第七講-水體自凈.ppt

第二章水體污染與水體自凈 2 1水體及水體環(huán)境條件2 1 1水體概念2 1 1 1水體 水環(huán)境 的概念 具有二種含義 一般指海洋 河流 湖泊 水庫 沼澤及地下水等貯水體 載體 的總稱 從環(huán)境學概念 水體不僅包括水 H2O 還包括水中懸浮物 溶解物質(zhì) 底泥及水生生物等 故稱水體是一完整的生態(tài)系統(tǒng) 或稱為是一個完整的自然綜合體 天然水的特點 天然水是成份十分復雜的溶液 含有三大類物質(zhì) 懸浮性物質(zhì) 10 7 10 3m um mm 1 無機懸浮物質(zhì) 主要來自地表 由于降雨徑流的沖刷與搬運帶入水體中 為非溶性礦物微粒 2 有機懸浮物質(zhì) 指水中浮游生物 包括浮游植物和浮游動物 及微生物 指水中細菌 真菌等 懸浮性物質(zhì) 透光性 光合作用 水中溶解氧 2 膠體物質(zhì) d 10 9 10 7m um nm 1 無機膠體 硅酸鹽 水合氧化物 氧化鐵 氧化鋁等 粘粒礦物 蒙脫土 伊利土等 2 有機膠體 有機腐殖質(zhì) 主要由C H O組成 達98 5 及少量的N P K Ca等3 有機無機復合膠體 3 溶解性物質(zhì) d 10 9m 1 無機物類 系指八大離子 八大離子含量可達溶解固體總量的95 2 氣體 主要指O2 CO2 N2 H2S NH4其中 O2 CO2對水體的質(zhì)量及水生生物的生長影響很大 天然水體中的溶解氧 以DO DissolveOxgyen 表示 DO的來源 空氣中氧氣的溶解 水生植物光合作用產(chǎn)生的氧氣 DO的消耗 水體中有機物降解過程中的耗氧 水中水生生物呼吸作用過程中的耗氧 以上二個方面的綜合作用確定了水中DO的實際含量 一般DO介于1 14mg L之間 水中DO濃度達到最大值時稱作飽和溶解氧濃度 以O(shè)s表示 可與溫度建立經(jīng)驗關(guān)系 mg L 式中 T為溫度 天然水體中DO對水環(huán)境的影響 DO是水生生物生活的必要條件 如魚類要求DO 5mg L 若DO 1mg L 則會造成魚類的死亡 如水體缺少DO 則水中厭氣性細菌會繁殖并活躍起來 會使有機物發(fā)生腐敗分解 同時產(chǎn)生甲烷 CH4 硫化氫 H2S 等惡臭氣體 并使水體發(fā)臭變黑 水體中DO含量較多的情況下 DO可促使好氧性細菌對有機污染物的降解 可見 水體中DO含量是反映水體水質(zhì)好壞的一個重要參數(shù) 地表水環(huán)境質(zhì)量標準規(guī)定 I類水 7 5mg L II類水 6mg L III類水 5mg L IV類水 3mg L V類水 2mg L 天然水體中的二氧化碳CO2 水體中CO2的來源 有機物分解時產(chǎn)生的CO2 水生生物的呼吸作用而釋放出來的CO2 來自大氣中CO2在水中的溶解 特殊的地質(zhì)條件使水體中CO2含量增加 水體中CO2的影響 是水生植物光合作用不可缺少的原料 水體中CO2過多 會造成對水生生物的麻醉作用和毒害作用 水中CO2又稱為侵蝕性CO2 會對水下混凝土及金屬產(chǎn)生腐蝕 水體中水生生物的特征 由于水生生物的空間分布和生活方式不同 一般可以將水生生物分為以下幾個的生態(tài)類群 1水微生物 Micro Organism 水中微型生物的總稱 主要指水中的細菌 真菌 霉菌和酵母菌 等 其結(jié)構(gòu)簡單 形體微小 以微米計 但繁殖快分布廣 對水質(zhì)有極大的影響 2浮游生物 Plankton 指在整個水層中能浮游生活的植物和動物的統(tǒng)稱 它們的個體都比較小 