水資源的利用和保護(hù).ppt

第五章 水資源的利用和保護(hù),生物科學(xué)與工程學(xué)院,目 錄,第一節(jié) 自然界的水,第二節(jié) 水資源及其利用情況,第三節(jié) 水質(zhì)指標(biāo)與水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),第四節(jié) 水體的污染與自凈,第五節(jié) 水資源的利用和保護(hù),第五章 水資源及其利用和保護(hù),目的和要求 了解我國水資源利用的情況和存在的問題；掌握水體和水體污染的有關(guān)概念和表征水體污染的主要指標(biāo)，了解水資源利用保護(hù)措施。,重點(diǎn)和難點(diǎn) 我國水資源的特點(diǎn)和存在的主要問題；水和水體的概念；水體污染源；主要水質(zhì)指標(biāo)；水體的富營養(yǎng)化。 教學(xué)形式和方法 講述為主,學(xué)時(shí)安排 4,第一節(jié) 自然界的水,一、 水圈和水資源： 1.水圈地球表面不連續(xù)的水殼。 2.水資源(狹義)僅指地球表層中可供人類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、土壤和含水層的淡水 (P145) 。,二、地球上水的分布,全球總貯水量是14億km3。 其中海水占97.4%、陸地水占2.6% 。,人類可利用的僅0.6%不足1%,缺水的地球,三、水的循環(huán) P145,1.水的自然循環(huán),90%,10%,11.3萬km3,7.2萬km3,1.4萬km3 ， 可用9000 km3,45.3萬km3,水雖可再生，但仍很有限。,2.水的社會循環(huán),抽 提,處 理,河流、湖泊,生產(chǎn)、生活,見下圖,第二節(jié) 水資源及其利用情況,一、世界水資源及其利用情況,1.世界水資源的分布 極不均衡,2.世界水資源的利用情況:,直接利用生產(chǎn)、生活用水 間接利用取用水發(fā)電，發(fā)展水運(yùn)、水產(chǎn)和水上游樂，維持生態(tài)平衡等,P148 表11-4,表1 世界淡水資源與利用情況,本表摘自世界資源報(bào)告（1990-1991）,（1）水資源時(shí)空分布不均衡。 （2）城市與工業(yè)區(qū)集中發(fā)展。 （3）水體污染嚴(yán)重。 （4）用水浪費(fèi)和盲目開采 造成水資源不足。,-自然因素,-人為因素,3.世界水危機(jī)的原因,全球水資源的短缺,1、我國水資源的基本特點(diǎn)（4個(gè)） 2、水資源利用中存在的問題（3個(gè)）,二、我國水資源及其利用情況 （重點(diǎn)）,（1） 水資源總量大，人均、畝均水量少。,數(shù)據(jù)說明：（每年水資源） 總量約為25255億立方米，其中地表水資源量為24242億立方米，占世界第六位；人均有量僅為2260立方米，居世界128位，僅為世界平均水平的1/4,每畝地占有地表水1755平方米。為世界平均水平的1/2。,1、我國水資源的基本特點(diǎn) P163,聯(lián)合國已將我國列為全球13個(gè)最缺水的國家之一。,（2）水資源時(shí)空分布不均勻,空間-“東南豐水，西北缺水”,時(shí)間上分布不均,年內(nèi)季節(jié)分配不均。 年際變化很大（豐水年、平水年、枯水年）。,聯(lián)合國已將我國列為全球13個(gè)最缺水的國家之一。,（3）我國的水資源供需矛盾日益尖銳,農(nóng)業(yè)缺水,城市缺水,生態(tài)缺水,全國668個(gè)城市中有400多個(gè)供水不足。,（4）部分河流含沙量大,我國平均每年被河流帶走的泥沙約35億噸，年平均輸沙量大于1000萬噸的河流有115條，其中黃河為最嚴(yán)重年平均輸沙量為16億噸，河床平均每年升高10cm。居世界之冠，是有名的“地上河”“懸河”。,含沙量大-河道淤塞；河床坡降低；加重水的污染。,（1）水體污染嚴(yán)重破壞了水資源。go （2）用水浪費(fèi)造成水資源不足 。 （3）地下水開采過量。,2、我國水資源利用中存在的問題,a) 大量的未經(jīng)處理的工業(yè)和生活廢水的排放，污 染了江河水庫的水質(zhì)。 b) 城市地表水污染嚴(yán)重，居民飲用水存在隱患。 c)地下水污染日趨嚴(yán)重。