总称，是被水复盖地段的自然综合体。它不仅包括水，还包括水中溶解物质、悬浮物、底泥、水生生物等。水与水体水体是两个紧密联系又有区别的概念。从水体水体概念去研究水环境污染，才能得出全面、准确的认识。污水进入农灌渠污水进入农灌渠排进湖泊的污水排进湖泊的污水城市污水直接排入河流城市污水直接排入河流湖水富营养化湖水富营养化污水横流污水横流工业污水排放工业污水排放滇池是云南九大高原湖泊中污染最严重的一个，现在水质为劣类，每年夏天气温上升，加之富营养化严重，均要引起蓝藻爆发，造成严重污染。水环境现状地表水质按功能划分划分为六大类：一类水可直接饮用；二类水可供珍稀

2、水生生物栖息；三类水可作集中式生活饮用水源和游泳；四类水可作工业用水和非直接接触娱乐；五类水五类水适用农业灌溉；劣五类水五类水失去一般水体功能20022002年七大水系水质类别比例年七大水系水质类别比例二. 全国水环境质量状况 1998年年 2000年年 2002年年类水质类水质 33.4% 42.6% 49.8%类水质类别比例及降水量年际变化类水质类别比例及降水量年际变化01020304050601998年1999年2000年2001年2002年550600650700750类水质比例降水量类水质 比例 (%)降水量(mm)二. 全国水环境质量状况 淮河水系淮河水系 淮河干流淮河干流 监测断

3、面：监测断面： 86个个 13个个 类：类： 19.8% 41.7% 类：类： 36.0% 41.7% 劣劣类：类： 44.2% 16.6%主要污染指标为氨氮、生化需氧量和高锰酸盐指数主要污染指标为氨氮、生化需氧量和高锰酸盐指数2002年淮河水系水质状况 监测断面：监测断面： 55个个 类：类： 14.5% 类：类： 21.8% 劣劣类：类： 63.7%2002年海河水系水质状况海河水系污染严重，水质以劣海河水系污染严重，水质以劣类为主。类为主。主要污染物为氨氮、高锰酸盐指数、石油类主要污染物为氨氮、高锰酸盐指数、石油类和生化需氧量和生化需氧量2002年辽河水系水质状况 监测断面：监测断面：

4、35个个 类：类： 20.1% 类：类： 34.2% 劣劣类：类： 45.7%整个辽河水系水体污染严重整个辽河水系水体污染严重主要污染指标：生化需氧量、石油类、高锰主要污染指标：生化需氧量、石油类、高锰酸盐指数、氨氮酸盐指数、氨氮辽河水系水质类别比例辽河水系水质类别比例 总体水质总体水质 干流水质干流水质 类类 34.7% 47.7%34.7% 47.7%、类类 30.4% 38.5%30.4% 38.5% 劣劣类类 34.9% 13.8%34.9% 13.8% “三湖三湖” ” 湖体水质均为劣湖体水质均为劣 类。主要污染指标为总氮、总类。主要污染指标为总氮、总磷。磷。太湖、巢湖处于轻度富营养

5、状态，滇池处于重度富营养状态。太湖、巢湖处于轻度富营养状态，滇池处于重度富营养状态。 50556065707580851998年1998年1999年1999年2000年2000年2001年2001年2002年2002年太湖太湖巢湖巢湖滇池滇池营营养养状状态态指指数数重度富营养化重度富营养化中度富营养化中度富营养化 2002年年：二. 全国水环境质量状况01020304050607080太湖巢湖滇池2002年2003年营养状态指数与与20022002年同期相比，年同期相比，20032003年上半年年上半年“三湖三湖”水质变化不大。水质变化不大。二. 全国水环境质量状况2002年南水北调（东线）水

6、质状况 监测断面：监测断面： 13个个 类：类： 23.1% 类：类： 53.9% 劣劣类：类： 23.0% 污染普遍。主要污染指污染普遍。主要污染指标：生化需氧量、氨氮和标：生化需氧量、氨氮和高锰酸盐指数高锰酸盐指数南水北调（东线）水质类别比例南水北调（东线）水质类别比例二. 全国水环境质量状况污染后果一、水污染对人体的危害一、水污染对人体的危害人体在新陈代谢的过程中，随着饮水和食物，把水中的各种元素通过消化道进入人体的各个部分。致癌物质可以通过食用受污染的食物（粮食、蔬菜、鱼肉等），带入人体，还可以通过饮水进入人体。饮用受污染水的人，患肝癌和胃癌等癌症的发病率，要比饮用清洁水的高出61.5