一般無運動能力 只能在水中隨波逐流 其包括 海水藻 A 浮游植物 指各種浮游性的藻類 如綠藻 蘭藻 硅藻等 構(gòu)成萬紫千紅的水中植物世界 顫藻 螺旋藻 B 浮游動物 有四大類 原生動物 是動物界最原始最低等的單細胞動物 輪蟲 多細胞低等無脊椎動物 身體多為圓筒形或縱長狀 技角類 是小型甲殼動物 統(tǒng)稱水蚤 體短 分節(jié)不明顯 橈足類 亦為小型浮游甲殼動物 身體縱長 可明顯地分為頭胸部和腹部 以藻類為食物 輪蟲技角類橈足類浮游動物 3水底生物 是指生活在水體底部的各種動植物總稱 根據(jù)生存的場所和生活方式的差別 又細分為 A 固著生物 指以根或膠質(zhì)柄固著在水底底泥或各種附著物上生活的水草和藻類 還有某些原生動物亦可在水底固著生活 B 底棲生物 指棲息在水底底泥上或埋在底泥中稍能活動的各種動物 如蠕蟲動物 水蚯蚓 水生昆蟲 搖蚊幼蟲 浮游稚蟲等 幾種水蚯蚓 搖蚊幼蟲 4浮泳動物 這是一類有發(fā)達運動器官和很強運動能力的水生生物 如各種魚類 水體底泥 水體底泥是水體的組成部分 未受到人為污染的水體底泥其組成情況與鄰近的陸地基本相同 底泥來自各種外來物 如地面徑流的沖刷 污水排放 廢棄物的傾倒 起初主要以懸浮形式存在于水中 由于流速的降低及吸附聚沉等作用而沉積水底形成了底泥的組成部分 懸浮物質(zhì)的沉降包括 固體粒子的沉降其與粒徑 比重等有關(guān) 溶解物質(zhì)的沉降其途徑有 被固體粒子的吸附后沉入水底 水生生物的吸收聚集于體內(nèi) 最終隨殘體沉淀于底泥 通過化學反應(yīng)生成不溶的物質(zhì)而沉淀 研究水體中底泥的意義 污染物可被底泥固定或被消除 成為消納污染物場所 可使水本身得到自凈 但另一方面 在一定條件下底泥中的污染物也可以重返到水中 造成水的二次污染 水體底泥是水生底棲生物的良好生活環(huán)境 底泥各層的情況可以反映水體污染的狀況 歷史的和現(xiàn)在的 2 1 2水生態(tài)系統(tǒng) 能量流動 太陽輻射能被綠色植物吸收后 通過光合作用 轉(zhuǎn)變成化學能固定在有機物中 然后轉(zhuǎn)移到草食性動物 再向更高級的消費者流動 這些有機物質(zhì) 最后由細菌所分解 將植物光合作用所固定的能量散逸到環(huán)境中 此外 各種生物在新陳代謝作用中 自身也會消耗掉一部分有機物 并以熱的形式散逸到環(huán)境中 能量的這種通過生物系統(tǒng)流動的現(xiàn)象僅是單向的 故稱為能量單向流動 1 生產(chǎn)者 亦稱自養(yǎng)者 Producer Autotrophs 是指水體中的綠色植物 它們可以依靠體內(nèi)葉綠素的特殊功能 光合作用 利用太陽能 將水中簡單無機物 CO2 H2O 化合成有機物質(zhì) 碳水化合物 同時釋放出氧氣 其中 CH2O 代表合成的以碳水化合物為主的有機物 2 消費者 亦稱異養(yǎng)者 Consumer Heterotrophs 是指本身不能制造有機物 在水體中靠吞食其他生物來維持生命活動的各種生物 消費者按其食性及取得食物先后次序分為若干等級 初 第一等級消費者 草食動物 次 第二等級消費者 第一級肉食動物 第三級消費者 第二級肉食動物 以此類推 一般不超過4 5級 各種細菌的形態(tài) 3 分解者 Decomposor 指水體中微生物 真菌 細菌等 其功能專門是將有機物分解為無機物 水生態(tài)系統(tǒng)示意圖 按類型劃分 在地球上分為二類 1 海洋水體 2 陸地水體 A 地表水體 B 地下水體 2 1 3水體類型 海洋水97 4 淡水2 53 按流動特征劃分 1 流動水體 2 靜水水體 