環(huán)境學(xué)水環(huán)境

1、第一章 水環(huán)境,目 錄,第一節(jié) 地球上的水,第三節(jié) 水 災(zāi) 害,第四節(jié) 水 污 染,第一節(jié) 地球上的水,水圈： 海洋、陸地、大氣中固態(tài)水、液態(tài)水、 氣態(tài)水構(gòu)成的一個(gè)大體連續(xù)、相互作用 又相互不斷交換的圈層。,水的分布,水的循環(huán),1、水的自然循環(huán),2、水的社會(huì)循環(huán),抽 提,處 理,,河流、湖泊,,生產(chǎn)、生活,人與水的關(guān)系－水的用途,1、生活用水,2、生產(chǎn)用水,3、生態(tài)用水,農(nóng)業(yè)用水,工業(yè)用

2、水,,第二節(jié) 水資源,天然水量并不等于可利用水量，水資源則一般 僅指地球表層中可供人類(lèi)利用并逐年得到更新 的那部分水量資源。 如大氣降水，江河、湖泊 、水庫(kù)、土壤和含水層的淡水 。,水資源的含義,水資源的特性,①作用上的重要性 ②補(bǔ)給上的有限性 ③時(shí)空上的多變性 ④利用上的多樣性,全球的水資源短缺,水資源的短缺,聯(lián)合國(guó)世界淡水資源綜合評(píng)價(jià)報(bào)告指出，世界約1/3人口生活在面臨中度和高度水緊張的地區(qū)，水資源的短缺制

3、約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，如果不采取行動(dòng)，預(yù)計(jì)2025年世界人口的2/3或近55億將有面臨著這種局面的風(fēng)險(xiǎn)。,聯(lián)合國(guó)已將我國(guó)列為全球13個(gè)最缺水的國(guó)家之一。,我國(guó)的水資源短缺,,農(nóng)業(yè)缺水,城市缺水,生態(tài)缺水,開(kāi)源、節(jié)流、治污、管理,水資源開(kāi)發(fā)與利用對(duì)策,,開(kāi)源,水利工程措施（時(shí)間、空間上的調(diào)節(jié)）,其它措施（雨水、海水、再生水利用）,中國(guó)的南水北調(diào),,節(jié)流,城市節(jié)水－－節(jié)水型城市,農(nóng)業(yè)節(jié)水－－節(jié)水型農(nóng)業(yè),治污,開(kāi)源節(jié)流、治污為本,,綜合管

4、理,綜合管理：行政、技術(shù),經(jīng)濟(jì)手段：水價(jià),核心：提高用水效率,,水災(zāi)害,,,水災(zāi)害——,,水過(guò)多：洪災(zāi)、澇災(zāi)、潮災(zāi)……,水過(guò)少：旱災(zāi),水過(guò)多、過(guò)少所形成的對(duì)人類(lèi)生存發(fā)展的不利影響。,,洪水災(zāi)害——,由于水體（江、河、湖等）中的水量超過(guò)其最大容納限量而溢出的現(xiàn)象。,1、洪水危害,范圍廣：陸地2/3，江河中下游,損失大：人員傷亡，財(cái)產(chǎn)損失,■黃河——懸河 1117年(宋)：決口淹死百余萬(wàn)人 1642年(明)：水淹開(kāi)封

5、城, 34/37萬(wàn),■1998年長(zhǎng)江、松花江、嫩江流域特大洪水 受災(zāi)人口2.23億，死亡3004人 倒塌房屋5萬(wàn)間，受災(zāi)農(nóng)作物3.18億畝 直接經(jīng)濟(jì)損失2342億元,2、形成原因,（1）自然因素,暴雨、融冰、融雪等,（2）人為因素,,（3）地質(zhì)因素,滑坡,斷裂,海嘯,冰凌洪水,3、防洪減災(zāi),,原始社會(huì)、奴隸社會(huì)：適應(yīng)生存,封建社會(huì)：土堤技術(shù)，堤防工程,近現(xiàn)代：壩工技術(shù)，水庫(kù)建設(shè),由于堤防不斷加高，洪水

