第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境水資源與水環(huán)境問題水體污染水資源開發(fā)對地質(zhì)環(huán)境的影響水資源保護與可持續(xù)利用4.1水資源與水環(huán)境問題概述

（一）水資源的概念①水資源為全部自然界中任意形態(tài)的水，包括氣態(tài)水、液態(tài)水和固態(tài)水的全部量。

《英國大百科全書》②可以利用或可能被利用的水源，具有足夠數(shù)量和可用的質(zhì)量，并能在某一地點為滿足某種用途而可被利用。

聯(lián)合國教科文組織（UNESCO)和世界氣象組織(WMO)一、水資源概念及其特征③狹義上指人類能夠直接使用的淡水，即自然界水循環(huán)過程中，大氣降水落到地面形成徑流，流入江河、湖泊、沼澤和水庫中的地表水，以及滲入地下的地下水。以徑流量表示水資源的數(shù)量。④廣義上是指人類能夠直接和間接使用的各種水和水中物質(zhì)，在社會生產(chǎn)中具有使用價值的水都可稱為水資源。它包括地球上所有的淡水和咸水，即包括天然水，也包括人類利用工程或生物措施處理更新中的水（中水）。一、水資源的概念及其特征《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境

水是環(huán)境中最活躍的要素。參與了自然界物質(zhì)的循環(huán)，是一種動態(tài)資源，是可以更新的資源。

1.儲量的有限性（表4-1）；全球陸地可更新的淡水資源量大約為42.75×106km3,可供人類使用的淡水資源量約為（12.5~14.5)×106km3,不足全球淡水的1%，約占全球總水儲量的0.007%（湖泊、江河、水庫以及埋深較淺易于開采的地下水?！董h(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境（二）水資源的基本特征水分類型儲存地點水量/104km3比例/%地表水河流0.130.0001淡水湖12.50.0092咸水湖10.40.0077海洋132.0097.212地下水土壤6.70.0049地下淺層4200.31地下深部4140.305冰川水極地、高山29202.15生物水生物體0.120.0001大氣水大氣層1.30.001總量135785.15100.00表4-1地球上的儲水量《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境

2.補給的循環(huán)性自然界中各種形態(tài)水的運動和轉(zhuǎn)換構(gòu)成水文循環(huán)。對水的多少和時空分布、水質(zhì)有決定意義。二、水資源的基本特征水循環(huán)示意圖3.時空分布的不均勻性水的分布決定于氣候條件，其中以降水量最為重要。降水受綜合性氣候帶的控制，各地降水量的多少差別很大。

二、水資源的基本特征《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境

中國水資源分布的規(guī)律：東南多，西北少，山區(qū)多，平原少；夏季多，冬季少。二、水資源的基本特征<50mm50~200200~400400~8004.用途的不可替代性參與地球的演化過程，改變地球的地表形態(tài)；一切生物體內(nèi)都含有水；水是景觀資源不可替代的物質(zhì)；水是景觀資源不可替代的物質(zhì)。水是推動人類進步和社會發(fā)展的重要的物質(zhì)資源。二、水資源的基本特征《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境云臺山世界地質(zhì)公園

《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境內(nèi)蒙古大草原二、水資源的基本特征5.水資源利用不當?shù)奈：Α董h(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境黃河水質(zhì)污染2006年7月21日，河北柏鄉(xiāng)縣寨里村農(nóng)田里的地裂縫（超采）河套灌區(qū)鹽堿化

地下水資源是指賦存和運移于巖土層中具有利用價值的地下水。是大陸總水資源的重要組成部分。廣義的地下水資源包括淡水、鹵水、礦水、熱水等。

一、水資源的概念及其特征

（三）地下水資源的基本特征《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境

礦質(zhì)水：指含有一定數(shù)量的特殊礦物質(zhì)，微量化學成分、氣體組分與放射性元素，對人體有醫(yī)療作用的地下水。

(1)醫(yī)療礦水，常見有碳酸水、硫化氫水、鐵水、碘水等；(2)飲用礦泉水，是供食品工業(yè)做瓶裝飲料的礦泉水，它是在天然環(huán)境下，通過地下水深循環(huán)形成的，其化學組分、氣體組分或微量元素等的含量必須有一種或一種以上達到規(guī)定的界限值，且不超過限量指標，衛(wèi)生學指標又完全符合飲用水的水質(zhì)要求的地下水；(3)工業(yè)用礦水，是可供工業(yè)開采提煉等使用的礦水，凡礦化度大于1g/L的地下水為鹽水，常用來提煉某些原料，如食鹽、碘、硼、溴、鋰等?！董h(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境

鹵水：鹽類含量大于5％的液態(tài)礦產(chǎn)。聚集于地表的稱表鹵水或湖鹵水。聚集于地面以下者稱地下鹵水。與石油聚集一起的稱石油鹵水。鹵水中，常含有K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-、CO2-、HCO3-、B、Li、Br、I、Sr、Rb、Cs等離子。按鹵水的水化學性質(zhì)，分為氯化物型鹵水、硫酸鹽型鹵水、碳酸鹽型鹵水

