水资源与水环境

关于水资源与水环境第1页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五主要内容

1.熟悉水体主要污染物和污染源；2.掌握水体中溶解氧平衡原理；3.掌握水体富营养化等重要概念；4.了解几种主要水体污染物的迁移转化规律及其危害。第2页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五一、水资源分布全球总贮水量估计为13.9亿立方千米其中淡水总量仅为0.36亿立方干米除冰川和冰帽外，可利用的淡水总量不足世界总贮水量的1%第一节水环境概论

section1Waterenvironment2.5%易得的江河湖淡水不到总淡水量1%第3页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五二、水循环第4页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五

地球上每年降水量40万立方千米，占总水量0.03%，约1/4强降落到陆地，其中56%蒸发和蒸腾，34%形成地面径流，10%下渗补给地下水。

由自然力促成的水循环称为水的自然循环。自然界中的水在太阳照射和地心引力等作用下不停流动和转化，通过蒸发、降水、径流和渗透等方式循环不止。第5页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五水的社会循环

由人的因素促成的水循环，称为水的社会循环。人类为了满足生活和生产的需要，不断取用天然水体中的水，经过使用，一部分天然水被消耗，但绝大部分却变成生活污水和生产废水排放，重新进入天然水体。在社会循环中，水质不断发生变化，其污染程度随用水性质、方式而变。第6页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五地面水降水海洋蒸发地下渗流地面径流蒸发给水工业农业新陈代谢生活和商业产品用水冷却用水灌溉废水收集处理处置地面水地下水回用水水的循环示意图第7页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五三、我国水资源特征与利用的问题

1、水资源：广义：地球上各种形态的水。狭义：可供人们经常取用的水量，在大陆上由大气降水补给的各种地表水，浅层地下水的储量和动态水量组成。第8页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五人均、亩均水量低于世界水平；分布不均：地区、时间；水量变化大、可利用水少；水土流失严重，许多河流含沙量大；水资源开发中存在问题：水利对水文的影响、用水浪费、水污染。2、主要问题

第9页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五2002年，七大水系741个重点监测断面中，29.1％的断面满足Ⅰ～Ⅲ类水质要求，30.0％的断面属Ⅳ、Ⅴ类水质，40.9％的断面属劣Ⅴ类水质。其中七大水系干流及主要一级支流的199个国控断面中，Ⅰ～Ⅲ类水质断面占46.3％，Ⅳ、Ⅴ类水质断面占26.1％，劣Ⅴ类水质断面占27.6％。各水系干流水质好于支流水质。

水环境状况

第10页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五第11页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五七大水系污染程度由重到轻依次为：海河、辽河、黄河、淮河、松花江、珠江、长江。七大水系主要污染指标是石油类、生化需氧量、氨氮、高锰酸盐指数、挥发酚和汞等。超采地下水的危害：地处渤海之滨的河北沧州市由于过量开采地下水，市中心地面整体沉降以达1.68米，成为我国“成长”最快的地下水漏斗群之一。第12页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五我国华北地区已经形成世界最大的“地下水漏斗”。解决调水和水资源短缺问题不单单是工程问题，也是一种哲学、思想和社会经济发展问题。南水北调不过是一种手段，而建立节水型社会才是解决中国水资源短缺难题的关键！第13页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五图黄河边上的贫困小孩

图干旱带来的水荒图断流的黄河

第14页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五第二节水体与水体污染

section2Waterandwaterpollution一、水体二、水质三、污染源第15页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五一、水体1.两种含义：一是指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、河流和相对静止的塘堰、湖泊、沼泽、水库、地下水、海洋。环境学领域中则把水体当作包括水中的悬浮物、溶解物质、底泥相、水生生物等完整单元的生态系统或完整的综合自然体。第16页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五

2、水体污染指水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用、危害人体健康、破坏生态环境，造成水质恶化的现象。第17页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五1.天然水悬浮物质：细菌、藻类、原生动物、泥沙、粘土胶体物质：溶胶、高分子化合物、其他不溶性物质盐类：Ca、Mg、Na、Fe、Mn气体：O2、CO2、H2S、N2、其他二、水质