6、蓄泄的空間越來(lái)越小，防汛負(fù)擔(dān)和防汛風(fēng)險(xiǎn)也不斷加重，加高加修堤防與抬高洪水位的惡性循環(huán)，如萬(wàn)一潰堤決口，將造成更大的毀滅性災(zāi)害。,江河洪水是一種自然現(xiàn)象，要完全消除洪災(zāi)是不可能的。人類(lèi)既要適當(dāng)控制洪水，改造自然；又須主動(dòng)適應(yīng)洪水的客觀規(guī)律，協(xié)調(diào)人與洪水的關(guān)系。要約束人類(lèi)自身的各種破壞生態(tài)環(huán)境和過(guò)度開(kāi)發(fā)利用土地的行為，從無(wú)序、無(wú)節(jié)制地與洪水爭(zhēng)地轉(zhuǎn)變?yōu)橛行颉⒖沙掷m(xù)地與洪水協(xié)調(diào)共處。,考慮工程措施與非工程措施的結(jié)合，成為防洪減災(zāi)發(fā)展的方向。,人

7、與洪水的協(xié)調(diào)共處,工程措施——,指通過(guò)興建水庫(kù)、修筑堤防、整治河道、開(kāi)辟分洪區(qū)等工程，改變洪水的自然狀況，包括調(diào)蓄洪量、削減洪峰、加大泄量，分洪、滯洪等，以防止或減輕發(fā)生洪水災(zāi)害的不利影響。,（1）水庫(kù)工程,水庫(kù)的主要作用是攔蓄（滯）調(diào)節(jié)洪水，削減洪峰，減輕下游防洪負(fù)擔(dān)。,長(zhǎng)江三斗坪—— 三峽水利樞紐壩址,長(zhǎng)江三峽水利樞紐規(guī)劃效果圖,*長(zhǎng)江三峽水利工程： ■壩址控制流域面積l00萬(wàn)km2，設(shè)計(jì)正常蓄水位l75m，防洪庫(kù)容221.5億

8、m3。 ■荊江河段兩岸地區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)將由目前的不足10年一遇提高到百年一遇。 ■電站裝機(jī)總?cè)萘縧820萬(wàn)kW，每年約替代原煤4000 －5000萬(wàn)t 。,（2）堤防工程,運(yùn)用工程措施“擋”住洪水對(duì)保護(hù)對(duì)象的侵襲。,湖北荊江大堤,海河干流防護(hù)堤,★用河堤防御江河、湖的洪水泛濫,江蘇洪澤湖大堤,洞庭湖防洪蓄洪工程,★用湖堤防御湖泊的洪水泛濫,漢口長(zhǎng)江防水墻,上海黃浦江防汛墻,★用圍堤保護(hù)城市地區(qū)不受洪水侵襲,錢(qián)塘江口造灘防浪工程,秦山核

9、電站防浪工程,★用海堤或擋潮閘防御海潮,（3）分蓄行洪工程,開(kāi)辟分洪區(qū)，分蓄（滯）河道超額洪水。,黃河的東平湖分洪區(qū),（4）河道整治,人工擴(kuò)大河槽、裁彎取直、清除阻水建筑物，以加大江河的泄洪量。,下荊江裁彎工程,（5）綠化工程,通過(guò)植樹(shù)造林、涵水固沙，防止或減輕洪水災(zāi)害。,黃河上游水土保持工程,黃河護(hù)岸丁壩綠化,多種工程措施協(xié)同——,■上中游：修建水庫(kù)，植樹(shù)造林 ■中下游：修筑堤防，整治河道，分洪區(qū),,多種工程措施協(xié)同——,■上中游：

10、修建水庫(kù)，植樹(shù)造林 ■中下游：修筑堤防，整治河道，分洪區(qū),,非工程措施——,非工程措施不是控制洪水，而是通過(guò)工程以外的法規(guī)/政策、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等多種控制手段，以減輕洪災(zāi)損失的各種措施。,（1）建立洪水預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng),黃河護(hù)灘搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng),（2）洪泛區(qū)（分蓄洪區(qū)） 的運(yùn)用和管理,（3）救災(zāi),干旱災(zāi)害——,特定地域長(zhǎng)期無(wú)雨或嚴(yán)重少雨，以致水資源供給不足，而對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)、生活與生態(tài)環(huán)境所發(fā)生的嚴(yán)重不利影響。,1、旱災(zāi)的危害,漸