1 河流水環(huán)境條件 屬動水水體 動水條件 污染物可隨水流動 易于遷移 動水面與大氣交界面可以相互混滲 氧氣易于進入水中 即復氧條件好 有利于有機污染物的降解 水生生物的生長 使水質(zhì)向好的方向轉(zhuǎn)化 河底不同底泥對水生生物 植物與動物 影響較大 2 湖泊水環(huán)境條件 屬靜水水體 夏季 典型的深水湖泊有明顯的垂直分層現(xiàn)象 其原因是太陽輻射隨水深而減弱 可分為 2 1 4水體環(huán)境條件 河流 湖泊水庫 等溫層 Isothermallager 亦稱作暖水層 位于湖泊的上層 水溫一致 溫躍層 Thermocline 亦稱溫度突變層 位于等溫層以下 溫度迅速下降 通常水深每增加一米 溫度至少下降1 冷水層構(gòu)成湖水下層 是一個接近于4 39 的冷水層 冬季 呈上層溫度低 下層溫度稍高 由于夏冬水溫分布不同 溶解氧含量隨水深變化亦不同 夏季 溶解氧上層最多 底層最少 冬季 沿水深溶解氧濃度都較高 變化不大 從生物學觀點 湖沿水深分為2個帶 補償深度 當光照強度等于水面日光輻射的1 的相應(yīng)深度 這個深度上的光能正好足以使光合作用產(chǎn)生的氧與自養(yǎng)生物的呼吸作用需要的氧相平衡 1 水面日光照輻射 補償深度將湖水分為兩個帶 光亮帶 層 在補償深度以上 自養(yǎng)生物占優(yōu)勢 2深暗帶 層 因該帶光線弱 異養(yǎng)生物占優(yōu)勢 3 水庫水環(huán)境條件其環(huán)境條件介于湖泊與河流之間 2 2水體污染及其危害 2 2 1水體污染定義與水體自凈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 引自 中國大百科全書 環(huán)境科學分冊 美國關(guān)于水污染法定的定義 Theterm Pollution meansman madeorman inducedalternationofchemical physical biological andradiologicalintegrityofwater Thetermintegritymeans beingunimpaired therefore alternationofintegritymeansimpairmentorinjury QuotedfromtheCleanWaterActSec 502 19 U S Congress1987 以上兩個水污染的定義都強調(diào) 2 2 2不同天然水體的污染特點 河流污染特點 1 屬污染物易于搬運的開放型污染物質(zhì)在河流中運移的方式主要是隨流運動及擴散運動 水污染主要是人為因素造成的而不是自然因素造成的 污染造成了水 水體底泥的物化性質(zhì)以及生物群落組成發(fā)生變化 降低了使用價值 2 污染程度隨徑流量變化而異徑流量Q 稀釋能力 污染程度 3 河流的自凈能力強主要由于水流動快 與大氣混摻能力強 故復氧能力大 4 河流的污染易于控制 2 湖泊水庫污染的特點 湖泊稀釋和搬運能力弱 屬于污染物循環(huán)中易于沉積封閉類型 湖泊對污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和富集作用強 湖泊的富營養(yǎng)化 是湖泊污染易發(fā)生的一種類型 湖泊水溫分布隨季節(jié)變化而異 在夏季有分層現(xiàn)象 則對水的生物特性及化學活性都有影響 地下水是存在于地表以下 充滿在土壤巖石孔隙和裂縫中的水 水流動十分緩慢 故其污染不同于地表水 其特點是 地下水污染過程十分緩慢 污染物隨水分下滲達地下水之前 