第18页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五

物理指标：温度、色度、臭味、浑浊度、透明度、总残渣、过滤性残渣、非过滤性残渣、电导率等。

化学指标：pH值、矿化度、总硬度、金属离子、酸根离子

生物指标：细菌总数、大肠杆菌。天然水

2、水质指标第19页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五

污染水体：还有BOD、DO、COD、TOD、TOC

第20页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五①化学耗氧量(COD)：又称化学需氧量。在规定条件下，使水样中能被氧化的物质氧化所需耗用氧化剂的量，以每升水消耗氧的毫克数表示。其值可粗略地表示水中有机物的含量，用以反映水体受有机物污染的程度。②生化需氧量(BOD)：指在好气条件下，微生物分解水体中有机物质的生物化学过程中所需溶解氧的量，是反映水体中有机污染程度的综合指标之一。第21页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五目前国内外普遍采用20℃培养5天的生物化学过程需要氧的量为指标(以mg/L为单位)，记为BOD5。生化需氧量包含的内容范围同化学需氧量一样，是不含氮有机物和含氮有机物中的碳的氧化部分，也就是有机物的碳的生化需氧量。第22页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五③总有机碳量(TOC)：水中溶解性和悬浮性有机物中存在的全部碳量是评价水体需氧有机物的一个综合指标。④总需氧量(TOD)：水中有机物中除含有机碳外，尚含有氢、氮、硫等元素。当有机物全部被氧化时，碳被氧化为二氧化碳，而氢、氮、硫则被氧化为水、一氧化氮和二氧化硫等。此时氧化所需的氧量称为总需氧量。第23页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五来源工业废水生活污水农业退水形状点源：面源三、污染源第24页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五

工业废水：各种企业在生产过程中排出的废水，包括工艺过程用水、冷却水、烟气洗涤水、设备、场地清洗水以及生产废液等。

特点：成分复杂、含量变化大、毒性强、净化处理困难。1、工业废水第25页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五2、生活污水

生活污水：日常生活中产生的各种污水混合液，包括厨房、洗涤室、浴室、集体单位公用事业排出的污水。

城市污水：指排出城市管网的各种污水的总和。

特点：含氮、磷、硫高，成分主要为纤维素、淀粉、糖、蛋白、脂肪、尿素。第26页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五3、农业退水

农业退水：农作物栽培、牲畜饲养、食品加工过程中排出的污水和液态废物。

特点：含氮、磷高，成分主要为微生物、化肥、农药、不溶解固体和盐分。第27页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五四、水体主要污染物及其危害第28页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五（一）物理污染

颜色：说明污染物的含量。浊度：胶体或细小悬浮物。温度：地表水一年0-35℃，地下水稳定。悬浮物：影响水的透明度→光合作用。放射性：蓄积在人体内造成长期危害。第29页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五

热污染的危害：（来源冷却水）水中溶解性气体发生显著变化；水中化学生化反应速率上升；生物种群、群落变化：20℃硅藻；30℃绿藻；35℃蓝藻。第30页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五（二）化学污染

无机无毒无机有毒有机无毒有机有毒第31页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五1、无机无毒无机无毒：酸、碱、无机盐类。危害：使淡水的矿化度增高，影响用水水质富营养化第32页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五2、无机有毒1）重金属：汞、铬、镉、铅、砷危害：富集、致癌2）氰化物：含CN-的物质，急性中毒死亡3）氟化物：氟骨症、损害肾脏第33页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五

有机无毒：主要是需氧有机物耗氧有机物是水体中最普遍的一种污染物。生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪、木质素等有机物，可在微生物的作用下最终分解为简单的无机化合物。这些化合物在分解过程中需要消耗大量的氧气。3、有机无毒第34页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五

表示耗氧有机物指标生物化学需氧量化学需氧量总有机碳总需氧量溶解氧第35页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五1）生物化学需氧量，简称生化需氧量（BOD）：Biochemicaloxygendemand，表示在好气条件下，水中的有机污染物经微生物分解所需的氧量(单位体积的污水所消耗的氧量毫克／升）。