,水體-水體包括水和水中懸浮物、溶解物、底泥、水生生物等完整的生態(tài)系統(tǒng)。,（1）水體污染嚴(yán)重破壞了水資源,區(qū)分水與水體 P152,a）生活用水：供水管道因老化跑、滴、漏嚴(yán)重。 b）工業(yè)用水浪費(fèi)：水的重復(fù)利用率僅為30-40%，發(fā)達(dá)國家為7585%。工業(yè)耗水量每萬元產(chǎn)值耗水為225m3、發(fā)達(dá)國家僅為100m3。 c）農(nóng)業(yè)用水量大：灌溉方式落后，大水漫灌利用率僅為45%、而先進(jìn)國家為70-80%。,(2) 用水浪費(fèi)造成水資源不足,無節(jié)制地開采地下水，引起地面沉降、塌陷、海水入侵等環(huán)境地質(zhì)問題。并形成地下水下降漏斗，尤以華北地區(qū)為重。,比如：河北的地表水的徑流量已由69m3億下降到30億m3，地下水每年下降1-2米，每年有5%的井抽不上水，40%的井只能抽少量水。,（3）地下水開采過量,1926年,1955年,1977年,9m,北京城區(qū)地面沉降最大達(dá)0.6米；天津達(dá)2.6米。上海年均沉降60毫米。 沿海城市海水入侵。,第三節(jié) 水質(zhì)指標(biāo)和 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),1、水質(zhì)即水的品質(zhì)。 指水與其中所含雜質(zhì)共同表現(xiàn)出來的物理、化學(xué)、生物學(xué)的綜合特性。,一、水 質(zhì),二、水質(zhì)指標(biāo) 表征水質(zhì)污染的指標(biāo),1、物理指標(biāo),2、化學(xué)指標(biāo),3、生物指標(biāo),（1）臭味,霉臭味，H2S臭雞蛋味，氯氣味、藥房氣味等。,（2）水溫,水溫變化不應(yīng)超過2 ，水溫升高，表現(xiàn)出現(xiàn)新污染物。,1、物理指標(biāo),（3）渾濁度,我國規(guī)定飲用水的渾濁度不得超過5度。,（1）pH值： pH= lg c(H+) pH=6.58.5（天然清純水）； pH 5.6（酸雨）,（2）溶解氧（DO）： 指溶解于水中氧分子的量。單位：毫克/升。 DO愈高，水體自凈能力較強(qiáng)。,（3）化學(xué)需氧量（COD）：P153 用化學(xué)氧化劑氧化水中有機(jī)污染物所需量 換算成氧的量。 表示： CODMn CODCr 特點(diǎn)：簡便、迅速，但不能反映有機(jī)物 的實(shí)際降解情況。,2、化學(xué)指標(biāo),（4）生物化學(xué)需氧量（BOD）： P153 指在有氧條件下，20，微生物分解水中有機(jī)物 質(zhì)的生化過程中所需溶解氧的量。 單位：毫克/升。 BOD越高，水體受有機(jī)物質(zhì)污染越嚴(yán)重。 常用表示方法BOD5、BOD7 即微生物5、7天能分解有機(jī)污物70%， 一般需20天才能完成氧化過程。,2、化學(xué)指標(biāo)（續(xù)）,有機(jī)物經(jīng)生物氧化分解的兩個(gè)階段： 第一階段(碳化階段)： RCH(NH2)COOH + O2 = RCOOH + CO2 + NH3 第二階段(硝化階段)： 2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O 2HNO2 + O2 = 2HNO3,BOD,（5）總氮： 指水中各種狀態(tài)的有機(jī)氮和無機(jī)氮的總量， 主要反映水體污染及富營養(yǎng)化的程度。 若測得氨氮(NH4+)含量高而另二者低，則剛污染未自凈； 若測得亞硝酸鹽氮(NO2-)含量高，則氧化過程正進(jìn)行； 若測得硝酸鹽氮(NO3-)含量高，則雖受污染但已氧化自凈。,2、化學(xué)指標(biāo)（續(xù)）,（1）細(xì)菌總數(shù),每毫升水中細(xì)菌的總數(shù)。 大部分無害，小部分有害如霍亂菌、傷寒菌等,3、生物指標(biāo),（2）大腸菌群,水中大腸菌的多少。 表示水體受糞便污染程度和作為飲用水安全的指標(biāo)。,三、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),見P347附表17、18、20）,我國水環(huán)境污染的主要特征是有機(jī)物污染。 表現(xiàn)在COD、BOD值超標(biāo)；DO偏低。