沿程會被土壤顆粒截留 過濾 吸附和分解 故地下水不易被污染 地下水污染途徑有直接污染和間接污染兩種情況 直接污染 污染物直接隨水分滲入地下水 如工業(yè)廢水的滲入 氮素隨灌溉水滲入地下水等 3 地下水污染 地下水一旦受污染 難以凈化復原 故地下水保護重在預防 間接污染 地表污染物隨水分下滲過程中 可作用于土壤中的其它物質(zhì) 產(chǎn)生化學反應(yīng)生成另一種污染物而污染地下水 如 地表的酸堿鹽類在下滲過程中會使土壤中的鈣鎂溶解并帶入地下水使得地下水硬度增加 地表水中有機物在下滲過程中 被土壤微生物降解而耗氧 故帶入的溶解氧較少 2 2 3水體污染物質(zhì)的主要來源 1 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 稱為水體污染源 2 水體污染源的分類 按污染物生成特點污染源可以分成兩類 污染物從獨立的可以確定的位置進入水體 污染物可被測定 例 城市生活污水的集中排放 工礦企業(yè) 工業(yè)廢水的集中排放 牲畜集中喂養(yǎng)場污水的排放 污水處理場的出水 集中垃圾場的滲濾水 1 點污染源 pointsourcesofpollution 定義 污染物從大面積范圍產(chǎn)生的 污染物從四面八方排入水體 并不是從某一個固定的位置進入水體 污染物產(chǎn)生在廣闊的面積上 以擴散形式 可以是不連續(xù)的進入水體 而且在進入水體之前已經(jīng)在地面上輸移 對污染物進行測定較難 擴散型污染的范圍與氣象事件 地貌地質(zhì)條件有關(guān)系 例 農(nóng)業(yè)地區(qū) 牧區(qū) 草原或森林地區(qū)的地面徑流 城市地面的徑流 大氣中濕的或干的沉降 包括酸雨 降塵等 施工工地的地面徑流 2 非點污染源 面污染源 NonpointSourcesofPollution 1 自然污染源 指因自然因素造成的污染源 例 特殊的地質(zhì)條件 如有的溫泉水中富含硫元素 火山爆發(fā) 可使某些化學元素富集 天然植物在自然死亡腐爛過程中會產(chǎn)生某種毒性物質(zhì) 以上這些物質(zhì)進入水體中會造成污染 2 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 生活污水等 按形成原因分類 1 工業(yè)廢水 其特點是量大 污染物種類多 成分復雜 毒性強 工業(yè)廢水是當前水體污染的主要來源 其排放形式集中 故為點污染源 2 城市污水 城市污水包括生活污水 通過城市下水道并與工業(yè)廢水及城市降水形成的徑流混合后排入水體 故其成分十分復雜 3 人為污染源簡介 生活污水的成份十分復雜 包括 有機污染物 淀粉 脂肪 蛋白質(zhì) 糖類 尿素等 植物營養(yǎng)物 N P等 病源微生物 主要來自醫(yī)院污水 無機污染物 N Ca Mg 碳酸氫鹽 氯化物 硫化物 磷酸鹽等 3 農(nóng)田排水 農(nóng)田施用各種化肥 農(nóng)藥 除被作物吸收或被分解與發(fā)揮外 大部分殘留在土壤和水中 可隨農(nóng)田排水或降雨徑流排入水體造成污染 它屬非點污染源 往往會造成水體的富營養(yǎng)化問題 4 大氣沉降物 降沉與降水 大氣污染物主要來自礦物燃燒及工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化硫 氮氧化物 碳氫化合物以及排出的有害有毒氣體和粉塵等 它屬非點污染源 這些污染物可以自然降落或隨降水帶入水體而造成污染 例如湖泊酸化問題 5 工業(yè)廢渣和城市垃圾 