基础知识（水环境）

水是生命之源珍爱生命节约用水水是生命之源爱水/惜水/节水/从我做起!第二章水环境化学第二章水环境化学基础知识●水体及水体污染●水环境容量●水体自净●水体受污染的过程●污染物在水体中的迁移转化●天然水的组成●水体的富营养化●水体的重金属污染●水体的有机物污染理论提升地球上的水资源水循环水中包含杂质、污染物自然循环社会循环水

的循环自然循环自然循环天然水体工农业用水给水处理生活用水生活污水工业废水污水处理社会循环社会循环●世界水资源储量海洋水97.3%地球水资源总量约14.5亿km3,海洋水占地球总水量的97.3％，淡水只占总水量的2.7％左右。淡水2.7%淡水绝大部分在两极和高山的冰川，其余大部分是深层地下水。可利用的淡水资源主要是江河湖泊（淡水湖）和浅层地下水，仅占淡水资源0.3%冰川、深层地下水可直接利用淡水0.3%世界水资源储量●最大的淡水来源是降水，全球年降水量50万km3,只有1/5降落在陆地（其中约65%被蒸发掉），其余的部分或留在河流、湖泊、海洋和水库中，或流入地下，储存于地下含水层。●人类用水量近几十年每年增加4%～8%。●从全球看，淡水69%用于农业，23%用于工业，8%为居民用水。世界水资源储量●全球淡水资源不仅短缺而且地区分布极不平衡巴西、俄罗斯、加拿大、美国、印度尼西亚、中国、印度、哥伦比亚和刚果等9个国家的淡水资源占了世界淡水资源的60%。约占世界人口总数40%的80个国家和地区严重缺水。目前，全球80多个国家的约15亿人口面临淡水不足，其中26个国家的3亿人口完全生活在缺水状态。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。世界水资源储量我国水资源及其利用问题（1）水资源不丰富●中国水资源总量居世界第六位，人均占有量为2300m3，约为世界人均的1/4，属贫水国家。在世界银行连续统计的153个国家中居第88位。我国水资源现状●领土面积占全球6.5%，人口占全球1/5，年降水量占全球5%，年径流量占全球5.5%。

水资源总量303亿m3

，占全国水资源总量的1%；而总人口占全国7%，人均水资源占有量为全国人均量的1/6，全球人均量的1/25，位列全国倒数第三，属于极度缺水地区。山东：极度缺水地区我国水资源现状

如果把全球人均水资源量比喻成一缸水的话，全国人均水资源量就是一桶水，那么山东人均水资源量就是一杯水。

山东以约占全国1%的水资源，灌溉了占全国6%的耕地，生产了占全国8%的粮食，养育了占全国7%的人口，支撑了占全国10%的经济总量。（2）分布不均匀我国水资源现状

年内年际分配不匀，旱涝灾害频繁，大部分地区年内连续四个月降水量占全年70%以上，连续丰水或连续枯水年较常见。

地区分布不均，水土资源不相匹配，长江流域及其以南地区国土面积只占全国的36.5%，其水资源量占全国的81%；淮河流域及其以北地区的国土面积占全国的63.5%，其水资源量仅占全国水资源总量的19%。工业用水：工业循环用水比例低。农业用水：用水大户，大水漫灌方式严重浪费水资源。城市生活用水：日益增加，节约意识不强，水管滴漏等。（4）水污染情况（数据来源2020中国生态环境状况公报）●河流：长江流域、珠江流域水质为优；

黄河流域、松花江流域、淮河流域水质良好；

海河流域、辽河流域轻度污染。我国水资源现状（3）用水浪费(2019：长江流域水质为优；珠江流域水质良好；黄河流域、松花江流域、淮河流域、海河流域、辽河流域轻度污污染)我国水资源现状●湖泊（水库）：

太湖，轻度污染，主要污染指标为总磷；巢湖，轻度污染，主要污染指标为总磷；滇池，轻度污染，主要污染指标为化学需氧量和总磷；丹江口水库，水质为优；洱海，水质为优；白洋淀，轻度污染，主要污染指标为化学需氧量和总磷，轻度富营养状态。●近岸海域：

