2.1水體污染一、基本概念

1.水體污染：排入水體的污染物在數(shù)量上超過該物質(zhì)在水體中的本底含量和水體的環(huán)境容量，從而導(dǎo)致水體的物理、化學(xué)、及微生物性質(zhì)發(fā)生改變

，使水體固有的生態(tài)系統(tǒng)和功能受到破壞。

兩類污染：（1）點(diǎn)源污染：未經(jīng)妥善處理的污水集中排入水體引起（2）面源污染：污染物隨地面徑流(農(nóng)田肥料、農(nóng)藥）進(jìn)入水體或大氣中污染物由于沉降、降雨進(jìn)入水體。2.1.1物理性污染水溫(熱污染);色度;臭味;懸浮物;泡沫等.包括顆粒懸浮物如泥沙、礦渣等。主要危害：(1)使水質(zhì)渾濁，透光性差，減少光合作用并妨礙水體自凈作用；

(2)影響魚類生存，可能會(huì)堵魚鰓、導(dǎo)致魚死亡。

(3)水中的懸浮物可能是其它污染物的載體，可能吸附一部分污染物并隨水遷移造成新危害。懸浮物泡沫2.1.2化學(xué)性污染1.無機(jī)物污染(1)氮和磷主要來源：氮主要來自農(nóng)業(yè)化肥、城市污水和某些工業(yè)廢水。特別是含磷洗衣粉對(duì)水體中的磷貢獻(xiàn)較大。氮和磷是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要物質(zhì)，是加速湖泊消亡的主要原因。水體中的氮和磷促進(jìn)藻類異常繁殖，造成水體中的溶解氧急劇變化，藻類的吸收作用和死亡藻類的分解會(huì)消耗水中大量的氧，使水體處于嚴(yán)重缺氧狀態(tài)，嚴(yán)重影響水中動(dòng)物、魚類生存。赤潮（圖片1）(2)六大毒物:Hg、Cr、Pb、Cd、CN-、As氰化物（CN-)主要來源于電鍍、煤氣、煉焦及某些化學(xué)工業(yè)排放的含氰廢水。氰化物是劇毒物質(zhì)，人服0.1g的氰化鉀或氰化鈉便立即死亡。當(dāng)水中CN-

含量達(dá)0.3~0.5mg/L，魚可死亡。生活飲水中的CN-

不許超過0.05mg/L.砷（As)三價(jià)砷毒性大于五價(jià)砷。如As2O3俗稱砒霜。飲水中砷含量不大于0.04mg/L,農(nóng)業(yè)灌溉水中砷含量不大于0.05mg/L,因?yàn)樯槭抢鄯e性毒物。汞（Hg)常溫下唯一呈液態(tài)的金屬，有毒，尤其是甲基汞。汞及其化合物能夠通過呼吸道、消化道和皮膚的吸收進(jìn)入人體，脂溶性強(qiáng)，能在人體累積。水俁病則是由甲基汞引起。日本水俁病鎘(Cd)有水溶性和非水溶性兩種，在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化。非水溶性鎘不易遷移、不易被植物吸收；水溶性鎘能被作物（如水稻、蔬菜）吸收，危害大。灌溉水標(biāo)準(zhǔn)為總鎘<0.005mg/L.口服硫酸鎘30mg及可致死。日本痛痛病鉻（Cr)有2價(jià)、3價(jià)、6價(jià)三種，其中6價(jià)鉻毒性大。產(chǎn)生毒性的濃度范圍為1~10mg/L.2.有機(jī)物污染(1)耗氧有機(jī)污染(2)酚(3)有機(jī)氯化合物：多氯聯(lián)苯（PCB)和有機(jī)氯農(nóng)藥。多氯聯(lián)苯脂溶性，微溶于水，易吸附于微粒物質(zhì)上，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，難降解，對(duì)微生物有毒害和擬制作用。對(duì)人的毒性表現(xiàn)：影響皮膚、神經(jīng)、肝臟，破壞鈣代謝，并有致癌和遺傳變異的可能性。有機(jī)氯農(nóng)藥具有生物累積性，通過食物鏈富集后達(dá)到一定的濃度就會(huì)產(chǎn)生毒害作用，有機(jī)農(nóng)藥的污染是世界性的，特別是DDT農(nóng)藥的污染。