工業(yè)廢渣指工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢棄物 城市垃圾指生活垃圾 商業(yè)垃圾等 水體中主要污染物的分類 按化學毒性分 1 無機無毒物 酸堿及一般無機鹽 氮磷等植物營養(yǎng)物 2 2 4水體中的主要污染物及其危害 2 無機有毒物 主要指各類重金屬 汞 鎘 鉛 鉻 砷 及氰化物 氟化物 3 有機無毒物 水中易被分解的有機化合物 如碳水化合物 糖類 脂肪 蛋白質(zhì) 纖維素等 肺炎桿菌 4 有機有毒物 苯酚 多環(huán)芳烴及各種人工合成的具累積性的穩(wěn)定有機化合物 如有機氯 有機磷 農(nóng)藥 有機汞等 5 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 大腸桿菌 致病的微生物污染造成的污染事故 1848年 1854年英國發(fā)生霍亂 各死亡約萬余人 1892年德國漢堡霍亂流行 死亡7500余人 1991年1 4月 南美秘魯發(fā)生霍亂 30萬人染病 死亡達750人 經(jīng)濟損失達10億美元 1995年 非洲津巴布韋爆發(fā)瘧疾 25萬人染病 50500人死亡 據(jù)統(tǒng)計 全球有1 4可預防的疾病是由于環(huán)境污染造成的 1 7的死亡僅僅是由于沒有干凈的飲水和衛(wèi)生設(shè)施造成的 2 2 4 1 需氧污染物 Aerobicorganicpollutant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98 5 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 但在分解過程要消耗水中的溶解氧 故稱需氧污染物 例如葡萄糖的分解 主要污染物可歸納成以下幾種 降低水中的溶解氧 水中含10mg L有機污染物 若全部分解掉 則要消耗水中約12mg L氧 一般情況下 水溫20 正常大氣壓 水中氧含量為9 17mg L 需氧污染物的危害 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 需氧污染物的表示法 由于需氧污染物化學組成十分復雜 主要由C O H 占98 5 組成 還有其他元素 S N P K Ca等 如氨基酸 是蛋白質(zhì)的基本單元 分子式 RCH NH2 COOH 式中 R表示氫氧根 因此 對每種有機污染物中各種成份進行定量測定相當困難 如何定量確定 根據(jù)需氧污染物分解要耗氧的特點 故采用有機污染物完全分解時氧的需要當量或其他物質(zhì)當量來表示需氧污染物的含量 一般采用以下幾個指標 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 其有機污染物分解反應(yīng)速度dL dt與有機污染物當時t時刻的濃度L成正比關(guān)系 即符合一級動力學反應(yīng)規(guī)律 1 生 物 化 學 需氧量 BOD Bio ChemicalOxygenDemand 式中 L 碳化階段有機污染物在t時刻的濃度 即水中剩余的有機污染物含量 以BOD mg L 表示 即要分解這部分有機污染物的所需的耗氧量 dL dt 表示為碳化階段有機污染物的反應(yīng)速度 右式負號表示有機污染物在不斷減少 mg L d K1 碳化階段反應(yīng)速度常數(shù) 耗氧系數(shù) 1 day 若已知初始時刻t 0 L L0 求解上式一階常微分方程得 可見L隨時間t按指數(shù)函數(shù)規(guī)律遞減 若令被微生物分解的那部分有機污染物含量為y 