辽宁、河北、山东、广西和海南近岸海域水质为优；福建、广东近岸海域水质为良；天津近岸海域水质一般；江苏、浙江近岸海域水质差；上海近岸海域水质极差。世界水日●为了缓解世界范围内的水资源供需矛盾，1993年1月18日，第四十七届联合国大会作出决议，从1993年开始，确定每年的3月22日为“世界水日”。

决议提请各国政府根据自己的国情，在这一天开展一些具体的宣传活动，以提高公众的节水意识，加强水资源保护。世界水日·中国水周2021.3.22第二十九届“世界水日”主题为：珍惜水，爱护水2021.3.22~3.28第三十四届“中国水周”纪念2021年“世界水日”和“中国水周”活动的主题为：“深入贯彻新发展理念，推进水资源集约安全利用”。

一、水体及水体污染

一、水体及水体污染1、水体

水体是河流、湖泊、沼泽、地下水、冰川、海洋等的总称。是被水覆盖地段的自然综合体。水悬浮物底泥溶解物质水生生物水污染

一、水体及水体污染2、水体污染

●水体污染：指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，导致水体的物理特征、化学特征和生物特征发生不良变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能，影响水的有效利用和使用价值的现象。

●水体污染可分为天然污染和人为污染。

一、水体及水体污染●水体污染物：引起水体污染的物质。人为污染：由人为因素引起，人类生产、生活活动引起的。

天然污染：由自然地理因素引起，如含萤石、氟磷灰石等矿区，可能引起地下水或地表水氟含量增高，天然植物腐烂产生某些有毒物质。引起水体污染的主要原因

一、水体及水体污染3、水体中的主要污染物（1）化学性污染物物理性污染物化学性污染物生物性污染物①无机无毒污染物酸、碱、无机盐颗粒态物质：砂粒、矿渣营养物质：氮、磷无机无毒污染物无机有毒污染物有机无毒污染物有机有毒污染物

一、水体及水体污染●颗粒态物质

砂粒、土粒及矿渣类的无机颗粒污染物和有机颗粒污染物——悬浮物或悬浮固体，水体主要污染物之一。♦危害：＊降低光的穿透能力，减少水生生物的光合作用并妨碍水体的自净作用。＊危害鱼类，可能堵塞鱼鳃，导致鱼的死亡。＊各种污染物的载体，吸附水中污染物并随水流动而迁移。

一、水体及水体污染●酸、碱和无机盐类

酸性污染物来源：主要来自矿山排水和工业废水，金属加工、酸洗车间、粘胶纤维、染料、酸法造纸等工业废水。碱性污染物来源：主要来自碱法造纸、化学纤维、制碱、制革及炼油等工业废水。盐类来源：酸碱中和产生各种盐类，酸碱与地表物质反应也可能产生盐类。

一、水体及水体污染

危害：＊使水体pH发生变化，水体pH小于6.5或大于8.5，微生物生长受到抑制，水体自净能力减弱；●酸、碱和无机盐类＊影响渔业生产；＊腐蚀水上建筑；＊酸化或碱化水灌溉农田，影响土壤的理化特性，影响农作物生长。

一、水体及水体污染●氮、磷等营养物质来源：城市生活污水，未被植物吸收的化肥，农业废弃物（植物秸秆、牲畜粪便）。

危害：引起藻类、浮游生物大量繁殖，加速水体富营养化。

一、水体及水体污染②无机有毒污染物：重金属、氰化物重金属来源：化石燃料的燃烧、采矿、冶炼

危害：水体中含量很低，以氢氧化物、硫化物、硅酸盐、配合物及离子态存在，离子态毒性最大。不能被生物降解，能被生物富集于体内，通过食物链危害人类，有时可转化为剧毒物质。无机汞转变成甲基汞水俣病、骨痛病氰化物来源：电镀废水，焦炉和高炉的煤气洗涤冷却水，某些化工厂的含氰废水，金、银选矿废水。