北京市雍和宮旁的護(hù)城河臭氣熏天耗氧有機(jī)物的污染,

引發(fā)水質(zhì)惡化“黑臭”DDT生物富集圖大喜大悲DDT

大喜

1948年瑞士化學(xué)家保羅·米勒因發(fā)明了對(duì)人和動(dòng)物有劇毒的有機(jī)氯殺蟲劑DDT(二氯二苯三氯乙烷)而獲諾貝爾生理學(xué)獎(jiǎng)。

二次大戰(zhàn)末期各國(guó)士兵用DDT來殺滅虱子，以阻止斑疹傷寒的傳播,確實(shí)顯出了巨大的功效。

在非洲，根據(jù)聯(lián)合國(guó)的統(tǒng)計(jì)，如果不使用DDT滅蚊，瘧疾每30秒鐘就會(huì)奪去一名非洲兒童的生命。

1962年，美國(guó)女生態(tài)學(xué)家萊切爾·卡遜出版的《寂靜的春天》便使得DDT臭名昭著，因?yàn)镈DT作為劇毒化學(xué)物質(zhì)殺死了大量生物，而且對(duì)人和環(huán)境也產(chǎn)生了難以估量的嚴(yán)重危害。例如，作為美國(guó)象征的白頭海雕因DDT和其他殺蟲劑的毒殺而瀕臨滅絕，世界各地的青蛙因DDT污染而致畸形，全球尤其是DDT使用較多的地方常導(dǎo)致鳥類減少甚至滅絕，因?yàn)镈DT可以使鳥蛋的蛋殼變薄而使幼鳥大量死亡。

大悲的DDT

DDT不僅具有致癌、致畸、致突變性，而且還具有對(duì)內(nèi)分泌干擾作用，有研究表明，DDT可持續(xù)影響人類幾代人，對(duì)人類生存繁衍和可持續(xù)發(fā)展將構(gòu)成重大威脅。因此，以DDT為代表的POPs又稱“骯臟的化學(xué)物”。從2004年5月17日起，DDT就成為違禁化學(xué)物。

《關(guān)于持久性有機(jī)污染物(POPs)的斯德哥爾摩公約》（簡(jiǎn)稱POPs公約）于2004年12月11日正式對(duì)我國(guó)生效，我國(guó)將全面履行該公約所規(guī)定的各項(xiàng)基本義務(wù)和常規(guī)義務(wù)。

POPs公約于2001年5月22日在瑞典斯德哥爾摩通過，至今已有151個(gè)國(guó)家簽署、83個(gè)國(guó)家批準(zhǔn)。它是繼1987年《保護(hù)臭氧層的維也納公約》和1992年《氣候變化框架公約》之后，第3個(gè)具有強(qiáng)制性減排要求的國(guó)際公約，是國(guó)際社會(huì)對(duì)有毒化學(xué)品采取優(yōu)先控制行動(dòng)的重要步驟。我國(guó)政府于2001年5月23日簽署了該公約。

2.水體自凈

污染物隨河水排入水體后，經(jīng)過物理的、化學(xué)的與生物化學(xué)的作用，使污染的濃度降低或總量減少，受污染的水體部分或完全恢復(fù)原狀。二、

水體自凈機(jī)理水體自凈機(jī)理：物理凈化、化學(xué)凈化、生物凈化，其中生物凈化是水體自凈的主要原因。1．物理凈化作用水體中的污染物通過稀釋(混合)、沉淀與揮發(fā)，使?jié)舛冉档?，但總量不減；(1)稀釋