地熱水：溫度顯著高于當?shù)啬昶骄鶜鉁?，或者高于觀測深度的圍巖溫度的地下水?！董h(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境地下水是礦產(chǎn)資源，地下水具有流動性和可恢復性等特點，通過補給、徑流和排泄的運動形式，循環(huán)遷移，顯示有規(guī)律的變化。天然平衡）4.1水資源與水環(huán)境問題概述

二、水資源供求狀況（一）世界水資源的供求狀況

供水量指各種水源工程為用戶提供的包括輸水損失在內(nèi)的毛供水量，按地表水源、地下水源和其它水源（污水處理回用、雨水利用和海水淡化）三類水源統(tǒng)計。海水直接利用量另行統(tǒng)計，不計入總供水量中。

地球上水的總體積13.6×108km3海洋水體積13.19×108km3/(97.3%)陸地水體積0.41×108km3/(2.7%)《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境正常年全國平均降水量630mm（全球陸地平均800mm)全國河川多年平均徑流量2712×108m3/a全國河川多年平均徑流深285mm多年平均地下水天然資源量8288×108m3/a地下水開采資源量2940×108m3/a二、中國水資源供求狀況《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境徑流深：在某一時段內(nèi)通過河流上指定斷面的徑流總量（W以m3計）除以該斷面以上的流域面積（F，以km2計）所得的值。它相當于該時段內(nèi)平均分布于該面積上的水深（R，以mm計），（二）中國水資源的供求狀況表12007年各水資源一級區(qū)水資源量

單位：億m3

水資源一級區(qū)降水總量地表水資源量地下水資源量地下與地表水資源不重復量水資源總

量全

國57763.0（610mm)24242.57617.21012.725255.2南方四區(qū)38511.420200.15174.0132.520332.5北方六區(qū)19251.64042.42443.2880.24922.7松花江3604.7751.6389.4176.1927.7遼

河1506.9313.8147.468.2381.9海

河1547.6101.7211.9146.1247.8黃

河3848.6542.1384.0113.3655.3淮

河3227.71086.2484.2279.61365.9長

江18030.08699.32268.1108.48807.8

其中：太湖426.9155.443.821.2176.6東南諸河3257.91788.1465.711.71799.8珠

江8058.93973.51001.212.33985.9西南諸河9164.55739.11439.00.05739.1西北諸河5516.11247.0826.296.91343.9《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境

相關(guān)內(nèi)容表2

2007年各水資源一級區(qū)供用水量

單位：億m3

相關(guān)內(nèi)容水資源一級區(qū)供

水

量用

水

量地表水地下水其他總供水量生活工業(yè)農(nóng)業(yè)生態(tài)總用水量全

國4723.51069.525.75818.7710.41404.13598.5105.75818.7南方四區(qū)3118.7136.011.53266.2457.41065.51689.853.53266.2北方六區(qū)1604.8933.514.22552.5253.0338.61908.752.22552.5松花江231.0169.70.0400.731.478.7288.22.4400.7遼

河88.3113.62.4204.331.229.7140.43.1204.3海

河128.3251.05.8385.156.352.0269.37.5385.1黃

河249.1129.52.5381.139.961.5274.55.2381.1淮

河387.8164.71.9554.478.499.6370.06.4554.4長

江1853.480.55.71939.6245.8728.6932.732.41939.6其中：太湖389.11.50.0390.744.0233.093.220.5390.7東南諸河327.39.61.1338.047.1118.4163.98.7338.0珠

江832.642.84.5879.9154.6210.8502.412.1879.9西南諸河105.43.10.2108.79.97.790.80.3108.7西北諸河520.3105.01.6626.915.817.1566.427.6626.9

2007年各水資源一級區(qū)供用水量

單位：億m34.1水資源與水環(huán)境問題概述

三、水環(huán)境問題概述

中國淡水資源人均占有量低，時空分布變異性大，水資源與土地資源不相匹配，生態(tài)環(huán)境相對脆弱。北方出現(xiàn)河道斷流和湖泊洼淀萎縮等生態(tài)環(huán)境問題；南方水體污染及富營養(yǎng)化現(xiàn)象嚴重；西北干旱、半干旱地區(qū)經(jīng)濟用水大量占用生態(tài)用水，使荒漠化趨勢蔓延；西南山區(qū)坡陡、田高水低，水資源開發(fā)利用困難。