11、進(jìn)性：洪災(zāi)一條線，旱災(zāi)一大片,時(shí)間長(zhǎng)：數(shù)月——數(shù)年,■農(nóng)業(yè)減產(chǎn)：植物生長(zhǎng)不良，生物量減少，饑荒。 ■供水不足：工業(yè)和城市用水短缺，人畜飲水困難。 ■生態(tài)破壞：土地退化，植被死亡，物種滅絕。,旱災(zāi)危害的主要表現(xiàn)：,全球陸地面積的25%年平均降雨量小于250mm，屬于干旱地區(qū)。,2、干旱的分布,,我國(guó)是世界上干旱危害較嚴(yán)重的國(guó)家之一。,,我國(guó)近代各次自然災(zāi)害中最嚴(yán)重的一次災(zāi)難： 1876－1878年連續(xù)三年干旱，遍及河南、山西、陜西

12、、甘肅、山東、安徽等18個(gè)省，在旱災(zāi)中心地區(qū)80％的人被餓死，死亡人數(shù)達(dá)1300萬(wàn)人。,（1）加強(qiáng)長(zhǎng)期預(yù)報(bào),3、旱災(zāi)的減災(zāi)措施,（2）推廣人工降水,主要是根據(jù)不同云層的物理特性，向云中播撒水滴、鹽粉或溶液滴、碘化銀或固體二氧化碳（即干冰）等催化劑，使云滴或冰晶增大到一定程度，降落到地面，形成降水。這是人工影響天氣中進(jìn)行得最多的一項(xiàng)試驗(yàn)及應(yīng)用。,浙江防滲渠,河南人民勝利渠,（3）發(fā)展節(jié)水灌溉,■改進(jìn)地面灌溉方式,浙江余姚茶園噴灌,電動(dòng)時(shí)針

13、式噴灌機(jī),滴 灌,■發(fā)展噴灌、滴灌,第二節(jié) 水污染,,一、廢水中污染物濃度大,二、廢水成分復(fù)雜且不易凈化,三、帶有顏色或異味,四、廢水水量和水質(zhì)變化大,1、點(diǎn)污染源,工業(yè)廢水,一、水污染的主要來(lái)源,生活污水,主要來(lái)自家庭、商業(yè)、學(xué)校、旅游服務(wù)業(yè)及其他城市公用設(shè)施，包括廁所沖洗水、廚房洗滌水、洗衣機(jī)排水、沐浴排水及其他排水等。,生活污水中99.9%是水，固體物不到0.1%,大量合成洗滌劑,2、面污染源,農(nóng)業(yè)面源污染,城市徑流污染,1、

14、懸浮物,使水體變渾，影響水生植物的光合作用，吸附有機(jī)毒物、重金屬等，形成危害更大的復(fù)合污染物沉入水底，日久形成淤積，妨礙水上交通或減少水庫(kù)容量，增加挖泥負(fù)擔(dān)。,2、耗氧有機(jī)物,排入水體后能在微生物作用下分解為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，在分解過(guò)程中消耗氧氣，使水體中的溶解氧減少 。影響魚(yú)類(lèi)和水生生物的生存 ，造成水體變黑發(fā)臭 。,三、主要的水污染物質(zhì),3、植物性營(yíng)養(yǎng)物,主要指含有氮、磷的無(wú)機(jī)、有機(jī)化合物，易引起水中藻類(lèi)及其他浮游生物大量繁殖，形成富營(yíng)

15、養(yǎng)化，使自來(lái)水處理廠運(yùn)行困難，造成飲用水的異味，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使水中溶解氧下降，魚(yú)類(lèi)大量死亡，甚至?xí)?dǎo)致湖泊的干涸滅亡。,4、重金屬,重金屬是具有潛在危害的重要污染物質(zhì)，從50年代前后日本出現(xiàn)的水俁病和骨痛病，均已查明是由于汞、鎘污染引起的公害病。重金屬的環(huán)境污染已受到人們極大的關(guān)注。,5、難降解有機(jī)物,指難以被微生物降解的有機(jī)物，能在水中長(zhǎng)期穩(wěn)定地存留，并通過(guò)食物鏈富集最后進(jìn)入人體。它們中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

16、致突變的作用 。,6、石油類(lèi),主要來(lái)源于船舶廢水、工業(yè)廢水、海上石油開(kāi)采及大氣石油烴沉降 。它會(huì)阻止氧進(jìn)入水中，妨礙水生植物的光合作用 。同時(shí)，石油還會(huì)粘附在魚(yú)鰓上，使之呼吸困難直至死亡，還會(huì)抑制水鳥(niǎo)產(chǎn)卵和孵化。食用在含有石油的水中生長(zhǎng)的魚(yú)類(lèi)等水產(chǎn)品，會(huì)危及人體健康。,7、酸堿,主要來(lái)自礦山排水及許多工業(yè)廢水 。它會(huì)破壞水生生態(tài)系統(tǒng)的平衡；影響漁業(yè)生產(chǎn)，腐蝕船只、橋梁及其他水上建筑。用酸化或堿化的水澆灌農(nóng)田，會(huì)破壞土壤的理化性質(zhì)，對(duì)工業(yè)