危害：剧毒物质，能毒死水中微生物，妨碍水体自净。

一.水体及水体污染③有机无毒污染物（耗氧有机物）●碳水化合物、蛋白质、脂肪、氨基酸等有机物，分解过程消耗溶解氧●来源：生活污水、屠宰、肉类加工、罐头加工、制革、造纸等工业废水●危害：分解过程消耗溶解氧，造成水体缺氧，溶解氧低于4mg/L，影响鱼类、水生生物的生存；溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、氨、硫醇等，使水体发臭发黑，水质进一步恶化。

一.水体及水体污染④有机有毒污染物●人工合成有机物，如有机氯化物（DDT、六六六）、多氯联苯、多环芳烃、有机芳香胺类等，性质稳定，不易降解，长期稳定存在。●来源：石油化学工业的合成生产过程及有关产品使用过程中排放的废水●危害：部分具有致癌、致畸、致突变作用，如多氯联苯有较强的致癌作用，水生生物对有机氯农药有很强的富集作用，可通过食物链进入人体，危害人体健康。

一.水体及水体污染⑤油类污染物●矿物油、动植物油，难溶于水。●来源：工业排放、海上采油、石油运输船只的清洗船舱及油船意外事故的泄露。●危害：漂浮在水面形成一层油膜，影响水体复氧，影响水生植物光合作用，影响鱼类呼吸，影响水体自净。

一.水体及水体污染（2）物理性污染物①热污染●来源：电力工业、冶金、化工、石油、建材等排放的冷却水●危害：导致水体升温，加速水体中的化学反应，增加有毒物质的毒性，降低水生生物的繁殖能力，某些藻类繁殖加快，加速水体富营养化。②放射性污染●来源：核武器试验，原子能电力工业，铀矿开采、提炼、转化、浓缩过程。

一.水体及水体污染（2）物理性污染物●危害：能从水中或土壤中转移到生物、蔬菜和其他食物中，经浓缩、富集进入人体，在一定部位积累，增加人体的放射性辐射，其释放的射线损害人体健康，严重时可引起细胞癌变或遗传变异。②放射性污染

一.水体及水体污染●来源：生活污水，医院废水，垃圾场，屠宰、制革、洗毛、生物制品等工业废水。（3）生物性污染物●废水中的致病微生物和其他有害生物体，包括病毒、病菌、寄生虫卵等各种致病体，如大肠杆菌、肝炎病毒、感冒病毒、血吸虫、蛔虫等。●危害：数量大、分布广、繁殖速度快，进入人体，条件适宜，引起疾病。

一、水体及水体污染4、水体污染源水体污染源：是指造成水体污染的污染物的发生源。通常是指向水体排入污染物或对水体产生有害影响的场所、设备和装置

（1）生活污染源：来自家庭、学校、旅游服务业等，厨房排水、厕所冲洗水、沐浴排水、洗衣机排水等。特点：氮、磷、硫含量高；含蛋白质、脂肪、糖类、尿素等有机物，厌氧分解产生恶臭物质；含多种微生物，如细菌、病原菌、病毒等。环境污染源？

是指造成环境污染的污染物的发生源通常是指向环境排放污染物或对环境产生有害影响的场所、设备和装置

一、水体及水体污染（2）工业污染源工业部门废水中主要污染物化学工业各种盐类、Hg、As、Cd、氰化物、苯类、酚类、醛类、醇类石油化学工业油类、多油类、有机物、硫化物有色金属冶炼酸、重金属Cu、Pb、Zn、Hg、Cd、As等钢铁工业酚、氰化物、多环芳香烃化合物、油、酸纺织印染工业染料、酸、碱、硫化物、各种纤维素悬浮物制革工业铬、硫化物、硫酸、有机物造纸工业碱、木质素、酸、悬浮物采矿工业重金属、酸、悬浮物火力发电冷却水的热污染、悬浮物核电站放射性物质、热污染建材工业悬浮物食品加工工业有机物、细菌、病毒机械制造工业酸、重金属Cr、Cd、Ni、Cu、Zn等、油类

