第二章环境污染 第一节水污染 水污染可定义为:大量污染物质排入水体,其含量超过了水体 的本底含量和自净能力,造成水质恶化,从而破坏了水体的正常功 能,称为水污染。 为了研究水体被污染的情况,必须先了解未受污染水体的水质状 况,以及天然水体所具有的自净能力 、天然水的物质组成和水体的自净作用 水是指海洋、河流、湖泊、沼泽、水库、冰川、地下水等地表与 地下贮水体的总称。水体包括水和水中各种物质、水生生物及底质。 从自然地理的角度看,水体是指地表水覆盖的自然综合体。 水体可分为海洋水体和陆地水体,陆地水体又可分为地表水体和地 下水体。本章研究的主要是陆地水体,而且是与人类生活密切相关 的河流、湖泊、水库和地下水
第二章 环境污染 第一节 水污染 水污染可定义为:大量污染物质排入水体,其含量超过了水体 的本底含量和自净能力,造成水质恶化,从而破坏了水体的正常功 能,称为水污染。 为了研究水体被污染的情况,必须先了解未受污染水体的水质状 况,以及天然水体所具有的自净能力。 一、天然水的物质组成和水体的自净作用 水是指海洋、河流、湖泊、沼泽、水库、冰川、地下水等地表与 地下贮水体的总称。水体包括水和水中各种物质、水生生物及底质。 从自然地理的角度看,水体是指地表水覆盖的自然综合体。 水体可分为海洋水体和陆地水体,陆地水体又可分为地表水体和地 下水体。本章研究的主要是陆地水体,而且是与人类生活密切相关 的河流、湖泊、水库和地下水
(一)天然水的物质组成 在自然界,不存在化学概念上的纯水。天然水是在特定的自然 条件下形成的、含有许多溶解性物质和非溶解性物质、组成成分极 其复杂的综合体。这些物质可以是固态的、液态的或者是气态的, 它们大多以分子态、离子态或胶体微粒态存在于水中。 天然水中含有地壳中的大部分元素,但其含量变化范围很大。 水中溶解性固体主要有C1-、S42-、HCO3-、CO32-、Na+、K+、 Ca2+、Mg2+地质条件限制,其优势离子变化很大 天然水中除含有八种主要离子外,还含有一些微量元素。就天然水 而 般系指含量小于10ng/L的元素。主要有Br、I、Cu、Co、 Ni、F、Fe等。 溶解于天然水中的气体主要是0,和CO2,还有少量的N2、H2S和 溶解性气体能够影响水生生物的生存和繁殖以及水中物质的溶 解、化合等化学和生化行为
(一)天然水的物质组成 在自然界,不存在化学概念上的纯水。天然水是在特定的自然 条件下形成的、含有许多溶解性物质和非溶解性物质、组成成分极 其复杂的综合体。这些物质可以是固态的、液态的或者是气态的, 它们大多以分子态、离子态或胶体微粒态存在于水中。 天然水中含有地壳中的大部分元素,但其含量变化范围很大。 水中溶解性固体主要有Cl-、SO4 2-、HCO3 -、CO3 2-、Na+ 、K+ 、 Ca2+ 、Mg2+ 地质条件限制,其优势离子变化很大。 天然水中除含有八种主要离子外,还含有一些微量元素。就天然水 而言,一般系指含量小于10mg/L的元素。主要有Br、I、Cu、Co、 Ni、F、Fe等。 溶解于天然水中的气体主要是O2和CO2,还有少量的N2、H2 S和 CH4。溶解性气体能够影响水生生物的生存和繁殖以及水中物质的溶 解、化合等化学和生化行为
天然水的物质组成决定于它的形成环境,也就是说一方面决定于与 水接触的物质的成分和溶解度;另一方面决定于这一作用进行的条 件,即化学及物理化学作用,包括溶解-沉淀,氧化-还原,水相 气相间离子平衡,固-液两相之间离子交换,有机物的矿质化,生 物化学作用等。通过上述各种作用,使天然水富集或析出各种离子 和分子 天然水物质组成的过程在大气圈中就开始了,但改变其组成的最主 要过程是降落到地表之后开始的 影响天然水组成的因素可以分为直接和间接两种。直接因素主要有 岩石、土壤和生物有机体,这些因素可使水增加或减少某些离子和 分子。例如,流经石灰岩地区的天然水中富含Ca2和HCO2;当水透 过土壤时溶解氧的含量减少,而CO的含量增多;生物排泄物和残体 增加了水中的某些组分含量,生物呼吸作用影响着水中气体的含量