第36页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五

有机物的生物化学作用分为两个阶段完成：有机物转化为无机物的二氧化碳、水和氨氨被转化为亚硝酸盐与硝酸盐；将所能分解的有机物全部分解往往需要20天以上，并与环境温度有关。第37页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五2）化学需氧量（COD）：Chemicaloxygendemand，在规定条件下，使水样中能被氧化的物质氧化所需耗用化学氧化剂的量。目前常用的氧化剂主要是重铬酸钾或高锰酸钾。以高锰酸钾作氧化剂时，测得的值也称耗氧量。与BOD5比较第38页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五3）总有机碳（TOC）：Totalorganiccarbon，水中溶解性和悬浮性有机物中存在的全部碳量。

4）总需氧量（TOD）：Totaloxygendemand，水中有机物除含有机碳外，尚含有氢、氮、硫等元素。当这些元素全部被氧化时所需的氧量。第39页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五5）溶解氧（DO）

溶于水中自由状态氧分子的量。水体中的溶解氧的来源:

一是由大气中的氧通过扩散方式补给，这是水中溶解氧的主要来源；二是水生植物的光合作用也放出氧。第40页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五水体中溶解氧减少有三个方面：一是耗氧有机污染物在降解时，耗氧；二是还原性无机物质氧化时耗氧；三是生物呼吸过程吸收氧。

氧补给=消耗：水体中溶解氧处于平衡，属正常状态。氧补给>消耗：水体中溶解氧呈饱和状态。氧补给<消耗：水体缺氧，水质处于恶化状态。第41页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五

有机有毒：主要是需氧有机物。酚类化合物：煤气、焦化、石油化工、制药、油漆。有机农药：有机磷、有机氯。多环芳烃：由石油、煤、可燃气等不完全燃烧或高温处理条件下产生。多氯联苯：电器绝缘和塑料增塑剂。洗涤剂：泡沫、富含磷、表面活性剂。4、有机有毒第42页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五（三）生物污染

生物污染是指城市生活污水、医院污水或污水处理厂排水排入地表后，引起病源微生物污染。第43页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五第三节污染物在水体中的扩散

Section3Thepollutantinwaterbodydiffusion污染物在水体中的运动特征：推流迁移分散作用污染物的衰减和转化第44页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五

污染物进入水体之后，随着水的迁移运动、污染物的分散运动以及污染物质的衰减转化运动，使污染物在水体中得到稀释和扩散，从而降低了污染物在水体中的浓度，它起着一种重要的“自净作用”。第45页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五1、推流迁移是指污染物在水流作用产生的迁移作用。只改变水流中的污染物的位置，并不能降低污染物的浓度。第46页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五2、分散作用

污染物在河流水体中的分散作用包括三方面内容：分子扩散、湍流扩散和弥散。既改变水流中的污染物的位置，也降低了污染物的初始浓度，但总量不变。第47页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五3、污染物的衰减和转化

进入水环境中的污染物可分为两大类：保守物质和非保守物质。保守物质进入水环境以后，随着水流的运动而不断变换所处的空间位置，还由于分散作用不断向周围扩散而降低其初始浓度，但它不会因此改变总量。重金属，很多高分子有机化合物都属保守物质。对于那些对于生态系统有害，或暂时无害但能在水环境中积累，从长远来看是有害的保守物质，要严格控制排放，因为水环境对它们没有净化能力。第48页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五非保守性物质进入水环境以后，除了随着水流流动而改变位置，并不断扩散而降低浓度外，还因污染物自身的衰减而加速浓度的下降。非保守性物质的衰减有两种方式：一是由其自身的运动变化规律决定的；另一种是在水环境因素的作用下，由于化学的或生物的反应而不断衰减，比如可以生化降解的有机物在水体中的微生物作用下的氧化分解过程。见P78的图3-2推流迁移、分散和衰减作用。第49页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五第四节污染物在水体中的转化

Section4Thepollutantinwaterbodytransformation主要内容：水体中耗氧有机物降解；需氧污染物分解与溶解氧平衡；水体富营养化过程；重金属在水体中的迁移转化。第50页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五一、水体中耗氧有机物降解

（一）有机物生物化学分解

1、水解反应

2、氧化反应第51页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五

1、水解反应：是指复杂的有机物分子在水解酶参与下加以水分子分解为较简单化合物的反应。

2、氧化反应：生物氧化主要有两类，脱氢作用和脱羧作用。第52页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五（二）代表性耗氧有机物的生物降解