淡水資源短缺；水體污染；河川流量減少；

地下水枯竭；水文循環(huán)發(fā)生變化。三、水環(huán)境問題概述（一）淡水資源短缺

《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境墨西哥2006年3月9日—《聯(lián)合國世界水資源開發(fā)報告》第二版指出，地球淡水資源盡管分布不均，也還說得上充足。全球用水量在20世紀增加了6倍，其增長速度是人口增速的兩倍。目前全球仍有11億人口沒有充足的飲用水，大約26億人口缺乏基本衛(wèi)生設(shè)施。這些人屬于世界最貧困的人口，其中一半以上生活在中國和印度。但是，管理不善、資源匱乏和環(huán)境變化使得全球約有五分之一的人口無法獲得安全的飲用水，40%的人口缺乏基本衛(wèi)生設(shè)施。這份報告每三年發(fā)表一次

《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境淡水資源缺乏的主要原因：水資源總體偏少，且時空分布不均；用水量過快，用水超過水源的補給；管理不善，用水浪費（世界許多地方因管道和渠溝泄漏以及非法連接，有多達30%至40%甚或更多的水被白白浪費掉了）；水污染加重，使原來可利用的水源無法使用等?！董h(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境三、水環(huán)境問題概述《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境廢污水排放量750×108（626）工業(yè)廢水2/3（62%）第三產(chǎn)業(yè)和城鎮(zhèn)居民生活污水1/3（38%）河流水質(zhì)（14萬km)Ⅰ類水河長4.1%（5%)Ⅱ類水河長28.2%(27.6%)Ⅲ類水河長27.2%(28.8%)Ⅳ類水河長13.5%(14.2%)Ⅴ類水河長5.3%(7.8%)劣Ⅴ類水河長21.7%(16.6%)湖泊水質(zhì)（44個,24）水質(zhì)符合和優(yōu)于Ⅲ類水的面積48.9%Ⅳ類和Ⅴ類水的面積共21.6%劣Ⅴ類水的面積29.5%水庫水質(zhì)（321座）水質(zhì)優(yōu)良（優(yōu)于和符合Ⅲ類水）的水庫252座78.5%水質(zhì)未達到Ⅲ類水的水庫69座21.5%地下水水質(zhì)（758個監(jiān)測井）水質(zhì)適合于各種使用用途的Ⅰ～Ⅱ類井9.4%適合集中式生活飲用水水源及工農(nóng)業(yè)用水的Ⅲ類井28.1%適合除飲用外其它用途的Ⅳ～Ⅴ類井62.5%(98%)2007年中國水資源公報（2001年）三、水環(huán)境問題

(三)河川徑流量減少

1972年4月23日，黃河在山東省境內(nèi)最下游第一次發(fā)生了斷流，斷流時間為19天，長度為278千米。這在黃河漫長的歷史中是第一次。此后，黃河陸續(xù)發(fā)生斷流，27年間，黃河有9年發(fā)生了斷流。進入20世紀90年代后，斷流的無數(shù)和長度都逐漸延長了。1995年斷流122天，1996年斷流136天，1997年是個干旱的年頭，被稱為“母親河”的中國第二大河黃河陸續(xù)發(fā)生了12次斷流，并第一次在汛期斷流。斷流一直持續(xù)過了1998年元旦，創(chuàng)下了持續(xù)斷流226天，長度720千米的歷史記錄?！董h(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境三、水環(huán)境問題概述

自20世紀70年代以來，黃河入海年徑流量逐漸變?。?0世紀60年代為575億立方米，70年代為313億立方米，80年代為284億立方米，90年代中期為187億立方米。在短短的幾十年里，黃河入海徑流總量銳減了一多半。2006年，全國11條大江大河徑流量：長江、黃河、海河、淮河、松花江、遼河、錢塘江均低于多年平均徑流量，珠江、閩江、塔里木河、黑河均超過多年平均徑流量；

原因：經(jīng)濟發(fā)展導致用水量急劇增加、管理不善和用水浪費造成，用水量失控以及不合理調(diào)引河水加劇了黃河水資源的短缺和下游河道斷流。

《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境（四）地下水枯竭（2005中國環(huán)境狀況公報國家環(huán)境保護總局）2005年全國有地下水降落漏斗