天然水的物质组成决定于它的形成环境,也就是说一方面决定于与 水接触的物质的成分和溶解度;另一方面决定于这一作用进行的条 件,即化学及物理化学作用,包括溶解-沉淀,氧化-还原,水相- 气相间离子平衡,固-液两相之间离子交换,有机物的矿质化,生 物化学作用等。通过上述各种作用,使天然水富集或析出各种离子 和分子。 天然水物质组成的过程在大气圈中就开始了,但改变其组成的最主 要过程是降落到地表之后开始的。 影响天然水组成的因素可以分为直接和间接两种。直接因素主要有 岩石、土壤和生物有机体,这些因素可使水增加或减少某些离子和 分子。例如,流经石灰岩地区的天然水中富含Ca2+和HCO3 -;当水透 过土壤时溶解氧的含量减少,而CO2的含量增多;生物排泄物和残体 增加了水中的某些组分含量,生物呼吸作用影响着水中气体的含量
影响天然水组成的间接因素主要有气候和水文特征。气候是一切水 化学作用进行的背景,同时对地表水和地下水化学组成的地理分异 起着总控制作用。 河流、湖泊、海水、地下水的水文动态补给及交替条件的不同,使 水的组成有很大差异。例如,河水流速快,与河床接触时间短,河 水中离子含量一般较低;地下水流速缓慢,与周围岩石接触时间长 ,水中溶解物的含量比地表水高,但气体组成相对减少;而湖水的 化学组成比河水与地下水更为复杂。 (二)天然水体的自净作用 各类天然水都有一定的自净能力。污染物质进入天然水体后,通过 系列物理、化学和生物因素的共同作用,使水中污染物质的浓度 降低,这种现象称为水体的自净。但是在一定的时间和空间范围内 如果污染物质大量排入天然水体并超过了水体的自净能力,就会 造成水体污染
影响天然水组成的间接因素主要有气候和水文特征。气候是一切水 化学作用进行的背景,同时对地表水和地下水化学组成的地理分异 起着总控制作用。 河流、湖泊、海水、地下水的水文动态补给及交替条件的不同,使 水的组成有很大差异。例如,河水流速快,与河床接触时间短,河 水中离子含量一般较低;地下水流速缓慢,与周围岩石接触时间长 ,水中溶解物的含量比地表水高,但气体组成相对减少;而湖水的 化学组成比河水与地下水更为复杂。 (二)天然水体的自净作用 各类天然水都有一定的自净能力。污染物质进入天然水体后,通过 一系列物理、化学和生物因素的共同作用,使水中污染物质的浓度 降低,这种现象称为水体的自净。但是在一定的时间和空间范围内 ,如果污染物质大量排入天然水体并超过了水体的自净能力,就会 造成水体污染
水体的自净作用按其净化机制可分为三类: 1)物理净化:天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发等作用,使 污染物质的浓度降低 (2)化学净化:天然水体的氧化还原、酸碱反应、分解、凝聚等 作用,使污染物质的存在形态发生变化和浓度降低 (3)生物净化:天然水体中的生物活动过程,使污染物质的浓度 降低。特别重要的是水中微生物对有机物的氧化分解作用
水体的自净作用按其净化机制可分为三类: (1)物理净化:天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发等作用,使 污染物质的浓度降低。 (2)化学净化:天然水体的氧化还原、酸碱反应、分解、凝聚等 作用,使污染物质的存在形态发生变化和浓度降低。 (3)生物净化:天然水体中的生物活动过程,使污染物质的浓度 降低。特别重要的是水中微生物对有机物的氧化分解作用
水体的自净作用按其发生场所可分为四类: (1)水中的自净作用:污染物质在天然水中的稀释、扩散、氧化 还原或生物化学分解等 (2)水与大气间的自净作用:天然水中某些有害气体的挥发释放 和氧气溶入等 (3)水与底质间的自净作用:天然水中悬浮物质的沉淀和污染物 被底质吸附等 (4)底质中的自净作用:底质中微生物的作用使底质中有机污染 物发生分解等 天然水体的自净作用包含着十分广泛的内容,它们同时存在、同时 发生并相互影响
