【正文】 第五部分 水生態(tài)環(huán)境 清華大學(xué)水利系 唐莉華 2022年 6月 17日 2 主要內(nèi)容： ? ? ? ? ? ? ? 3 一、 水體污染源分類及特點 水體污染 的定義： 主要是由于人類活動排放的污水進入河流、湖泊、海洋或地下水等水體，使水和水體底泥的物理、化學(xué)性質(zhì)或生物群落組成發(fā)生變化，從而降低了水體的使用價值，這種現(xiàn)象稱為水體污染。 4 一、 水體污染源分類及特點 ? 水體污染源的定義： ? 引起天然水體水質(zhì)變化的物質(zhì)稱為污染物。 ? 而任何向天然水體排放污染物的場所、設(shè)備和裝置 (也包括污染物進入水體的途徑 )，稱為水體污染源。 5 一、 水體污染源分類及特點 ? 按造成水體污染原因分類： ? 天然污染源： 指因自然因素造成的污染源 ? 人為污染源：指人類的活動（生活和生產(chǎn)活動）中直接或間接把污染物排入水體而形成的污染源，如工業(yè)廢水，生活污水、農(nóng)田排水、大氣沉降物（降沉與降水）、工業(yè)廢渣和城市垃圾等。 6 一、 水體污染源分類及特點 ? 按污染源的分布特征分類： ? 點污染源：如城市污水、工礦企業(yè)和排污的船舶等 ? 面污染源：如雨水的地面徑流、水土流失以及農(nóng)田大面積排水等 ? 擴散污染源：隨大氣擴散的污染物通過沉降或降水等途徑進入水體，如放射性沉降物、酸雨等。 ? 面污染源和擴散污染源又統(tǒng)稱為非點源污染源 7 一、 水體污染源分類及特點 ? 按污染源釋放的有害物質(zhì)種類分： ? 物理性污染源：如熱或放射性物質(zhì)等 ? 化學(xué)性污染源：如無機物或有機物 ? 生物性污染源：如細(xì)菌或霉素 ? 按受污染的水體分： ? 地面水污染源 ? 地下水污染源 ? 海洋污染源 8 二、 水體中主要污染物及其危害 ? 水體中的主要污染物分類： ? 無機無毒物：酸、堿、一般無機鹽、氮、磷等植物營養(yǎng)物質(zhì)； ? 無機有毒物：重金屬、砷、氰化物、氟化物等； ? 有機無毒物：碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等； ? 有機有毒物：苯酚、多環(huán)芳烴、 PCB、有機氯農(nóng)藥等 ? 致病的微生物：主要指生活污水、屠宰工廠及醫(yī)院等排出的廢物水，都含有各類的病原體 —— 病菌，病毒及寄生蟲等 9 （ 一 ） 需氧污染物： 包括碳水化合物 ， 蛋白質(zhì) ， 脂肪 ， 糖類 ， 木質(zhì)素等有機化合物 ， 大部分有機物呈膠體微粒狀 ， 主要由碳 ， 氫 ， 氧組成 ， 占全部重量的 %， 其特點是： ? 一般不具有毒性； ? 容易被微生物所分解 ， 最終分解為簡單的無機物 （ 如二氧化碳和水 ） ， 但在分解過程重要消耗水中的溶解氧 ， 故稱需氧污染物 。 主要污染物可歸納成以下幾種： 10 需氧污染物的危害： 1. 降低水中的溶解氧 DO； 2. 在缺氧的水環(huán)境中，有機物經(jīng)厭氧微生物不完全分解則會是放出硫化氫，氨及甲烷等有毒難聞的氣體，使水色變黑發(fā)臭。 11 表示水中需氧有機物含量的指標(biāo)： 1） 生（物）化（學(xué)）需氧量 BOD：反映水體中可被微生物分解的有機物總量。單位：毫克 /升（ mg/L） 水中有機污染物在微生物分解下消耗氧可分為二個階段： 第一階段： 炭化階段 第二階段：硝化階段 2） 化學(xué)需氧量 COD：表示用化學(xué)氧化劑氧化水中的有機污染物質(zhì)所消耗的氧量，單位： mg/L 3） 總有機碳 TOC：包括水體中所有的有機污染物的含碳量，單位：碳的 mg/L 4） 總需氧量 TOD：水體中所有有機物全部被氧化時所消耗的氧量，單位：氧的 mg/L 12 （二）水體 ”富營養(yǎng)化 ” 及其危害 1. “富營養(yǎng)化 ” 定義 在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。 藻類成片成團的覆蓋在水面上，若發(fā)生在湖面稱為 “ 水華 ” ，發(fā)生在海灣或河口稱為 “ 赤潮 ” 。 