188個，總面積約

19萬平方公里。

171個漏斗監(jiān)測資料表明，地下水降落漏斗面積擴大的有

65個，占

38％，面積擴大了

6736．2平方公里，漏斗面積縮小的有57個(面積縮小了2175平方公里)、漏斗面積保持穩(wěn)定的有49個。

20世紀

70年代以來，華北平原太行山前地區(qū)淺層地下水水位普遍下降，形成淺層地下水降落漏斗串，最大水位埋深接近或超過

50米；華北平原部中東部地區(qū)深層地下水形成跨越京－津－冀－魯四省市的特大型復合降落漏斗，德州、滄州漏斗最大水位埋深超過

100米，而且漏斗在繼續(xù)加深、加大?！董h(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境2005年，長江三角洲地區(qū)由于采取封井限采地下水等地面沉降防治措施，地下水降落漏斗擴大趨勢得到一定程度的緩解，蘇州－無錫－常州地區(qū)第Ⅱ承壓含水層降落漏斗面積比上年縮小700平方公里。華北平原區(qū)域受長期過量開采地下水的影響，地下水降落漏斗仍在繼續(xù)發(fā)展，尤其是滄州－德州－衡水地區(qū)，深層地下水降落漏斗面積繼續(xù)擴大，深度繼續(xù)加深。河北滄州第Ⅲ承壓含水層降落漏斗擴大了2089平方公里，最大水位埋深達到101米。《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境三、水環(huán)境問題概述（五）水文循環(huán)發(fā)生變化水文循環(huán)過程城市的水文循環(huán)及城市熱島效應水利工程：如中國的南水北調(diào)工程總之，人類的經(jīng)濟活動，通過有意或無意的方式改變自然水循環(huán)系統(tǒng)，從而改變天然水的循環(huán)模式。這個過程，有些是有利于人類用水系統(tǒng)的，有些則是有害的?！董h(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境第二節(jié)水體污染

水體污染的基本概念水體污染的主要污染物及其來源污染物的環(huán)境水文地球化學效應水體的危害水體污染防治對策《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境

一、水體污染的基本概念（一）水體污染的定義

定義：當進入水體的污染物質(zhì)超過了水體的環(huán)境容量或水體的自凈能力，使水質(zhì)變壞，從而破壞了水體的原有價值和作用的現(xiàn)象。

原因：自然的；人為的。主要是由于人類活動排放的污染物進入河流、湖泊、海洋或地下水等水體，使水的物理、化學性質(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?！吨袊蟀倏迫珪h(huán)境科學》《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境一、水體污染的基本概念（二）水體污染的判別指標

水質(zhì)：是指水和其中所含的雜質(zhì)共同表現(xiàn)出來的綜合特性。水質(zhì)指標：表示水中雜質(zhì)的種類和數(shù)量，是判別水質(zhì)和水體污染的具體衡量標準。水體污染的程度：污水的水質(zhì)指標：

主要有pH值、懸浮物、有機物濃度（BOD、COD、TOC等）、污水的細菌污染指標（細菌總數(shù)、大腸菌群個數(shù)）、有毒物質(zhì)指標（鉛、汞、鉻等）。《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境pH：污水的處理和綜合利用、水中生物的生長、排水管道的使用等。7.0~8.5懸浮物：是指水中呈固體狀的泥沙和膠體等不溶解物質(zhì)。<500g/L。生化需氧量（BOD）：水中有機污染物精微生物分解所需的氧量。化學需氧量（COD）：用化學氧化劑氧化水中有機污染物時所需的氧量?！董h(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境4.2水體污染

二、水體的主要污染物及其來源（一）水體主要污染物（與水質(zhì)指標對應）主要有需氧污染物、植物營養(yǎng)物、重金屬、有毒化合物、酸、堿與無機鹽類、漂浮物、放射性物質(zhì)、病原微生物和致癌物、工業(yè)廢熱水等。1.需氧污染物（無毒有機物）碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等有機物及亞硫酸鹽、亞硝酸鹽和硫化物等無機還原性物質(zhì)2.植物營養(yǎng)物主要指氮（N)、磷(P)、鉀(K)、硫(S)及其化合物水體富營養(yǎng)化：總磷>20mg/m3,或無機氮>300mg/m3酸洗黑液滲入田地污染河流二、水體的主要污染物及其來源3.重金屬主要有汞、鎘、鉛、鉻，以及類金屬砷等生物毒性顯著的重元素，也包括具有毒性的重金屬鋅、銅、鈷、鎳、錫等。采礦和冶煉是主要來源污染特性：在水體中不能被微生物降解，而只能發(fā)生各種形態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化、分散和富集。4.有毒化合物最常見的是氰化物、酚類化合物等；有機氯農(nóng)藥和有機磷農(nóng)藥等5.酸堿和無機鹽類

破壞水體的自然緩沖能力，消滅和抑制細菌及微生物的生長，妨礙水體的自凈功能，腐蝕管道和船舶?！董h(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境二、水體的主要污染物及其來源6.漂浮物石油、油脂等油類物質(zhì)及其它漂浮于水面的固體和液體物質(zhì)7.放射性物質(zhì)：核動力工廠排出的冷卻水（90鍶，137銫）8.病原微生物和致癌物病原微生物廢水是指含有各種病原蟲、寄生蟲及卵、病菌、病毒和其它致病微生物的廢水。9.工業(yè)廢熱水二、水體的主要污染物及其來源（二）水體污染源及其污染特征

污染源：凡能排放污染物的場所水體污染源：排放或釋放的污染物能引起水體污染的污染源。1.污染源分類

按成因分類：自然污染源：

人為污染源：污染頻率高、數(shù)量大、種類多、危害，是水體污染的主要原因?？煞譃楣I(yè)、農(nóng)業(yè)和城市生活污染源三類。

按污染源存在形式：點源、線源和面源《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境二、水體的主要污染物及其來源（二）水體污染源及其污染特征