7、%左右。当污水中含有汞、镉等元素排入河流和湖泊时，水生植物就把汞、镉等元素吸收和富集起来，鱼吃水生植物后，又在其体内进一步富集，人吃了中毒的鱼后，汞、镉等元素在人体内富集，使人体患病而死亡。这样，从水生植物水生小动物小鱼大鱼人体，形成了一条食物链。人体最后成了汞、镉等元素的“落脚点”。二、水污染对水生生物的危害二、水污染对水生生物的危害水中生物与水、生物与生物之间从数量上保持着一种动态的平衡关系。人类活动会破坏这种平衡。人类向水中排放污染物时，一些有益的水生生物会中毒死亡，而一些耐污的水生生物会加剧繁殖，大量消耗溶解在水中的氧气，使有益的水生生物因缺氧被迫迁栖他处，或者死亡。特别是有些有毒元素

8、，既难溶于水又易在生物体内累积，对人类造成极大的伤害。（如汞在水中的含量是很低的，但在水生生物体内的含量却很高，在鱼体内的含量又高得出奇。假定水体中汞的浓度为1，水生生物中的底栖生物（指生活在水体底泥中的小生物）体内汞的浓度为700，而鱼体内汞的浓度高达860）所以当水体被污染后，一方面导致生物与水、生物与生物之间的平衡受到破坏，另一方面一些有毒物质不断转移和富集，最后危及人类自身的健康和生命。三、水污染对工农业生产的影响三、水污染对工农业生产的影响工农业生产不仅需要有足够的水量，而且对水质也有一定的要求。工农业生产过程中使用了被污染了的水后，对人类有着极大的危害。一是使工业设备受到破坏，严重

9、影响产品质量。二是使土壤的化学成分改变，肥力下降，导致农作物减产和严重污染。三是使城市增加生活用水和工业用水的污水处理费用。水源污染主要有两种形式：一是自然污染：因地质的溶解作用，降水对大气的淋洗、对地面的冲刷，挟带各种污染物流入水体而形成；二是人为污染，即工业废水、生活污水、农药化肥等对水体的污染。（比较严重，但可控制的）水源的污染源主要有七种：病原体污染、需氧物质污染、植物性营养物污染、热污染、放射性污染、油污染有机物与重金属污染等。污染种类（1）化学水污染（2）热污染（3）生物水污染（4）次生污染（1）化学水污染机制：污染物和水生态系统中各要素发生化学反应，同时污染物之间还互相作用，导致

10、污染物存在形式不断变化，毒性以及对生态作用效应也逐渐变化。（天然水是溶有多种元素和化合物的一种混合溶液，正常情况下，水中元素和化合物含量很低，不致影响水的使用。但人类不断地向水中排放废弃物和污水，使污染水体的化学物质愈来愈多。据估计，水中化学物质种类达100多万种。）来源：化学水污染是由于水域接纳工业废水、农田排水和生活污水所致。冶金、机电、电镀、造纸、制革、石油、农药、化肥、食品、印染。选矿等工业废水所含的污染物种类多、毒性强，是化学水污染的主要来源；农田排水中的大量农药、化肥和农作物的残枝败叶，生活污水中的很多需氧有机物，也是造成化学水污染的原因。化学污染物是当今世界性水污染中最大的一类污

11、染物。水中化学污染物可分为：无机物有机物化学水污染物分类表化学水污染物分类表污染物分类污染物分类典型污染物典型污染物非金属有毒物非金属有毒物氰化物、氟化物、硫化物、砷化物氰化物、氟化物、硫化物、砷化物重金属重金属汞、镉、铬、铅、铜、锌汞、镉、铬、铅、铜、锌放射性物质放射性物质铀铀-235、锶、锶-90、铯、铯-137、钚、钚-239酸碱盐类酸碱盐类硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、氢氧化钠（钙）、无机盐硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、氢氧化钠（钙）、无机盐致色物质致色物质铁盐、锰盐、色素、染料、腐殖质铁盐、锰盐、色素、染料、腐殖质致臭物质致臭物质氨、硫化物、酚、胺类、硫醇氨、硫化物、酚、胺类、硫醇植物营养物质植