,部分水體特別是湖泊受營養(yǎng)物N、P影響而出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象；少數(shù)地區(qū)還存在重金屬污染和難降解有機(jī)污染物污染。(河北情況),7 年河北省地下水水質(zhì)情況,第四節(jié) 水體污染與自凈,一、水體污染,二、水體污染源（重點(diǎn)）,三、水體污染物（了解）,四、水體自凈,1、水體：（P152 含義有二）,一、水體污染：（概念）,2、水體污染：指水、底質(zhì)（底泥）和水生生物的污染。實(shí)際是指排入水體的污染物的數(shù)量超過了該物質(zhì)在水體中的本底含量和水體的自凈能力，造成水質(zhì)惡化，從而破壞了水體的正常功能。,二、水體污染源,1、水體污染源： 通常指產(chǎn)生污染物的場所、設(shè)備、裝置等。,2、水體污染源分類：,按污染物來源劃分：,自然污染源-地質(zhì)背景等造成的。,人為污染源-由人類活動造成。,人為污染源,工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活、交通等。,有機(jī)、無機(jī)、熱、放射性、病原體等。,點(diǎn)源 (工業(yè)等 ) 面源(農(nóng)業(yè)、地表徑流 ),按人為活動方式分,按污染物性質(zhì)分,按空間分布方式分,3、幾種水體污染源及特點(diǎn)：（重點(diǎn)）,（1）工業(yè)污染源 -工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的廢水（主要指冷卻水）、廢液、污水等。,特點(diǎn)：量大、面廣、成分復(fù)雜、毒性大，不易凈化、難處理，危害性大。,pH=213， BOD高達(dá)2005000mg/L COD高達(dá)4010000mg/L,To be continued,表2 主要工業(yè)污染源所排放的污染物,表2 主要工業(yè)污染源所排放的污染物（續(xù)）,（2）生活污染源 -人類消費(fèi)活動產(chǎn)生的污水。,To be continued,特點(diǎn)：,雜質(zhì)多，但總量比例較低0.1-1%，多無毒； 含N、P、S較高； 含有大量微生物（細(xì)菌、病毒）； 用水量有季節(jié)變化規(guī)律。 BOD 為100-700 mg/L ；pH=7.2-7.8,(3) 農(nóng)業(yè)污染源 -指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而產(chǎn)生的水污染源。,突出表現(xiàn)在：一是含較高的化肥、農(nóng)藥造成水體面源污染；二是有機(jī)質(zhì)、植物營養(yǎng)物及病原微生物含量高。,農(nóng)業(yè)污染源,農(nóng)業(yè)灌溉用水,牧場、養(yǎng)殖業(yè)的有機(jī)廢水,特點(diǎn)：面廣、分散、難于收集、難于治理。,(4) 地表徑流污染源 -指降水淋洗和沖刷地表各種污染物而形成的一種面源污染。,特點(diǎn)：面源污染，難控制，不容忽視。,美國環(huán)境科學(xué)已將其列為典型問題的第一項(xiàng)。,(5) 地下水污染源,特點(diǎn)：污染來源廣泛；難于治理； 危害嚴(yán)重。,地下水污染源,地下管道的污水滲漏,滲 井化糞池等排污,地下水污染是今后主要研究領(lǐng)域之一。,污水灌溉,途徑,污水池滲漏,廢物堆淋洗,污水入侵,海水入侵,三、水體污染物 (了解),(一)污染物的分類,(二) 主要污染物及危害：,（1）美國環(huán)保局的分類方法：,（2）我國著作中的分類方法：,美國環(huán)保局分類方法：,耗氧污染物 致病污染物 合成有機(jī)化合物 植物營養(yǎng)物,無機(jī)合成及礦物性物質(zhì) 沉淀物 放射性污染物 熱污染,表3 水體中污染物的種類（中國）,1、 需氧污染物（P154 ）,（1）定義：指工業(yè)污水、生活用水中的蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素、碳水化合物等分解過程中需要消耗大量氧的有機(jī)質(zhì)。,C6H12O6 + 6O26CO2+6 H2O 我國水體污染的主要特征是有機(jī)污染。,（2）對水體的影響：,使BOD增加，溶解氧（DO）減少。