水体的自净作用按其发生场所可分为四类: (1)水中的自净作用:污染物质在天然水中的稀释、扩散、氧化 、还原或生物化学分解等。 (2)水与大气间的自净作用:天然水中某些有害气体的挥发释放 和氧气溶入等。 (3)水与底质间的自净作用:天然水中悬浮物质的沉淀和污染物 被底质吸附等。 (4)底质中的自净作用:底质中微生物的作用使底质中有机污染 物发生分解等。 天然水体的自净作用包含着十分广泛的内容,它们同时存在、同时 发生并相互影响
、水污染 (一)污水的水质指标 水质指标涉及到物理、化学、生物等各个领域。为了反映水体被污 染的程度,通常用悬浮物(SS)、有机物(BOD、COD、T0C等) 酸碱度(pH)、细菌和有毒物质等指标来表示 (1)悬浮物是污水中呈固体状的不溶性物质,它是水体污染的基 本指标之一。悬浮物降低水的透明度,降低生活和工业用水的质量 ,影响水生生物的生长 (2)废水中有机物浓度也是一个重要的水质指标。但由于有机物 的组成比较复杂,要分别测定各种有机物的含量十分困难,通常采 用生物化学需氧量、化学需氧量和总有机碳等三个指标来表示有机 物的浓度。 生物化学需氧量,简称生化需氧量,用BOD表示( Biochemical 0 xygen Demand)。指水中的有机污染物经微生物分解所需的氧气 量。BOD越高,表示水中需氧有机物质越多。 有机污染物的生物化学氧化作用分两个阶段进行:第一阶段,主要 是有机物被转化为无机物CO2和NH等;第二阶段,主要是NH3被转化 为HNO2和HNO3
二、水污染 (一)污水的水质指标 水质指标涉及到物理、化学、生物等各个领域。为了反映水体被污 染的程度,通常用悬浮物(SS)、有机物(BOD、COD、TOC等)、 酸碱度(pH)、细菌和有毒物质等指标来表示。 (1)悬浮物是污水中呈固体状的不溶性物质,它是水体污染的基 本指标之一。悬浮物降低水的透明度,降低生活和工业用水的质量 ,影响水生生物的生长。 (2)废水中有机物浓度也是一个重要的水质指标。但由于有机物 的组成比较复杂,要分别测定各种有机物的含量十分困难,通常采 用生物化学需氧量、化学需氧量和总有机碳等三个指标来表示有机 物的浓度。 生物化学需氧量,简称生化需氧量,用BOD表示(Biochemical Oxygen Demand)。指水中的有机污染物经微生物分解所需的氧气 量。BOD越高,表示水中需氧有机物质越多。 有机污染物的生物化学氧化作用分两个阶段进行:第一阶段,主要 是有机物被转化为无机物CO2和NH3等;第二阶段,主要是NH3被转化 为HNO2和HNO3
生化反应如下: RCH (NH)C00H-+0.-RCOOH-+C0+NH 2NH23+302→2HNO2+2H202HNO2+02→2HNO3 废水的生化需氧量通常指第一阶段有机物生化作用所需的氧量。因 为微生物活动与温度密切相关,因此测定BOD时一般以20℃作为标 准温度。在此温度条件下,一般生活污水中的有机物,需要20天左 右才能基本上完成第一阶段的氧化分解过程。这不利于实际测定工 作。所以目前国内外都以5天作为测定BOD的标准时间,简称5日生 化需氧量,用BOD表示。其理论根据是一般有机物的5日生化需氧量 ,约占第一阶段生化需氧量的70%,基本反映了水中有机污染物的 实际情况。 化学需氧量,用COD表示( Chemical0 xygen Demand)。指化学氧 化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量。COD越高,表示有机物 质越多。目前常用的氧化剂主要是重铬酸钾(K2CrO2)或高锰酸钾 (KMnO,)