12、物营养物质硝态氮、亚硝态氮、氦氮硝态氮、亚硝态氮、氦氮硝态氮、亚硝态氮、氦氮硝态氮、亚硝态氮、氦氮需氧有机物质需氧有机物质碳水化合物、蛋白质、油酯、动植物尸体碳水化合物、蛋白质、油酯、动植物尸体易分解有机毒物易分解有机毒物酚、苯、醇、氰化物酚、苯、醇、氰化物难分解有机毒物难分解有机毒物有机氯农药、洗涤剂等有机氯农药、洗涤剂等油类油类石油及其制品石油及其制品危害：1需氧有机物使水中溶解氧大幅度下降；2剧毒物质（如氰化物、砷化物、农药等）使水生物慢性中毒或急性中毒；3汞、铜、铅等重金属，不仅能使生物发生急性中毒，而且能在水体中沉积成为次生污染源，并易在生物体内累积，造成慢性中毒；4砷、铬、镍、铰、

13、苯胺，多环芳香烃、卤代烃等有致突变、致畸、致癌作用；5致色物、致臭物和油类使水体失去旅游、观光和疗养价值；6有机氯农药、多氯联苯等有机氯化合物能毒死幼鱼和虾类，或在成鱼体内累积，使繁殖力衰减，影响胚胎发育和鱼苗成活率。这些化合物经过食物链逐级被富集，威胁居于营养级顶端生物的生存7油污染后，油膜覆盖水面，阻止气液界面间气体交换，造成溶解氧短缺，促使发生恶臭。油脂亦可堵塞鱼鳃，使鱼呼吸困难，引起死亡。鱼受石油污染，肉有异味，使食用品质降低或不堪食用。被油水污染了的海洋防治化学水污染的主要途径：有机污水和废水应选择适当方法进行处理达到排放标准；改革生产工艺，减少生产中有毒、有害物的发生量；节约用水，

14、减少废水量；综合利用工矿企业废水，减少排放量和排放浓度；合理和适当使用农药，控制农田排水，减少非点源污染。严禁向水体排放有毒、有害的化学物质。（2）热污染 天然水水温随季节、天气和气温而变化。当水温超过3335时，大多数水生物不能生存。水体急剧升温，常是热污染引起的。来源：水体热污染主要来自工业冷却水。冶金、化工、造纸、纺织和机械制造等工业，将热水排入水体，使水温上升，水质恶化。（年产30万t的合成氨厂，每小时约排出22000m3的冷却水）机制：水体增温显著地改变了水生物的习性，活动规律和代谢强度，从而影响到水生物的分布和生长繁殖。增温幅度过大和升温过快，对水生物有致命的危险。水体增温加速了水

15、生态系统的演替或破坏。硅藻在20的水中为优势种；水温32时，绿藻为优势种；37时，只有蓝藻才能生长。鱼类种群也有类似变化。对狭温性鱼类来说，在1015时，冷水性鱼类为优势种群；超过20时，温水性鱼类为优势种群；当水温为2530时，热水性鱼类为优势种群。水温超过3335时，绝大多数鱼类不能生存。升温促使某些生物提前或推迟发育，导致以此为食的其他种生物因得不到充足食料而死亡，食物链中断可能使生态系统组成发生变化，甚至破坏。水体升温加速了水及底泥中有机物的降解和营养元素的循环，藻类因而过度生长繁殖，导致水体富营养化；有机物降解又加速了水中溶解氧消耗。某些有毒物质的毒性随水温上升而加强。例如，水温升高

16、10，氰化物毒性就增强一倍；而生物对毒物的抗性，则随水温的上升而下降水体热污染的防治：根据水体热容量和技术经济条件，制定热排放标准；加强各工矿企业之间的余热利用；对高温冷却水要取降温措施，使受纳水体水温达到排放标准。（3）生物水污染 机制：生物水污染是有害生物进入水体或某些水生物繁殖过程引起的一种水污染现象。污水含有大量的病原微生物（病原菌、病毒和霉菌）、寄生虫或卵。病原微生物水污染危害的历史最久，至今仍威胁着人类健康。来源：水体生物污染是由于水体接纳了医院、畜牧场、屠宰场和生物制品厂等的污水以及城市污水和地表径流而引起的。病原微生物数量大、来源多、分布广；病原微生物在水中存活时间长短与微生物