污水排入水體后，在流動(dòng)的過程中，逐漸和水體水相混合，使污染物的濃度不斷降低的過程稱為稀釋。（稀釋是一種重要的思路和方法，常用于水質(zhì)分析及污水生物處理過程。）稀釋效果與水量和混合情況相關(guān)。

若河流不大，在下游某個(gè)斷面處污水與河水完全混合，該斷面稱為完全混合斷面(見圖2—3，B——B斷面)；大江大河的河床寬闊，污水與污水不易達(dá)到完全混合．而只能與一部分河水相混合，并在排污口的一側(cè)形成長(zhǎng)度與寬度都較穩(wěn)定的污染帶。物理凈化作用過程圖

(2)混合污水與水體水混合后．污染物濃度降低。河流的混合稀釋效果，決定于混合系數(shù)若河水流量為Q，污水流量為q，能與污水混合的河水流量為

Q混。大型河流

Q總=；中、小型河流的全部河水都能與污水混合，則

Q混=若要計(jì)算出徘污口下游某特定斷面處的混合系數(shù)，可采用式(2—8)。該特定斷面稱為計(jì)算斷面或控制斷面(如圖2—3，A—A斷面)：

排污口與完個(gè)混合斷面的距離統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可查表2-2。

L全混與Q/q，河水流量Q有關(guān)。(3)沉淀與揮發(fā)

污染物中的可沉物質(zhì)，可通過沉淀去除，使水體中污染物的濃度降低，但底泥中污染物的濃度增加，如果長(zhǎng)期沉淀，淤積河床，一旦受到暴雨沖刷或擾動(dòng)，可對(duì)河水造成二次污染。2．化學(xué)凈化作用：水體中的污染物通過氧化還原、酸堿反應(yīng)、分解合成、吸附凝聚(屬物理化學(xué)作用)等過程，使存在形態(tài)發(fā)生變化及濃度降低，但總量不減；3．

生物化學(xué)凈化作用：水體中的污染物通過水生生物特別是微生物的生命活動(dòng)，使其存在形態(tài)發(fā)生變化，有機(jī)物無機(jī)化，有害物無害化，濃度降低，總量減少?？梢姡锘瘜W(xué)凈化作用是水體自凈的主要原因。三、河流氧垂曲線方程1.河水中DO與BOD5濃度變化模式圖：

受有機(jī)污染河流，DO受有機(jī)物的降解過程控制2.氧垂曲線：有機(jī)物排入河流后，經(jīng)微生物降解而大量消耗水中的溶解氧（DO），使河水虧氧；另一方面，空氣中的氧通過河流水面不斷地溶入水中，使溶解氧逐步恢復(fù)，兩種作用使DO分布呈懸索狀下垂曲線，稱為氧垂曲線。

3.氧垂曲線方程溶解氧含量是使河流生態(tài)系統(tǒng)保持平衡的主要因素之一。溶解氧的急劇降低甚至消失，會(huì)影響水體生態(tài)系統(tǒng)平衡和漁業(yè)資源，當(dāng)DO＜1mg/L時(shí)，大多數(shù)魚類便窒息而死，因此研究DO的變化規(guī)律具有重要的實(shí)際意義。(水中溶解氧對(duì)養(yǎng)殖很重要）公式適用條件：①公式只考慮了有機(jī)物生化耗氧和大氣復(fù)氧兩個(gè)因素，固僅適用河流截面變化不大、藻類等水生植物和底泥影響忽略不計(jì)的河段；②僅適用于河水與污水在排放點(diǎn)處完全混合的條件：③所使用的k值必須與水溫相適應(yīng)；④如沿河有幾個(gè)排放點(diǎn)，則應(yīng)根據(jù)具體情況合并成一個(gè)排放點(diǎn)計(jì)算或逐段計(jì)算。氧垂曲線方程的作用：按氧垂曲線方程計(jì)算，在氧垂點(diǎn)的溶解氧含量達(dá)不到地表水最低溶解氧含量要求時(shí)，則應(yīng)對(duì)污水進(jìn)行適當(dāng)處理。故該方程式可用于確定污水處理廠的處理程度。例2-4．2.3水環(huán)境保護(hù)一、水體水質(zhì)評(píng)價(jià)