碳水化合物降解脂肪和油脂降解含氮有机物降解第53页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五1、碳水化合物降解

碳水化合物是由C、H、O组成的不含氮的有机物Cn（H2O）m表示，分为三类：单糖、二糖、多糖。（1）碳水化合物经细菌和微生物

水解二糖水解

单糖

Cn（H2O）m至少转化为二糖后才能进入细胞膜内。第54页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五（2）单糖丙酮酸

CO2+H2O

如若：丙酮酸酸、醇、酮（发酵），此时，会产生大量的有机酸，时常超过水体的缓冲能力，使PH值下降，甚至会抑制细菌的生命活动，称为酸性发酵。单糖转化

有O2或无O2

有O2条件

酶和细菌

在无O2条件下第55页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五2、脂肪和油脂降解

它们也是不含氮的有机物。是由脂肪酸和甘油生成的酯类物质，这类物质比碳水化合物难于被生物降解，如果有乳化剂将它们分散开，将有利于发生降解。脂肪甘油+脂肪酸甘油丙酮酸

水解降解有O2

无O2

CO2+H2O有机酸（发酵）

第56页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五

3、含氮有机物降解

是指除C、H、O外，还含有N、S、P等元素的有机化合物，其中包括蛋白质、氨基酸以及尿素、脂类、腈类、硝基化合物等。含氮有机物的生物降解难于不含氮有机物，其产物污染性强。第57页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五（1）蛋白质的降解蛋白质

氨基酸

丙酮酸水解酶有O2条件有O2

无O2

CO2+H2O有机酸（发酵）

（2）尿素（自学）有机物降解的共同规律

见书P88。第58页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五二、需氧污染物分解与溶解氧平衡第59页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五有机物进入水体

1、生态学效应：使水体中的生物在种类和数量上发生变化。

如果自养生物生产率用P表示，异养生物生产率用R表示，则加入有机物后，平衡受到破坏，P下降，R上升。

生态学效应溶解氧效应第60页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五2、溶解氧效应：水体中溶解的分子态氧在数量上的变化。曝气作用：空气氧溶于水的作用（复氧作用）光合作用：绿色植物光合作用放氧在正常情况下，溶解氧达到饱和状态。氧亏值D（缺氧量）=饱和溶解氧-实际溶解氧第61页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五

一条假定的被污染河流中生化需氧量和溶解氧的变化曲线

溶解氧

耗氧

复氧

BOD

清洁区

分解区

水质恶化区

恢复区

清洁区

ppm2610141821012345678910（日）116135154174（公里）第62页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五横坐标从左至右表示河流的流向和距离（流经的距离以公里计，流经的时间以日计）。纵坐标表示溶解氧和生化需氧量的浓度，单位是ppm。将污水排入河流处定为基点O，向上游去的距离取负值，向下游去的距离取正值。污水源于四万人口的小城市的下水道。假定河流的流量是100m3/s，流进河中的污水立即与河水混合，水温是25℃。溶解氧耗氧

复氧

BOD第63页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五由BOD曲线可以看出：在上游未受污染的区域，BOD很低，在0点有污水注入后，BOD急剧上升。由此向下，随着分解作用的进行，BOD逐渐降低，慢慢恢复到污水注入前的水平。溶解氧耗氧

复氧

BOD第64页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五由溶解氧曲线可以看出：溶解氧与BOD有非常密切的关系。在污水未注入前，河水中溶解氧很高，污水注入后因分解作用耗氧，溶解氧从0点开始向下游逐渐降低，从0点流下2.5日，降至最低点。以后又回升，最后恢复到近于污水注入前的状态。在污染河流中溶解氧曲线呈下垂状，称为溶解氧下垂曲线。溶解氧耗氧

复氧

BOD第65页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五根据BOD和DO曲线，可以把该河划分为污水注入前的清洁水区，注入后的分解区、水质恶化区、恢复区和恢复后的清洁水区。在污染河段两组作用影响着水中溶解氧的含量:

一组作用使水中溶解氧含量降低，即有机污染物分解作用耗氧和有机体呼吸作用耗氧，这一组作用简称耗氧作用；另一组作用使水中富集氧，如空气中的氧溶于水，水生植物的光合作用放出氧等。空气氧溶于水的作用简称为曝气作用（复氧作用）。溶解氧耗氧

复氧

BOD第66页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五清洁区

分解区

水质恶化区

恢复区

清洁区DOABCDP/R=0流水时间（t）

氧垂曲线耗氧＞溶解氧最大缺氧量DC0

DO（mol）E

溶解氧耗氧

复氧

BOD第67页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五清水区：河流在污水注入前，有机物和无机营养物质都不多，藻类和细菌的数量也都不多，藻类数略超过细菌数，P/R=1（大约），消耗的溶解氧可及时由大气得到补充，溶解氧基本上保持饱和状态。原生动物、昆虫、鱼类等有正常的食物链。第68页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五分解区：污染物注入后，首先是一个短促的混合阶段，排入的有机污染废水与河水混合稀释，污水中一些还原性无机物将立即耗氧，使水体溶解氧迅速下降，产生所谓直接需氧量D。。然后随着细菌的生长繁殖，生物化学反应和有机物的降解逐步展开，氧的消耗迅速增大，大气溶氧不能及时补充，溶解氧含量随时下降，曲线开始下垂。此时，由于日照和生长条件恶化，水藻类的光合作用进行困难，所以P值下降，第69页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五同时，由于细菌的迅速繁殖，R值随之上升，P/R也迅速下降，水中生物种类和数量同时随之有相应的变化。这时，在开始阶段，水体中主要进行需氧分解。但是，随着溶解氧量的下降，在水体底层和中部逐渐转入厌氧分解状态。这种状态逐渐向表层发展，便使整个水体水质恶化，使水体出现污染的各种现象，R＞P，细菌生长繁殖极为活跃，有机物的分解达到最高速度，而呼吸耗氧远超过大气溶解氧，水体中氧的含量急剧减少，曲线明显陡斜，图中B点以后区段。第70页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五腐化区：排入有机物增多，水中溶解氧量消耗殆尽，则水体进入厌氧分解状态，水体污染严重，藻类和绿色植物绝迹，动物则是有少数低级虫类。这时P/R=0。但是，随着有机物的剧烈分解，其数量逐渐减少，由于养料不足，细菌的繁殖缓慢下来，并开始减少数量，同时，以厌氧分解为主的反应过程本身耗氧也较少，由于养料不足，细菌的繁殖缓慢下来并开始减少数量，同时，以厌氧分解为主反应过程本身耗氧也较少。使水中耗氧速度和溶氧速度达到相当，并且进一步达到耗氧速度低于溶氧速度，水中溶解氧速度转而上升。此时，氧垂曲线出现一个最低点即图中的C点，有最大缺氧量DC。第71页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五由于有机污染物数量的减少，水质污染减轻而日照作用加强，水中又开始出现藻类的光合作用，P值重又增加，在C点附近形成P/R再次接近于1的情况。P和R是在腐化后期条件下达到平衡，水体中生态学状况完全不同于清水区，水中耗氧速度与溶氧速度达到平衡，但水中溶解氧远没有达到饱和。第72页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五恢复区：随着有机污染物降解接近于完成，溶解氧不断增加，水体厌氧分解状态又向需氧分解状态转化，表层、中层首先恢复为有氧条件，溶解的有机物已很少，底层仍继续有有机物降解，PH值升高，水质改善，细菌减少。而藻类出现及原生动物、昆虫、鱼类、植物开始生长繁殖，由于光合作用加强，P/R＞1，溶解氧渐增到接近饱和D点。第73页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五后期，由于水中存在有机污染物降解而生成大量无机营养物质，如N、P等，为水生藻类提供了良好的条件，光合作用可能大大增强，藻类繁生。此时可能P＞R，水中溶解氧呈过饱和状态——DE间。经过相当的时间后，多余的无机营养物质消耗后，溶解氧可恢复到饱和状态。第74页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五对某一区段，可据其生物种类及数量和溶解氧浓度的情况，来判断水体污染状况。第75页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五