一、水体及水体污染工业废水特点：①排放量大，污染范围广，排放方式复杂。②污染物种类多，浓度波动幅度大。③污染物毒性强，危害大。⑤恢复比较困难。④污染物排放后迁移变化规律差异大。

一、水体及水体污染（3）农业污染源●农作物栽培、牲畜饲养、食品加工等排放的废水，农药、化肥、农用地膜的使用。杭州湾的一项调查，水体中COD的88%来自农业（化肥、粪便）2015年农业部统计，我国农药年用量80~100万吨，农作物、果树、花卉占95%，其中80%~90%进入土壤、水体、大气残留土壤中，降解慢，降解过程产生的有害物质随土壤中地下水的渗透污染水体

一、水体及水体污染农业废水特点：①有机物、植物营养物质、病原微生物含量高。②化肥、农药含量较高。③排污分散。一般BOD5≤250mg/L、CODCr

≤500mg/L、pH值6~8、SS≤500mg/L、色度≤100④浓度变化不大。牛圈排放废水的BOD4300mg/L化肥、农药的80%~90%可进入水体，有机氯农药滞留时间长，半衰期15年无排水系统或雨污管道不分

二、水环境容量制定地方性、专业性水域排放标准的依据之一

（1）水环境容量：在不影响水的正常用途的情况下，水体所能容纳的污染物的量或自身调节净化并保持生态平衡的能力。

（2）影响水环境容量的大小的因素

①水环境质量标准水体对污染物的纳污能力是相对于水体满足一定的用途和功能而言的。水体的用途和功能要求不同，允许存在的污染物的量也不同，每类水体的标准决定着水环境容量的大小。

②水体的自净能力水体的自净能力越大，水环境容量越大

二、水环境容量

③水体的自然背景值：天然情况下水体污染物的浓度

④排污点的位置和方式自然背景值越高，水环境容量越小排污点位置分散，水环境容量相对大；排污点位置集中，水环境容量相对小

⑤水量水量大小影响水体自净能力，影响水环境容量。枯水期，水环境容量相对小；丰水期水环境容量相对大。小结一

、水体污染2、水体中的主要污染物物理性污染物化学性污染物生物性污染物3、水体污染源生活污染源工业污染源农业污染源二、水环境容量1、水体污染在不影响水的正常用途的情况下，水体所能容纳的污染物的量或自身调节净化并保持生态平衡的能力。

水体自净

三、

水体自净

●指污染物排入水体后，经过水体的物理、化学与生物作用，使污染物浓度降低，经过一段时间后，水体基本上或完全恢复到原来的状态，这一过程称为水体自净作用。1、水体的自净作用方式自净作用按发生机理物理净化化学净化生物净化★水体的自净能力是有限的。

三、

水体自净

（1）物理净化：污染物进入水体后，只改变其物理性状、空间位置，而不改变其化学性质、不参与生物作用。如混合、稀释、扩散、挥发、沉淀等过程，其中稀释是重要的物理净化过程。

★

（2）化学净化：污染物进入水体后，由于氧化还原、酸碱反应、分解化合、吸附和凝聚等作用，使污染物存在形态发生变化、浓度降低。

●吸附和凝聚：通过无机胶体、有机胶体对污染物的吸附和凝聚，并随水流扩散迁移，达到部分净化。

三、

水体自净

●酸碱反应：水体在不同pH值下，对污染物均有去除作用，但方式不同。酸性条件易形成易溶物随水漂移而稀释，但易容金属离子对人体和生物危害大；中性或碱性条件，易形成难溶物而沉淀，利于净化。