17、种类、水质、水温、pH等环境因素有关，在水中存活时间长的，人畜感染机率大；有些病原微生物不仅在生物体内（包括水生生物），而且在水中也能繁殖；有些病原微生物抗药性很强，一般水处理和加氯消毒的效果不佳。钩端螺旋体、病毒和寄生虫及卵等常与病原菌共存而污染水体。钩端螺旋体来源于带菌宿主猪和鼠类的尿液，它以水为媒介，经破损的皮肤或粘膜进入人体，引起血性钩端螺旋体病。常见寄生虫有阿米巴、麦地那龙线虫、血吸虫、鞭毛虫、蛔虫等，这些寄生虫通过卵或幼虫直接或经中间宿主侵入人体，使人患寄生虫病，其卵和幼虫在水中可以长期生存。大坝、水库等水利工程的兴建，使原来流动的水体成为静水水体，消落区和较浅的淹没区可能成为传播

18、疾病的昆虫幼虫和某些寄生虫中间宿主适宜生存繁殖场所。生物水污染的防治措施：加强污水管理，特别是医院、畜牧场、屠宰场、制革厂等污水，不经灭菌处理，不允许任意排放；控制向水域排放含氮磷的废水；加强水生生物监测等。（4）次生污染次生污染是积累于悬浮物和底质中的污染物质重新引起水污染的现象。河流流量增加，流速增大，泛起底质，使原来沉积在底质中的污染物质再次进入水中，重新污染水体。水体的抑制和温度发生变化，破坏了污染物质在水悬浮物和水底质界面的动态吸附平衡，发生解吸作用，也会使污染物质重新进入水中。例如重金属汞，在微生物作用下，因烷基化作用转变为甲基汞和二甲基汞等有机金属化合物，毒性剧增，易在生物体内积

19、累，危害人体健康。次生水污染是一种较为复杂的污染现象，往往对环境和人体健康产生很大影响。环境水生态水生态修复 大自然在长期发展变化过程中具有自净能力，大自然在长期发展变化过程中具有自净能力，因此自然界可以持续发展。人类活动所造成因此自然界可以持续发展。人类活动所造成的污染超出自然界本身的修复能力时，生态的污染超出自然界本身的修复能力时，生态环境就遭到破坏。环境就遭到破坏。环境水生态修复环境水生态修复就是按照就是按照自然界的自身规律使水体恢复自我修复功能，自然界的自身规律使水体恢复自我修复功能，强化水体的自净能力，修复被破坏的生态环强化水体的自净能力，修复被破坏的生态环境境。微生物是构成生态系统

20、的基本要素。生态系统内物质循环主要依靠微生物来完成，最终产物是无毒无害的稳定的物质，一步到位，避免了二次污染。因此它是安全而彻底的方法。这一技术在解决环境问题过程中所显示的独特功能和显著的优越性在于，它是一个纯生态的过程，从根本上保证生态环境生态环境的可持续发展。环境水生态水生态修复的特点是：综合治理，标本兼治，节能环保；设施简单，建设周期短，见效快；因地制宜，擅长解决现有水体的水质问题；综合投资成本低，运行维护费用低，管理技术要求低；生物群落本土化，无生态风险；生物多样性强，生态系统稳定；对污染负荷波动的适应能力强。目前，环境水治理的方法主要有4类：化学方法化学方法物理方法物理方法生物方法生

21、物方法生态方法生态方法生物多样性越强，则生态系统的稳定性越好1 化学方法（1）投絮凝剂。投加絮凝剂促进磷的沉淀，使其不能成为藻类的营养物质，常用的絮凝剂如铁盐、铝盐等。此种方法见效快，需反复投加，但不能解决水体富营养化的根本问题。（2）投除藻剂。常用的除藻剂有硫酸铜、二氧化氯、臭氧等，这些除藻剂可以较快地杀死藻类，效果明显、但需反复投加，价格较高（3）投除草剂。快速起到效果，但是容易产生2次污染，不能去除污染源和解决根本问题。2 物理方法（1）深层曝气。由于藻类的疯长，消耗大量的氧气导致水体表层以下呈厌氧状态，使其他生物由于缺氧而死亡。用机械搅拌或曝气来增加水体中的溶解氧含量，这种方法资金投入