（一）水体富营养化类型

1．天然富营养化：湖泊营养物质的这种天然富集，湖水营养物质浓度逐渐增高而发生水质变化的过程，就是通常所称的天然富营养化。

2．人为富营养化：天然富营养化和人为富营养化的共同点在于它们都是由于水体中氮、磷营养物质的富集，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，使鱼类或其他生物大量死亡、水质恶化的现象。三、水体富营养化过程第76页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五（二）营养化的特征

水体出现富营养化现象时主要表现为浮游生物大量繁殖，因占优势的浮游生物的颜色不同水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等，这种现象在江河湖泊中称为“水华”，在海洋则称为“赤潮”。第77页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五第78页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五共性：水体中N、P营养物质富集，，引起藻类及其它浮游生物的迅速繁殖，水体溶解氧下降，使鱼类或其他生物大量死亡、水质恶化的现象。第79页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五

富营养化作用引起的湖泊生态系统的变化第80页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五表贫营养湖泊与富营养湖泊特征比较贫营养湖泊富营养湖泊1.营养物质贫乏2.浮游藻类稀少3.有根植物稀疏4.湖盆通常较深5.湖底常为砂石、砂砾6.水质清澈透亮7.湖水温度较低（冷水）8.特征性鱼类：鲑鱼等1.营养物质丰富2.浮游藻类较多3.有根植物茂盛4.湖盆通常较浅5.湖底多为淤泥沉积物6.水质混浊发暗7.湖水温度较高（温水）8.特征性鱼类：鲤、草、鲢等第81页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五水体富营养化第82页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五危害：因优势浮游生物的颜色不同水面往往呈现兰色、红色、棕色、乳白色等，主要类型有水华、赤潮。限制因素：氮、磷富营养化关键：源源不断流入水体中的营养物质N、P的负荷量。关键因素：溶解氧、温度、水体的形态。第83页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五富营养化显著的危害：一是促使湖泊老化；二是破坏水产资源；三是危害水源，硝酸盐、亚硝酸盐对人、畜有害。第84页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五（三）植物营养物氮、磷在水体中的转化含氮化合物在水体中的转化：

有机氮（蛋白质和氨基酸等）和无机氮。含磷化合物在水体中的转化：有机磷（磷肌酸等）和无机磷。第85页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五1、含氮化合物在水体中的转化有机氮无机氮有机氮的降解亚硝态氮氨氮农业废弃物城市生活污水氨化NH3或NH4+硝化NO3-有O2或无O2

有O2

——它们可重新被植物作为营养吸收第86页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五反硝化（在无氧条件下），一些嫌气细菌把NO3-以及NO2-作为呼吸作用的受氢体，使它们发生还原反应，逐步转化为还原态，其主要形态是气体的N2O和N2又回到大气中。第87页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五无论是氨化和硝化，即需氧污染物在水体中的转化可作为它们的自净过程的判断标志，但它却在水中提供了植物营养所需的氮元素。第88页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五2、含磷化合物在水体中的转化

水体中的磷是以多种形态存在的，所有的无机磷几乎完全以磷酸盐形态存在，即磷的完全氧化态，天然水中的磷是由矿石风化、侵蚀、淋溶、细菌作用、农业肥料、污水和洗涤剂流入等来源构成。其中可溶性的磷化物包括正磷酸盐、聚合磷酸物、有机磷酸物，此外还有呈胶体和颗粒态的有机磷化合物存在。水中的可溶性磷含量很少，因它易与Ca2+、Fe3+、AL3+等生成难溶性沉淀物，多沉积于水体底泥。第89页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五见书P91图3-4湖泊水体中P的循环与转化聚集于底泥中磷的存在形式和数量取决于：水中的无机磷经生物吸收及有机磷沉淀，从表层除去。沉积物中的磷，通过颗粒态磷的悬浮作用和湍流扩散作用，释放到上层水体中去。（1）污染物输入和通过地表和地下径流的排出情况（2）水中的磷与底泥中的磷之间交换情况第90页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五（三）氮、磷污染与水体富营养化造成水体富营养化最直观的表现是：藻类的数量增多和种类变化。