●氧化还原反应：在河流自净中起重要作用

溶解氧是主要氧化剂，由于氧化或形成难溶物而沉淀，或形成易溶物随水流迁移而稀释；还原反应多在微生物作用下进行。

●影响化学净化的因素：温度、pH值、氧化还原电位

三、

水体自净

（3）生物净化：在水体自净中具有非常重要作用★水体中污染物经生物吸收、生物降解作用浓度降低或消失。●生物降解会消耗溶解氧，如不能及时复氧，可能导致缺氧进行厌氧分解，产生异味物质，引起水体恶臭。●物理净化、化学净化和生物净化，往往同时发生，相互影响，相互交织进行。★物理净化和生物净化在水体自净中占主要地位。●影响生物净化的因素：生物种类、水热条件、供氧条件如在温暖、湿润、养料充分、供氧良好的环境中，好氧微生物繁殖旺盛，能迅速分解有机物，使水体净化。

三、

水体自净●水体污染恶化过程和水体自净过程是同时产生和存在的。但在某一水体的部分区域或一定时间内，两种过程的主次地位在一定条件下可以相互转化，但总有一种过程是相对主要的、决定着水体污染总特征。如距离排污口近的区域，往往总是表现为污染恶化过程，形成严重污染区。在下游水域，以污染净化为主，形成轻度污染区，再向下游最后恢复到原来水质质量状态。

即当污染物排入清洁水体后，水体一般呈现三个不同水质区，即恶化水质区、水质恢复区和水质清洁区。

三、

水体自净2、

水体中氧的消耗和溶解●水中溶解氧（DO）含量受到两种作用的影响耗氧作用：包括耗氧有机物降解的耗氧、生物呼吸耗氧等，使DO下降；复氧作用：主要有空气中氧的溶解、水生植物的光合作用等，使DO增加。●DO随水温升高而降低，还随水深增加而减小。15℃，10.07mg/L；20，9.07mg/L；25℃，8.24mg/L；30℃，7.54mg/L。

＊在水藻繁生的水中，DO可能处于饱和状态；

＊水体中的有机污染量较多，耗氧作用大于复氧作用，水中DO减少，有机物污染严重时，DO为零。

＊在缺氧的水体中，水生动植物生长将受到抑制，甚至死亡，如DO＜4mg/L时，鱼类将死亡。★测定水体中的溶解氧含量，可评价水体污染程度。

三、

水体自净2、

水体中氧的消耗和溶解

污染物进入水体后，水体中的氧被消耗的同时，又逐渐得到补充和恢复。当河流接纳污水后，排污口下游各处溶解氧的变化是十分复杂的。一般情况下，紧接着排入口的各点溶解氧逐渐减少，因为污水排入后，河水中的有机物较多，它的耗氧速度超过河流的复氧速度；随着河水中有机物逐渐氧化分解，耗氧速度逐渐降低，在排污口下游某点处出现耗氧速度与复氧速度相等的情况，这时溶解氧又逐渐回升；再往下游复氧速度大于耗氧速度，河水中的溶解氧逐渐恢复到污水排入前的含量。

三、

水体自净2、

水体中氧的消耗和溶解氧垂曲线耗氧速率大于复氧速率耗氧速率小于复氧速率耗氧速率等于复氧速率污水从排污口流到该点时间

三、

水体自净3、水体的自净特征①水体中的污染物在自净过程中浓度是逐渐下降的；②有些有毒污染物经物理、化学、生物作用转变为低毒或无毒；③重金属从溶解状态被吸附或转变为难溶物，沉淀入底泥；④复杂的有机物如糖类、蛋白质、脂肪能被微生物利用和分解；⑤不稳定的污染物变为稳定的化合物；⑥自净初期，水中溶解氧急剧下降，到最低点后又缓慢上升，并恢复到正常水平；⑦水中生物种类和个体数量减少，然后生物种类和个体数量也逐渐随之回升，最终趋于正常的生物分布。

三、

水体自净4、水体自净作用的场所（1）水中的自净作用：污染物质在水体中的稀释、扩散、氧化还原、生物降解等。

（2）水与大气间的自净作用：水中有害气体