2.工業(yè)污染源的污染特征工業(yè)污染源是水體的主要污染源，特別是未經(jīng)處理的污水和廢渣，直接流入或滲入地表、地下水體，造成嚴重的水體污染。

工業(yè)廢水是水體最重要的污染源。特性：懸浮物質(zhì)含量高、需氧量高、pH值變化幅度大（5～11）、溫度較高、易燃、含多種多樣的有害成分等。工業(yè)廢渣及污水處理廠的污泥；工業(yè)物品儲存裝置及運輸管道的泄露常造成水體污染?！董h(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境3.城市生活污染源的污染特征

城市居民生活排放、科研文教單位實驗室排出、醫(yī)療衛(wèi)生部門的污水

城市生活污水的特性：含氮、磷、硫高，含有機物多，含大量合成洗滌劑，多種微生物等生活污水與工業(yè)廢水德區(qū)別4.農(nóng)業(yè)污染源的污染特征

農(nóng)業(yè)污染源面廣、分散、治理難。污染物主要是牲畜糞便、污水、污物、農(nóng)藥、化肥、用于灌溉的城市污水、工業(yè)廢水及由城市匯集于城市下游的地面徑流污水

特點：①有機質(zhì)、植物營養(yǎng)物及病原微生物含量高②化肥和農(nóng)藥含量高《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境4.2水體污染水體污染的基本概念水體污染的主要污染物及其來源污染物的環(huán)境水文地球化學效應水體的危害水體污染防治對策三、污染物的環(huán)境水文地球化學效應（一）水體污染機制與水體自凈1.水體污染機制2.水體自凈（二）污染物的環(huán)境水文地球化學特征1.污染物在地下水系統(tǒng)的遷移轉(zhuǎn)化2.氮的環(huán)境水文地球化學特征3.重金屬的環(huán)境水文地球化學特征4.微量非金屬的環(huán)境水文地球化學特征5.酚、氰的環(huán)境水文地球化學特征《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境三、污染物的環(huán)境水文地球化學效應（一）水體污染機制與水體自凈

水文地球化學作用（Hydrogeochemicalprocess）在一定地球化學環(huán)境下，影響地下水化學成分形成、遷移和變化的作用。1.水體污染機制

污染物在水體中，始終存在著相互關(guān)聯(lián)的水體污染與水體自凈兩個過程。水體污染的發(fā)生與發(fā)展，取決于這兩個過程的強度，它們隨污染物的性質(zhì)、污染源大小及受納水體三個方面的對比關(guān)系而定。《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境（一）水體污染機制與水體自凈

物理作用：水流的湍動作用、分子擴散作用及水流的沖刷作用等

物理化學作用：吸附-解吸，膠溶-凝聚作用

化學作用：酸化、堿化、氧化-還原、分解-化合作用等

生物作用：生物分解、生物轉(zhuǎn)化和生物富集作用《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境（一）水體污染機制與水體自凈

2.水體自凈作用廣義的水體自凈是指受污染的水體，經(jīng)過水中物理、化學與生物作用，使污染物濃度降低，恢復到污染前水平的現(xiàn)象。狹義上說，水體自凈是指經(jīng)水體中的微生物氧化分解有機污染物使水體凈化的過程。

《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境（1）水體自凈過程的特征

污染物進入水體，即開始了水體自凈過程，由弱到強直至趨于穩(wěn)定，水質(zhì)逐漸恢復到污染前的水平。水體自凈過程表現(xiàn)為：進入水體的污染物在自凈過程中濃度逐漸下降；大多數(shù)有毒物變?yōu)榈投净驘o毒的化合物；大多數(shù)溶解性的重金屬被吸附或轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄曰衔锒恋?；復雜的有機物分解為CO2和H20；不穩(wěn)定污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定化合物。

《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境（2）水體自凈作用從凈化的機制，可分為物理作用、化學作用和物理化學作用、生物和生物化學作用等。它們同時發(fā)生，又相互影響、交織進行。但一般來說，物理作用和生物化學作用在水體自凈過程中最為重要。物理自凈作用：是指污染物進入水體后，只改變其物理性質(zhì)、空間位置，而不改變其化學性質(zhì)。主要包括混合、稀釋、擴散、揮發(fā)、沉淀等過程。