植物生长取决于外界供给它所需要的养料中数量最少的那一种。而藻类的生产量主要取决于水体中磷的供应量（即当水体中磷供应充足时，藻类可以得到充分增殖，如果磷供应量受到限制，那么藻类的生产量就将随着受限制）。第91页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五四、重金属在水体中的迁移转化1、重金属的概念及特征

一般认为金属的比重大于5者为重金属。2、重金属在环境中的特征：①重金属是构成地壳的元素，在自然界具有非常广泛的分布。②重金属作为有色金属，在人类的生产和生活中有着广泛的应用，各种各样的重金属污染源由此而存在于环境中。第92页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五③重金属大多属于过渡性元素，在自然环境中具有不同的价态、活性和毒性效应。④重金属的危害特点：第一，毒性效应。第二，生物不能降解，却能将某些重金属转化为毒性更强的金属有机化合物。第三，食物链的生物富集放大作用；第四，通过各种途径进入人体，并积蓄在某些器官中，造成慢性中毒。第93页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五3、重金属在水体中迁移转化①机械迁移

②物理化学迁移沉淀、溶解作用：

吸附作用：

络合作用：

氧化还原作用：

③生物迁移（某些重金属元素的甲基化作用）

第94页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五重要名词Eh(氧化——还原电位)：表示元素的氧化还原能力的测量单位。EO（标准电位）：氧化还原电位与系统中氧化剂和还原剂的浓度有关，在25℃条件下，当二者的浓度相等（mol/L）时，所测得的电位称为该体系的标准电位。第95页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五凝聚作用：微粒在水中相反电荷物质的作用下实现电中和作用，消除微粒间的排斥能力，使彼此可以接近到吸引力占优势的距离。絮凝：水中高聚物若含有能同胶体微粒表面某些部位发生结合的基团，则有可能被该胶粒吸附。高聚物的其他活性基团也有可能被其他胶粒吸附，以此类推，便形成以高聚物为桥连的胶粒——高聚物——胶粒的庞大聚体，可在重力作用下沉降。这种通过桥连吸附而聚集的方式，称为胶体微粒的絮凝。第96页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五五、水污染及其危害（一）泥沙、悬浮物对人体的污染及危害（二）生活污水、生活垃圾对人体的污染及危害（三）工业废水污染及危害第97页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五第98页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五第99页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五第100页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五第101页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五第102页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五第103页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五第104页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五第五节水环境污染控制及管理

section5Waterpollutioncontrolandmanagement一、水环境污染防治对策二、废水处理方法第105页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五一、水环境污染防治对策

控制污染物排放量及减少污染源排放工业废水量：技术改造，采取先进工艺；制定用水定额；提高水的重复利用率；水的综合利用建立城市污水处理系统：注意有毒有害废水调整工业布局：充分利用水体自净作用加强水资源规划管理：查清水资源总量第106页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五第107页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五

家庭节水一、厨房节水

第108页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五第109页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五二、洗衣节水第110页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五三、马桶节水第111页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五第112页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五四、洗澡节水第113页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五第114页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五农业节水第115页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五工业节水第116页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五水环境保护必须遵循：合理开发、节约使用、防治污染三者并行的方针。第117页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五二、废水处理方法1、目的将污染物分离出来转化为无害稳定物质防止毒害与病菌的传染第118页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五2.技术分类物理方法：沉淀法、浮选法、蒸发法化学方法：中和、萃取、氧化还原生物方法：利用自然界微生物将有机物分解和转化第119页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五处理方法的特点废水水质、水量排放水质要求废水回收价值调查研究科学实验废水排放指标地区情况技术可行性方法第120页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五3、城市污水处理一级处理：机械处理二级处理：主体工艺为生化处理三级处理：控制富营养化和重新回用第121页，共136页，2022年，5月20日，5点13分，星期五1．一级处理：一级处理可由筛滤、重力沉淀和浮选等方法串联组成，除去废水中大部分粒径在100m以上的大颗粒物质。筛滤可除去较大物质；重力沉淀可去除无机粗粒和比重略大于1的有凝聚性的有机颗粒；浮选可去除比重小于1的颗粒物(油类等)，往往采压力浮选方式，在加压下溶解空气，随后在大气压下放出，产生细小气泡附着于