13 1） 水質(zhì)惡化： 具體表現(xiàn)在：水中藻類大量繁殖 ， 浮游植物個體數(shù)量劇增 ， 使水中懸浮物量增加 ， 嚴(yán)重的形成 “ 水華 ” ，致使水透明度降低 ， 影響水中植物的光合作用和氧氣的釋放 ， 使水中 DO減少； 深層的 DO一旦接近于零 ， 處于還原狀態(tài) ， 有機物在厭氧菌作用下產(chǎn)生不完全分解 ， 產(chǎn)生甲烷 （ CH4） ， 硫化氫 （ H2S） ， 氨 （ NH3） 等有害有臭氣體 ,水質(zhì)更加惡化 （ 變黑變臭 ） 。 14 2）威脅水中生物的生存： 藻類大量繁殖，引起水中缺氧，同時也與水生生物爭奪生存空間，致使水中魚類面臨生活空間縮小，被窒息死亡的威脅。另外，水生生物群落，種群結(jié)構(gòu)也會發(fā)生變化，往往是耐污種的個體數(shù)增加，而非耐污種數(shù)量減少甚至消失。如當(dāng)水體富營養(yǎng)化時，藍(lán)藻（屬于劣品種）會大量繁殖，不利于魚類生存。 15 3. 水體中植物營養(yǎng)物來源 1）來自農(nóng)田的面污染源； 2）農(nóng)業(yè)廢棄物，主要指植物廢棄物，牲畜廢棄物； 3）城市污水； 4）工業(yè)廢水。 3）加速湖泊的消亡過程： 藻類屬自養(yǎng)型生物 ， 其有機殘體被微生物分解會釋放出 N、 P等營養(yǎng)物 ， 可供新一代藻類利用 ， 故即使切斷外界營養(yǎng)來源 ， 藻類仍可以一代代繁殖下去 。 藻類屬生長期短 ， 繁殖快 ， 死亡快的植物 ， 故如果不防治則會不斷繁殖 ，不斷死亡 ， 不斷沉積 ， 使湖泊變成沼澤 ， 直至干地 。 16 重金屬一般指密度 5g/cm3,元素周期表中原子序數(shù)大于 20的金屬元素。 從環(huán)境污染角度 ,主要指對生物具有毒性作用的五種金屬 (俗稱 “ 五毒 ” ):汞 (Hg),鎘 (Cd),鉛 (Pb),鉻 (Cr)及類金屬砷 (As). 水體中重金屬的來源 : ? 來自自然界 。 ? 人為污染 . (三 ) 水體重金屬污染及其危害 17 1)水體中微量濃度的重金屬 ,即可產(chǎn)生毒性效應(yīng) .重金屬產(chǎn)生毒性范圍 :1~10mg/l(ppm)有的重金屬如 Hg， Cd甚至在 ~； 2)微生物不能降解有機物 ， (相反 ,水體中某些重金屬在微生物作用下會轉(zhuǎn)化成毒性更強的化合物 ， 如無機汞 → 甲基汞 )； 3)生物體可對重金屬吸收 ,并通過食物鏈的放大作用 ,在較高級的生物體內(nèi)富集起來 。 1. 重金屬的污染危害 : 18 1) 汞的污染及其危害 汞是一種銀白色唯一成液態(tài)的金屬元素 ,比重 (20℃時 )，汞在天然水體中濃度 ,在底泥中汞的含量一般為 ~ 汞離子 ,無機汞化合物及有機汞對生物體均有毒性效應(yīng) ,尤其是甲基汞 .進入人體的甲基汞 ,約有 15%積蓄在腦組織造成對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損害 ,且是不可逆的 . 幾種常見重金屬的污染及其危害 19 Cd是相對稀少的金屬 ,其化學(xué)性質(zhì)與鋅相類似 ,故這兩種金屬常伴生出現(xiàn)在大多數(shù)情況下 .鎘存在于鉛鋅礦中 , 鉻的污染是通過灌溉水 土壤吸附 糧食 人體的過程造成對人體的危害 : ? 引起腎臟功能失調(diào) ， 慢性鎘中毒主要影響腎臟 ? 進入骨骼中取代鈣 ,影響骨骼的正常代謝從而造成骨骼疏松 、 萎縮 、 變形等 。 ? 急性鎘中毒 ， 大多是由于在生產(chǎn)環(huán)境中一次吸入或攝入大量鎘化物引起的 。 含鎘氣體通過呼吸道會引起呼吸道刺激癥狀 ， 鎘從消化道進入人體 ， 則會出現(xiàn)嘔吐 、 胃腸痙攣 、腹疼 、 腹瀉等癥狀 ， 甚至可因肝腎綜合癥死亡 。 2）鎘污染及其危害 : 20 鉻元素廣泛地存在于環(huán)境中 ,也是人體不可缺少的微量元素 (能增加人體內(nèi)膽固醇的分解和排泄，鉻的缺乏可導(dǎo)致糖尿癥 ,動脈硬化 ). 環(huán)境中高濃度的鉻對人和動物可產(chǎn)生毒性效應(yīng) ,尤其是六價鉻 ,其毒性為三價鉻的