《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境化學自凈作用：是指污染物在水體中以簡單或復雜的離子或分子狀態(tài)遷移，并發(fā)生了化學性質(zhì)或形態(tài)、價態(tài)上的轉(zhuǎn)化，使水質(zhì)亦發(fā)生化學性質(zhì)上的變化，但未參與生物作用。包括酸堿中和、氧化還原、分解化合、吸附解吸、膠溶凝聚等。生物自凈作用：是指水體中的污染物經(jīng)生物吸收、降解作用而發(fā)生消失或濃度降低的過程。如生物分解、生物轉(zhuǎn)化和生物富集等《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境（二）污染物的環(huán)境水文地球化學特征1.污染物在地下水系統(tǒng)的遷移轉(zhuǎn)化一個完整的地下水污染系統(tǒng)應由以下各個單元組成：污染源、農(nóng)作物、表土層（耕作層）、犁底層、下包氣帶和含水層等。污染物質(zhì)在地下水系統(tǒng)內(nèi)的遷移轉(zhuǎn)化過程是：人類污染源→表土層→下包氣帶土壤→含水層→人類抽取并使用地下水。《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境三、污染物的環(huán)境水文地球化學效應（二）污染物的環(huán)境水文地球化學特征水文地球化學：地下水化學成分的形成和演化，以及各種組分在其中的遷移規(guī)律；地下水地球化學作用環(huán)境地球化學：主要研究環(huán)境中天然的和人為釋放的化學物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，及其與環(huán)境質(zhì)量、人體健康的關(guān)系。

《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境2.氮的環(huán)境水文地球化學特征含量：未污染地下水，NO3-N<30mg/L;污染地下水，含量幾百mg/L至幾千mg/L。

存在形式：NO3-,NH4+、NO2-、NH3、N2、N2O和有機氮。在一般污染水中，氮主要以NH4+和有機氮的形式存在，轉(zhuǎn)化過程：影響氮轉(zhuǎn)化的環(huán)境因素及地質(zhì)因素主要有：濕度、pH值、土壤含水量、污水及土壤中的有機質(zhì)、包氣帶巖性及地質(zhì)結(jié)構(gòu)、含水層類型等?！董h(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境3.重金屬的環(huán)境水文地球化學特征主要指汞、鉻、鎘、鉛、鋅、鐵、錳、銀等。環(huán)境中的汞以無機和有機形式存在，無機汞包括金屬汞、汞離子和汞的硫化物；有機汞主要有甲基汞（CH3Hg3＋）和乙基汞（C2H5Hg+）?！董h(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境三、污染物的環(huán)境水文地球化學效應4.微量非金屬的環(huán)境水文地球化學特征

砷(AS):

含砷的礦物主要有雄黃（As4S4)、雌黃(As2S3)、毒砂、砷華(As2O3,砒霜，不純的為紅色，紅信石，是鶴頂紅的原型

）、硫砷銅礦(CuAsS)等。地下水中砷含量多小于0.1mg/L，但在含砷礦床水、油田水及熱水中砷含量往往較高。地下水砷主要以三價和五價出現(xiàn)。氧化條件下，砷為五價，多以帶負電的絡(luò)合陰離子出現(xiàn)。還原條件下，砷為三價，以帶負電或不帶電的絡(luò)合離子存在。

《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境

5.酚、氰的環(huán)境水文地球化學循環(huán)來源：冶金、煉焦、煉油、塑料、合成纖維、農(nóng)藥等工業(yè)廢水。主要是苯酚（揮發(fā)酚）。氰:電鍍廠、化工廠排放廢水或殺蟲劑或其它藥劑。在水中由多種存在形式，如氰化鉀、氰化鈉、氰化氨等，溶解度大，毒性強。三、污染物的環(huán)境水文地球化學效應《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境四、水體污染的危害

污染物排入水體以后，不僅使水體的色澤、濁度、味道、pH值、溶解氧含量等發(fā)生變化，有機污染物、重金屬、農(nóng)藥、病原微生物等有害物質(zhì)的含量增加，還引起水質(zhì)的惡化，造成生態(tài)環(huán)境污染，威脅人類健康，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成重大經(jīng)濟損失。水體污染是當今世界上的重大環(huán)境問題之一。四、水體污染的危害《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境五、水體污染的防治《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境4.3水資源開發(fā)對地質(zhì)環(huán)境的影響環(huán)境水文地質(zhì)作用水資源開發(fā)的負環(huán)境效應水資源開發(fā)的正環(huán)境效應《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境

4.3水資源開發(fā)對地質(zhì)環(huán)境的影響

由于水資源開發(fā)而不斷出現(xiàn)的地下水源枯竭、水體污染、海水入侵、地面沉降、巖溶塌陷、土壤鹽漬化、沼澤化、沙漠化等環(huán)境水文地質(zhì)問題，都是地質(zhì)環(huán)境中物質(zhì)遷移和能量交換的結(jié)果。水在原生和次生環(huán)境中，不僅以其化學成分和物理性質(zhì)變化影響環(huán)境，而且還可由其水量、水位、水力坡度和水壓力等動力學特征影響環(huán)境。