17、、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)和生活用水都會(huì)產(chǎn)生不良的影響。,8、病原體,生活污水、醫(yī)院污水和屠宰、制革、洗毛、生物制品等工業(yè)廢水，常含有各種病原體，如病毒、病菌、寄生蟲(chóng)，會(huì)傳播霍亂、傷寒、胃炎、腸炎、痢疾以及其他病毒傳染的疾病和寄生蟲(chóng)病。,四、水污染特征,河流污染,湖泊（水庫(kù)）污染,海洋污染,地下水污染,,特點(diǎn)： ■污染程度隨徑流量變化 ■染物擴(kuò)散快 ■污染影響大,我國(guó)的河流污染狀況： 中國(guó)主要河流有機(jī)污染普遍，

18、面源污染日益突出。遼河、海河污染嚴(yán)重，淮河水質(zhì)較差，黃河水質(zhì)不容樂(lè)觀，松花江水質(zhì)尚可，珠江、長(zhǎng)江水質(zhì)總體良好。各大流域片的主要污染河段均集中在城市河段，63.8%的城市河段為IV至劣V類(lèi)水質(zhì)。,河流污染——,Ⅰ類(lèi)：主要適用于源頭水、國(guó)家自然保護(hù)區(qū)； Ⅱ類(lèi)：主要適用于集中式生活飲用水水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)、珍貴魚(yú)類(lèi)保護(hù)區(qū)、魚(yú)蝦產(chǎn)卵場(chǎng)等； Ⅲ類(lèi)：主要適用于集中式生活飲用水水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)、一般魚(yú)類(lèi)保護(hù)區(qū)及游泳區(qū)； Ⅳ類(lèi)：主要適用于一般工業(yè)用

19、水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂(lè)用水區(qū)； Ⅴ類(lèi)：主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。,《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）,特點(diǎn)： ■污染來(lái)源廣、途徑多、種類(lèi)復(fù)雜 ■污染稀釋和搬運(yùn)能力弱 ■生物降解和累積能力強(qiáng),我國(guó)主要湖泊富營(yíng)養(yǎng)化狀況： 主要湖泊富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題突出：滇池、太湖,湖泊（水庫(kù)）污染——,特點(diǎn)： ■污染來(lái)源廣泛 ■污染

20、難于治理 ■污染危害嚴(yán)重,我國(guó)地下水污染狀況： 主要集中在北方地區(qū),地下水污染——,我國(guó)近海污染狀況： 渤海、東海、南海 以渤海為例： 60年代以前：3次；70年代：9次；80年代：74次 90年代：1990年34次，1998年22次，1999年7月3日，出現(xiàn) 了1500 km2面積的嚴(yán)重赤潮，7月15日更擴(kuò)大到了6500 km2。 2000年僅遼

21、寧、浙江兩次較大赤潮造成的漁業(yè)損失就近3億元。,特點(diǎn)： ■污染源多而復(fù)雜 ■污染的持續(xù)性強(qiáng) ■污染擴(kuò)散范圍大,海洋污染——,五、水污染控制,基本控制模式——三級(jí)控制,源頭控制,污水集中處理,尾水最終處置,再利用/環(huán)境水體,,,,,接管標(biāo)準(zhǔn),出水標(biāo)準(zhǔn),環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),一級(jí)控制,二級(jí)控制,三級(jí)控制,,,源頭控制,1．工業(yè)廢水,■優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、調(diào)整規(guī)劃布局,■清潔生產(chǎn),單位產(chǎn)品耗水量 （國(guó)外先進(jìn)水平——國(guó)內(nèi)平均水平）,

22、鋼鐵行業(yè)：3~5m3/t——70~100m3 /t,油煉制行業(yè)：0.2m3/t——5~6m3/t,■就地處理：達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn),2．生活污水 ■合理進(jìn)行人口密度及分布規(guī)劃 ■公眾教育 “綠色消費(fèi)”、“綠色生活”：無(wú)磷洗衣粉,3．面源水污染 ■城市徑流 收集雨水利用 減少硬質(zhì)地面