1.現(xiàn)狀評(píng)價(jià)通過對(duì)水體的水質(zhì)評(píng)價(jià)能夠判明水體被污染的程度，為制定水體的綜合防治方案提供科學(xué)依據(jù)。

水質(zhì)評(píng)價(jià)是根據(jù)監(jiān)測(cè)取得的大量資料，對(duì)水體的水質(zhì)所作出的綜合性的定量評(píng)價(jià)。水質(zhì)評(píng)價(jià)的主要目的是：①對(duì)不同地區(qū)各個(gè)時(shí)期水質(zhì)的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析；②分析對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)的影響；③分析對(duì)人體健康的影響?，F(xiàn)狀評(píng)價(jià)：（1）綜合污染指數(shù)（K）法

綜合污染指數(shù)法是表示各種污染物對(duì)水體綜合污染程度的一種數(shù)量指標(biāo)，計(jì)算式為：

Ck—地面水體各種污染物的統(tǒng)一最高標(biāo)準(zhǔn)；C0i—各種污染物的地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，見附錄10Ci——各種污染物的實(shí)測(cè)濃度,mg/L

如果K＜0.1，屬于未污染水體；K≥0.1，屬于污染水體。

（2）水質(zhì)質(zhì)量系數(shù)（P）法

P=∑Ck/C0iCk—地面水體各種污染物的統(tǒng)一最高標(biāo)準(zhǔn)；C0i—各種污染物的地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，見附錄10

例：對(duì)于有機(jī)污染物，采用BOD、COD、NH3-Ni、DO為指標(biāo)，當(dāng)P＜2表示河流未受有機(jī)物污染，P≥2表示河流受到有機(jī)物污染。2.預(yù)斷評(píng)價(jià)

是指人類活動(dòng)對(duì)水質(zhì)可能產(chǎn)生的影響進(jìn)行預(yù)先的斷定和評(píng)價(jià)，其數(shù)學(xué)模式和生態(tài)系統(tǒng)模式可參考有關(guān)文獻(xiàn)二、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838—88依據(jù)水域功能分類,即依據(jù)地面水水域使用目的和保護(hù)目標(biāo)將其劃分為五類：1)I類主要適用于源頭水、國(guó)家自然保護(hù)區(qū)；2)II類主要適用于集中式生活飲用水水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)、珍貴魚類保護(hù)區(qū)、魚蝦產(chǎn)卵場(chǎng)等；3)III類主要適用集中式生活飲用水水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)、一般魚類保護(hù)區(qū)及游泳區(qū)；4)IV類主要適用一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)；5)V類主要適用農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一班景觀要求水域。同一水域兼有多類功能的，依最高功能劃分類別，有季節(jié)性功能的，可分季劃分類別。2.3水環(huán)境容量水環(huán)境容量的定義是：在滿足水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)推的條件下，水體所能接納的最大允許污染物負(fù)荷量，又稱水體納污能力。水環(huán)境容量，用污染物濃度乘水量表示，也可用污染物總量表示,如kg/d。

水環(huán)境容量一般包括兩部分：差值容量與同化容量。水體稀釋作用屬差值容量；生化作用的去污容量稱同化容量。2.4污水處理基本方法與系統(tǒng)一、污水處理方法按原理分類

1.物理處理法：沉淀法、篩濾法、上浮法、氣浮法、過濾法、和反滲透法；

2.化學(xué)處理法：中和、混凝、電解、氧化還原、汽提、萃取、吸附、離子交換、和電滲析等；

3.生物化學(xué)處理法：好氧氧化法、厭氧還原法。二、污水處理方法按處理手段分類1.分離處理：（1）離子分離：離子交換、離子吸附、離子浮選、電解沉積、電滲析；（2）分子分離：吹脫、汽提、萃取、吸附、浮選、結(jié)晶、蒸發(fā)；（3）膠體分