《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境一、環(huán)境水文地質(zhì)作用

環(huán)境水文地質(zhì)作用是指地下水在人為和自然因素作用下，由水化學、水動力學、水物理學和生物學性質(zhì)變化引起的對人類生產(chǎn)和生活環(huán)境的制約作用。按作用的機制，環(huán)境水文地質(zhì)作用主要有環(huán)境水文地球化學作用、環(huán)境水動力學作用、環(huán)境水物理學作用、環(huán)境水文地質(zhì)生態(tài)作用。

《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境

一、環(huán)境水文地質(zhì)作用（一）環(huán)境水文地球化學作用是指在一定的滲流和水文地球化學條件下（Eh、pH)物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化的作用，是決定污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的主要作用。（二）環(huán)境水動力學作用是指由于地下水動力學要素（水力坡度，孔隙度）變化而引起的地質(zhì)環(huán)境中相間能量的交換作用。通過荷載效應、應力腐蝕效應、孔隙水壓力效應、潛蝕及吸蝕效應等作用，破壞地質(zhì)環(huán)境中相間或相內(nèi)力的平衡，引起地面沉降、巖溶塌陷等災害發(fā)生?！董h(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境一、環(huán)境水文地質(zhì)作用（三）環(huán)境水物理學作用是指地下水對熱能的傳播和轉(zhuǎn)化而引起的建筑物地基失穩(wěn)和地下水水質(zhì)變壞的環(huán)境作用。（四）環(huán)境水文地質(zhì)生態(tài)作用水質(zhì)、水量和水溫等變化都可引起生態(tài)平衡的破壞?！董h(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境二、水資源開發(fā)的負環(huán)境效應

人類對天然水資源的開發(fā)利用，不僅改變了天然水循環(huán)過程，使水量平衡在時間上和空間上出現(xiàn)了新的分配體系，而且給地質(zhì)生態(tài)環(huán)境帶來了一定的影響。其中有對人類經(jīng)濟活動有利的正環(huán)境效應和不利的負環(huán)境效應。（一）區(qū)域地下水位下降它是水資源開發(fā)負環(huán)境效應的主要表現(xiàn)之一，由于超量開采地下水，地下水降落漏斗不斷擴大，最終出現(xiàn)區(qū)域性水位下降，結(jié)果導致水資源短缺甚至枯竭。它是地面沉降、巖溶塌陷、地裂縫等地質(zhì)災害的主要誘發(fā)因素。《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境新一輪全國地下水資源評價成果（中國地質(zhì)環(huán)境信息網(wǎng)）20世紀80年代初，原地質(zhì)礦產(chǎn)部組織開展了第一輪全國地下水資源評價工作，于1984年底提出了評價成果：即全國地下水天然資源量每年為8717億立方米，可開采資源量每年為2940億立方米。國土資源部在2000年至2002年期間，組織開展了新一輪全國地下水資源評價工作，對全國地下水資源進行了重新計算和評價，提出了評價成果?！董h(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境

全國地下淡水天然資源多年平均為8837億立方米，約占全國水資源總量的1/3，其中山區(qū)為6561億立方米，平原為2276億立方米；地下淡水可開采資源多年平均為3527億立方米，其中山區(qū)為1966億立方米，平原為1561億立方米。另外，全國地下微咸水天然資源（礦化度1-3克/升）多年平均為277億立方米，半咸水天然資源（礦化度3-5克/升）多年平均為121億立方米?！董h(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境區(qū)域水位下降的原因：地下水超量開采區(qū)域水位下降的危害：

城市地下水資源枯竭；全國適宜開采或引用地下水的地區(qū)平均地下水開采模數(shù)(每年每平方千米可開采地下水資源量)已由15萬立方米減少到6萬立方米.其中南方平原區(qū)為17.8萬立方米，山區(qū)為6.4萬立方米；北方平原區(qū)為6.6萬立方米，山區(qū)不足2.5萬立方米。

泉水流量減少；濟南的四大泉群（趵突泉、黑虎泉、珍珠泉、五龍?zhí)端拇笕海?，如新密超化泉等一些有名的大泉現(xiàn)已干枯斷流，豫北珍珠泉、百泉等名泉流量大幅減少，并時有斷流現(xiàn)象發(fā)生（2005）

《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境地下水年開采程度表單位：億立方米/年?。▍^(qū)、市）可開采資源量現(xiàn)狀開采量開采程度(%)<1g/l<1g/l1-3g/l3-5g/l小計<1g/l北京26.3327.15