23、增加綠化用地 ■農(nóng)村面源 發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè) 減少土壤侵蝕 合理利用農(nóng)藥 截流農(nóng)業(yè)污水 畜禽糞便處理 鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)廢水及村鎮(zhèn)生活污水處理,五、水污染控制,基本控制模式——三級(jí)控制,源頭控制,污水集中處理,尾水最終處置,再利用/環(huán)境水體,,,,,接管標(biāo)準(zhǔn),出水標(biāo)準(zhǔn),環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),一級(jí)控制,二級(jí)控制,三級(jí)控制

24、,,,,一級(jí)導(dǎo)流——城市污水截流管網(wǎng),完善下水道系統(tǒng)——,■舊城區(qū)：雨水/污水合流制，適當(dāng)?shù)母脑?■新城區(qū)：雨水/污水分流制,五、水污染控制,基本控制模式——三級(jí)控制,源頭控制,污水集中處理,尾水最終處置,再利用/環(huán)境水體,,,,,接管標(biāo)準(zhǔn),出水標(biāo)準(zhǔn),環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),一級(jí)控制,二級(jí)控制,三級(jí)控制,,,污水集中處理,■物理處理法,■化學(xué)處理法,■生物處理法,主導(dǎo)：城市污水處理廠,處理方法分類(lèi)——,污水集中處理,去除物質(zhì)——不溶性

25、的、呈懸浮狀態(tài)的污染物。 主要工藝——篩濾截留、重力分離、離心分離等。 處理設(shè)備——格柵和篩網(wǎng)、沉砂池和沉淀池、氣浮裝置、離心機(jī)、旋流分離器等。,■物理處理法,污水集中處理,去除物質(zhì)——呈溶解、膠體狀態(tài)的污染物。 主要工藝——中和、混凝、化學(xué)沉淀、氧化還原、吸附、離子交換、膜分離等。,■化學(xué)處理法,污水集中處理,微生物作用 分為：好氧生物處理、厭氧生物處理,

26、多種處理方法、多個(gè)處理單元有機(jī)組合,■生物處理法,常規(guī)工藝流程——,污水集中處理,一級(jí)處理 處理方法：物理法 凈化效率：懸浮物 60％~70% 有機(jī)物 20％~40%,二級(jí)處理 處理方法：生物法 凈化效率：有機(jī)物 70％~90%,三級(jí)處理 處理方法：化學(xué)法、物化法 凈化效率：滿足排放及回用需要,工業(yè)廢水處理流程——,污水集中處理,成分復(fù)雜多變，沒(méi)有通用的集中處理工藝流程。,五、水污染控制,基

27、本控制模式——三級(jí)控制,源頭控制,污水集中處理,尾水最終處置,再利用/環(huán)境水體,,,,,接管標(biāo)準(zhǔn),出水標(biāo)準(zhǔn),環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),一級(jí)控制,二級(jí)控制,三級(jí)控制,,,,二級(jí)導(dǎo)流——城鎮(zhèn)尾水導(dǎo)流系統(tǒng),尾水導(dǎo)流形式——,■管道：城區(qū)，造價(jià)高 ■明渠：郊外，造價(jià)低，植樹(shù)綠化,五、水污染控制,基本控制模式——三級(jí)控制,源頭控制,污水集中處理,尾水最終處置,再利用/環(huán)境水體,,,,,接管標(biāo)準(zhǔn),出水標(biāo)準(zhǔn),環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),一級(jí)控制,二級(jí)控制,三級(jí)控制,,

28、,尾水最終處置,■效果好—達(dá)到或超過(guò)常規(guī)系統(tǒng)的處理程度,污水生態(tài)工程的特點(diǎn)：,尾水最終處置,■費(fèi)用低—水、土壤、細(xì)菌、高等植物和陽(yáng)光,■空間大、時(shí)間長(zhǎng),五、水污染控制,基本控制模式——三級(jí)控制,源頭控制,污水集中處理,尾水最終處置,再利用/環(huán)境水體,,,,,接管標(biāo)準(zhǔn),出水標(biāo)準(zhǔn),環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),一級(jí)控制,二級(jí)控制,三級(jí)控制,,,關(guān)鍵——控制水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),■自然角度：長(zhǎng)期缺水 ■社會(huì)角度：確實(shí)需要 ■經(jīng)濟(jì)角度：經(jīng)濟(jì)可行 ■技術(shù)角度：有效去除（潛