,(二)主要污染物及危害：,2、植物營養(yǎng)物（P157） ,（1）定義：指N、P、K、S及其化合物。,（2）來源：,天然富營養(yǎng)化,人為富營養(yǎng)化,工業(yè)廢水 生活污水 化肥使用,（3）危害： 使水體產(chǎn)生富營養(yǎng)化現(xiàn)象，出現(xiàn)赤潮或水華。,見圖片,名詞解釋：,富營養(yǎng)化現(xiàn)象-是水體衰老的表現(xiàn)。水體中植物營養(yǎng)物含量的增加將導(dǎo)致水生生物，主要是各種藻類過度繁殖，造成水中DO急劇變化，使水體缺氧引起魚蝦死亡的現(xiàn)象。,赤 潮-因海洋中浮游生物暴發(fā)性急劇繁殖，而造成海水顏色異常的有害生態(tài)現(xiàn)象。 因浮游生物種類不同而呈各種顏色如：紅色、褐色、綠色、藍(lán)色等。,我國近海污染狀況： 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 2007年82次，累計(jì)赤潮面積11610 km2，其中有毒赤潮面積1906 km2。全年造成經(jīng)濟(jì)損失600萬元。,3、病原微生物,指致病菌、病蟲卵和病毒。,特點(diǎn)： 數(shù)量大；分布廣；存活時(shí)間長；繁殖速度快；易產(chǎn)生抗藥性，很難消滅。,4、重金屬: 指汞、鉛、 砷、鎘等。,特點(diǎn)： 具有 “生物放大” 作用，可在器官中蓄積，造成慢性危害。,5、酸、堿、鹽污染 6、地下水硬度升高 7、有毒物質(zhì)污染 8、油污染 9、放射性污染 10、熱污染 11、惡臭,其 他 污 染 物（P159-162）,四、水體自凈 （了解）,1、含義：受污染的水體，由于物理、化學(xué)、生物等方面的作用，使污染物濃度逐漸降低，經(jīng)過一段時(shí)間后，恢復(fù)到受污染前的狀態(tài)。,2、水體自凈機(jī)理： 物理自凈：指污染物的稀釋、擴(kuò)散、沉淀等 化學(xué)自凈：指污染物經(jīng)氧化、還原、吸附等 生物自凈：微生物的分解。,DO值,水 體 自 凈 過 程,開源、節(jié)流、治污、管理,第五節(jié) 水資源的開發(fā)與利用,一、合理利用并積極開發(fā)水資源。 -“開源”、節(jié)流” 1、提高水的利用效率，開辟第二水源; 2、調(diào)節(jié)水源流量，增加可靠供水；GO 3、發(fā)展節(jié)水工藝、加強(qiáng)管理、杜絕浪費(fèi)。,二、切實(shí)預(yù)防并努力治理水污染。 -“以防為主，防治結(jié)合” 三、制定與執(zhí)行防治水污染的法規(guī)。,復(fù)習(xí)思考題：,1、解釋下列名詞： A.水體 B.水體污染 C.化學(xué)需氧量（COD） D.生物化學(xué)需氧量（BOD） E. DO 2、試分析我國水資源的特點(diǎn)和利用中存在的問題。 3、水體的主要污染源和污染物有哪些？ 4、表征水體污染的主要水質(zhì)指標(biāo)有哪些？ 5、什么是水體的富營養(yǎng)化現(xiàn)象？ 6、什么是赤潮？產(chǎn)生赤潮的原因是什么？ 7、試述如何合理利用和保護(hù)水資源。,開源,水利工程措施（時(shí)間、空間上的調(diào)節(jié)）,其它措施（雨水、海水淡化、再生水利用）,中國的南水北調(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),發(fā)展節(jié)水灌溉,改進(jìn)地面灌溉方式,河南人民勝利渠,浙江防滲渠,浙江余姚茶園噴灌,電動時(shí)針式噴灌機(jī),滴 灌,發(fā)展噴灌、滴灌,治污,開源節(jié)流、治污為本,綜合管理,核心：提高用水效率,“防” “治” “管”三者結(jié)合,源頭控制,1工業(yè)廢水 改革生產(chǎn)工藝、實(shí)現(xiàn)綜合利用 清潔生產(chǎn) 單位產(chǎn)品耗水量 （國外先進(jìn)水平國內(nèi)平均水平） 鋼鐵行業(yè)： 35m3/t 70100m3 /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),減少污染因子的產(chǎn)生量,2生活污水 合理進(jìn)行人口密度及分布規(guī)劃 公眾教育 推行使用節(jié)水用具，提高節(jié)水意識。