27.15103.1天津5.70*6.33

6.33111.1河北99.54127.5021.510.45149.46128.1山西53.7841.99

41.9978.1內(nèi)蒙140.1754.674.141.0659.8739.0遼寧91.7668.69

68.6974.9吉林86.0929.92

29.9234.8黑龍江211.4565.00

65.0030.7上海1.141.04

1.0491.2江蘇80.6818.34

18.3422.7浙江46.785.960.12

6.0812.7安徽135.2118.48

18.4813.7福建33.516.07

6.0718.1江西73.3712.51

12.5117.1山東114.31107.3015.69

122.9993.9河南155.89129.72

129.7283.2湖北165.2113.97

13.978.5湖南146.0025.87

25.8717.7廣東284.9422.00

22.007.7廣西273.3813.04

13.044.8海南60.454.92

4.928.1重慶40.798.57

8.5721.0四川174.9428.16

28.1616.1貴州132.5933.33

33.3325.1云南190.356.28

6.283.3西藏202.041.66

1.660.8陜西55.8628.765.43

34.1951.5甘肅42.3418.218.01

26.2243.0青海98.295.40

5.405.5寧夏13.444.760.79

5.5535.4新疆234.8751.35

51.3521.9臺灣56.8671.39

71.39125.6香港2.55

澳門0.03

全國3524.941058.3455.691.511115.5430.0

生態(tài)系統(tǒng)改變：區(qū)域地下水水位下降，還影響城市花草和樹木的生長，植被覆蓋率降低，湖泊水面和濕地減少，生態(tài)環(huán)境發(fā)生根本變化。如石家莊

地面沉降和巖溶地面塌陷災害加?。喝斯こ槿〉叵滤且l(fā)地面沉降的決定性因素。全國有40多座城市由于不合理開采地下水而發(fā)生了地面沉降，其中沉降中心累計最大沉降量超過2米的有上海、天津、太原、天津塘沽,個別點最大沉降量已達3.1米。在河北平原、西安、大同、蘇錫常等地區(qū)，過量開采地下水還導致了地裂縫，對城市基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成嚴重威脅。

沿海地區(qū)的大連、秦皇島、滄州、青島、北海、海南新英灣等城市和地區(qū)地下水水位的下降，引起海水入侵，導致地下水水質(zhì)惡化，其中山東、遼東半島海水入侵較嚴重。（一）區(qū)域性性地下水位下降（一）區(qū)域性性地下水位下降防止區(qū)域性地下水位下降的措施保證開采均衡下的“合理降深”，設(shè)計開采量作為一個權(quán)威指標；根據(jù)區(qū)域地表水和地下水、供水與排水等統(tǒng)籌安排；實行節(jié)制性有計劃開采地下水；保證不減少補給因素。實行人工回灌，開辟地下水的補給源。《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境地面沉降是指某一區(qū)域內(nèi)由于各種原因?qū)е碌牡乇頊\部松散沉積物壓實加密引起的地面標高下降的現(xiàn)象，又稱地面下沉或地陷。特點是波及范圍廣、下沉速度緩慢、以垂直運動為主，不易覺察，但對建筑物、城市建設(shè)和農(nóng)田水利危害大。意大利威尼斯－最早發(fā)現(xiàn)地面沉降的城市。美國拉斯維加斯沉降面積1030km2，沉降中心已達1.5m。日本東京（Tokyo）沉降面積1000多km2，最大沉降量為4.6m。（二）地面沉降

《環(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境上海地鐵工地出現(xiàn)地面沉降西安地下水超采致大雁塔嚴重傾斜意大利佛羅倫薩的民居大多年代非常久遠,從高處俯瞰別有一種美感

1.地面沉降的形成機制

土體覆蓋層荷載引起的總應力由土壤孔隙中的水（孔隙水壓力pW，中性壓力）和土顆粒（有效壓力，pe)共同承擔。水位降導致孔隙水壓力減少，導致土中有效壓力的等量增加，結(jié)果引起粘土層產(chǎn)生次生固結(jié)壓密；水位降減少水的浮托力，并產(chǎn)生附加應力（相當于水位降的水柱重量），含水砂層排水固結(jié)，含水砂層壓密下沉。粘土層的固結(jié)變形和砂層的壓密變形的相互疊加造成了地面沉降。在較低的有效應力增長條件下，粘性土層的壓密在地面沉降中起主要作用，而在水位上升過程中，沙層的膨脹回彈則具有決定意義?！董h(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境2.地面沉降的分布規(guī)律地面沉降都發(fā)生在大量抽取地下水或抽取其它地下流體之后。地面沉降中心與地下水降落漏斗的中心相吻合，沉降的速率與地下水開采量或開采速度有良好的對應關(guān)系，采用人工回灌或限制地下水開采，可以恢復或提高地下水位，控制沉降的發(fā)展。中國發(fā)生地面沉降的城市多位于濱海平原、三角洲平原、河流沖積平原和內(nèi)陸盆地等地，這些地區(qū)廣泛分布有巨厚第四系松散層?！董h(huán)境地質(zhì)學》第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境3.地面沉降的危害主要包括沿海城市低地面積擴大，海堤高度下降而引起海水倒灌；海港建筑物破壞，裝卸能力降低；地面運輸線和地下管線扭曲斷裂；城市建筑基礎(chǔ)脫空開裂，供水和排水系統(tǒng)失效；農(nóng)村洪澇積水，使農(nóng)作物減產(chǎn)等。其中沉降中心累