22、较大，运行费用高，影响水体的景观功能。（2）表面气浮。在污水中引入大量微小气泡，气泡通过表面张力作用粘附于细小的悬浮物上，形成整体比重小于1的絮凝体，由于浮力的作用浮至水面实现固液分离，污水得以净化。这种方法的前期投入大，运行管理不便，不能彻底解决水体的富营养化问题。（3）流场扰动。封闭的水体不流动，水体容易腐败、发黑、发臭，并且藻类在静止的水体中更容易过度繁殖，为了使水体流动起来，则需要在水中人为扰动。但是单独使用这种方法效果缓慢，而且运营成本高。若与其他方法结合则效果较好。（4）注水稀释。在水资源日益紧缺的今天，这种方法既不节水也不经济，而且水体中的污染物总量没有减少，不能解决根本问题。（

23、5）池底清淤。底泥中的有机污染物往往成为水体的内源性污染源，所以，很多时候采取清淤的措施。但是，这种方法的工程量大、费用高，甚至会破坏水体底部的生物和水生植物，对环境的负面影响大，不能彻底解决问题。（6）机械除藻。这种方法的短期效果显著，但运行费用高，不能从根本上解决水体富营养化问题。（7）电子灭藻。利用电磁波使藻细胞分子发生震动造成细胞破裂而死亡。这种方法具有能耗低、操作简便的特点，可选择性使用，但不能从根本上解决水体富营养化问题。3 生物方法这类方法是利用生物的生命代谢活动，对水体中的有机污染物进行转移、转化和降解，从而降低水体的有机物浓度，使水体得到净化。（1）生物制剂。向水体中投加微生

24、物制剂，微生物与水中的藻类竞争营养物质，从而使藻类缺乏营养而死亡。生物制剂的选择十分严格，价格昂贵，需定期投放，同时存在外来物种破坏水体生态系统的风险。（2）生物介质。为微生物提供生物附着表面积，有利于微生物的栖息、繁衍，它上面和周围的微生物将水体中的污染物进行代谢分解，平衡水体内部的营养成分。这种方法设施简单，建设周期短，投资成本低，运行费用低，无生态风险，适应能力强，单独使用效果不显著。（3）人工湿地。水体中的不溶性污染物通过湿地的沉淀、过滤作用，可以被截留，进而被微生物利用；水体中的可溶性污染物可以通过植物根系生物膜的吸附、微生物代谢降解过程而被分解去除。这种方法的运行费用低，占地面积大

25、、见效慢。同时，存在着水生植物生长失控、湿地堵塞或瘫痪的隐患。4 生态方法生态方法是以生物法为主、物理法为辅，着眼于生态平衡的综合治理措施。该措施以建立水环境生物链为手段，以提高水体自净能力为目的，以获得人与自然的和谐为宗旨。水葫芦水葫芦几乎在任何污水中都生长良好、繁殖旺盛。不仅如此，它还可以富集各种污染物质：从生活废水中的有机污染物，到工业废水中的重金属、稀土元素，到农田汇入的农药污染物，水葫芦水葫芦几乎是来者不拒，一一吸纳。（还要综合考虑水葫芦水葫芦入侵会给水生生态系统造成全方位的、立体式的破坏问题，堵塞河道）浮床强化净化技术浮床强化净化技术人工浮岛和人工水草发挥立体净化效果人工浮岛和人工水草发挥立体净化效果标准化混凝土河道设计断面自然河流断面理想的河道设计生态护坡与护岸生态护坡与护岸 莱 茵 河 的 草 网 格 护 坡 复式河道断面示意 浅水湾浅水湾构筑蜿蜒岸线构筑蜿蜒岸线有利于冬季防冰有利于冬季防冰满足了亲水的安全要求满足了亲水的安全要求便于种植水生植物便于种植水生植物有供水生动物栖息和避难的场有供水生动物栖息和避难的场所所有利于防浪或船行波有利于防浪或船行波改直墙断面为缓坡断面改直墙断面为缓坡断面拆除部分硬质岸