生化反应如下: RCH(NH2)COOH+O2→RCOOH+CO2+NH3 2NH3+3O2→2HNO2+2H2 O 2HNO2+O2→2HNO3 废水的生化需氧量通常指第一阶段有机物生化作用所需的氧量。因 为微生物活动与温度密切相关,因此测定BOD时一般以20℃作为标 准温度。在此温度条件下,一般生活污水中的有机物,需要20天左 右才能基本上完成第一阶段的氧化分解过程。这不利于实际测定工 作。所以目前国内外都以5天作为测定BOD的标准时间,简称5日生 化需氧量,用BOD5表示。其理论根据是一般有机物的5日生化需氧量 ,约占第一阶段生化需氧量的70%,基本反映了水中有机污染物的 实际情况。 化学需氧量,用COD表示(Chemical Oxygen Demand)。指化学氧 化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量。 COD越高,表示有机物 质越多。目前常用的氧化剂主要是重铬酸钾(K2 Cr2 O7)或高锰酸钾 (KMnO4)
BOD在一般情况下能较确切地反映水污染情况,但它受到时间(时 间长)和废水性质(毒性强)的限制;COD的测定不受废水条件的 限制,并能在2—3小时内完成,但它不能反映出微生物所能氧化的 有机物量。因此,在研究有杋物污染时,可根据实际情况而确定采 用BOD还是COD。 为了解决BOD、COD测定指标的不足,目前很多国家的科学工作者正 在研究各种水质的总有机碳( Total organic Carbon,简称TOC) 和总需氧量( Total0 xygen Demand,简称TO)与BOD和COD之间的 关系,以实现自动快速测定目的。 (3)p值。污水的pH值对污染物的迁移转化、污水处理厂的污水 处理、水中生物的生长繁殖等均有很大的影响,因此成为重要的污 水指标之
BOD在一般情况下能较确切地反映水污染情况,但它受到时间(时 间长)和废水性质(毒性强)的限制;COD的测定不受废水条件的 限制,并能在2—3小时内完成,但它不能反映出微生物所能氧化的 有机物量。因此,在研究有机物污染时,可根据实际情况而确定采 用BOD还是COD。 为了解决BOD、COD测定指标的不足,目前很多国家的科学工作者正 在研究各种水质的总有机碳(Total Organic Carbon,简称TOC) 和总需氧量(Total Oxygen Demand,简称TOD)与BOD和COD之间的 关系,以实现自动快速测定目的。 (3)pH值。污水的pH值对污染物的迁移转化、污水处理厂的污水 处理、水中生物的生长繁殖等均有很大的影响,因此成为重要的污 水指标之一
(4)细菌。根据外部形态可将细菌分为:球茵,杄菌、螺旋菌 按摄取营养的方式可分为自养细菌,异养细菌。按温度因素可分为 低温细菌、中温细菌、高温细菌。按氧因素可分为好氧细菌、厌氧 细菌、兼性细菌 污水中大部分细菌寄生在死亡机体上,这些细菌是无害的;另一部 分细菌,如霍乱、伤寒、痢疾菌等则寄生在活的有机体上,对人 畜是有害的。衡量水体是否被细菌污染可用两种指标表示,一是1 毫升水中细菌的总数;二是大肠菌的数量。大肠菌是在流行病学上 评价潜在危险性的重要因素。许多国家规定,饮用水中不得检岀大 肠菌 (5)有毒物质。各个国家都根据实际情况制定出地面水中有毒物 质的最高容许浓度的标准。有毒物质包括无机有毒物(主要指重金 属)和有机有毒物(主要指酚类化合物、农药)。 除以上5种表示水体污染的指标外,还有温度、颜色、放射性物质 浓度等,也是反映水体污染的指标
(4)细菌。根据外部形态可将细菌分为:球茵,杆菌、螺旋菌。 按摄取营养的方式可分为自养细菌,异养细菌。按温度因素可分为 低温细菌、中温细菌、高温细菌。按氧因素可分为好氧细菌、厌氧 细菌、兼性细菌。 污水中大部分细菌寄生在死亡机体上,这些细菌是无害的;另一部 分细菌,如霍乱、伤寒、痢疾菌等则寄生在活的有机体上,对人、 畜是有害的。衡量水体是否被细菌污染可用两种指标表示,一是1 毫升水中细菌的总数;二是大肠菌的数量。大肠菌是在流行病学上 评价潜在危险性的重要因素。许多国家规定,饮用水中不得检出大 肠菌。 (5)有毒物质。各个国家都根据实际情况制定出地面水中有毒物 质的最高容许浓度的标准。有毒物质包括无机有毒物(主要指重金 属)和有机有毒物(主要指酚类化合物、农药)。 除以上5种表示水体污染的指标外,还有温度、颜色、放射性物质 浓度等,也是反映水体污染的指标