亦以BOD表示 則 第二階段 硝化碳化階段 Nitrification 在該階段 硝化階段也符合一級動力學反映規(guī)律 式中 Ln 硝化階段t 時刻有機污染物的含量 以BOD表示 mg L Kn 硝化階段的反應(yīng)速度常數(shù) 1 day Kn K1 若已知硝化階段初始時刻t 0 即t tc tc為碳化結(jié)束的時刻 有機污染物含量為LN LN0 則方程的解為 那么在這二個階段 炭化 硝化 在t時刻被分解的有機污染物總量 以BOD表示 mg L 應(yīng)為 在硝化階段 在t t tc時刻被分解的有機污染物含量為 碳化硝化階段的有機污染物分解過程示意圖 L 有機污染物在t時刻的濃度 即水中剩余的有機污染物含量 y 在t時刻被分解的有機污染物總量 由于Kn K1 故與碳化階段比較 在硝化階段有機污染物分解的耗氧量很少 yn y 對水環(huán)境影響不大 因此 水體中生化需氧量BOD通常指碳化階段的生化需氧量 采用實驗方法測定水中有機污染物量主要測定碳化階段的耗氧量作為水體中有機污染物含量的指標 碳化階段一般歷時20天 但在實際工作中仍嫌時間過長 故統(tǒng)一規(guī)定測定時間為5天作為測定BOD的標準時間 簡稱5日生化需氧量 記為BOD5 測定BOD5的方法 將需要測定的水樣置于恒溫箱中 應(yīng)用SXI 1A生化需氧量測定儀來測定水樣中的初始時刻的DO0及第五天的DO5 則五日生化需氧量為 BOD5 DO0 DO5 2 化學需氧量 ChemicalOxygenDemand COD 指在一定嚴格條件下 用化學氧化劑與水中有機污染物反應(yīng)所消耗的氧量 記為COD 目前常用二種測定方法 高錳酸鉀法 即以高錳酸鉀 KMnO4 作為氧化劑 加入待測定的水樣中 煮沸10分鐘后 測定KMnO4的消耗量 折算成單位體積水樣的耗氧量 以CODMn表示生化需氧量 重鉻酸鉀法即以重鉻酸鉀 K2Cr2O7 亦稱為紅礬 是制造火柴的一種原料 為氧化劑 測定時 將K2Cr2O7加入水樣中 以硫酸銀作為催化劑 經(jīng)過2小時后 測定K2Cr2O7的消耗量 折算成單位體積水樣的耗氧量 以CODCr表示生化需氧量 優(yōu)點 COD測定時間較短 一般2 3h即可 且不必受恒溫條件 如測BOD5 的限制 不受水樣水質(zhì)條件的限制 不足點 利用化學氧化劑測出的CODcr 或CODMn 值都不能反映天然水體中微生物分解那一部分有機污染物量 高錳酸鉀法和重鉻酸甲法的優(yōu)點與不足 若水體中各種有機污染物組成較穩(wěn)定 則各種方法測出的需氧量的相對大小是 3 總有機碳 TOC Totalorganiccarbon 有機污染物為各種形式的碳水化合物 若直接測定有機物中的C量 也可以反映有機污染物的含量 采用燃燒法 將水高溫燃燒 900 以鉑為催化劑 則水中的C CO2 采用紅外線分析儀測定CO2 經(jīng)過換算可以確定出水樣中的總C量 扣除水樣中碳酸鹽的無機碳的含量 則可以得出總有機碳TOC mg L 有機污染物中除含C元素外 還有S N H等元素 當有機物全部被氧化時 反應(yīng)過程都要耗氧 此時全部所消耗的氧量稱為總需氧量 采用燃燒法測定 以鉑為催化劑測定耗氧量 以此來表示有機物量 4 總需氧量 TOD TotalOxygenDemand 水體中有機污染物的主要來源 城市生活污水 如未經(jīng)處理的生活污水BOD5 300 500mg L 工業(yè)廢污水 主要來自食品 制革 印染 焦化 石油等產(chǎn)業(yè) 如 皮革廠 BOD5 220 2250mg L 焦化廠 BOD5 1420 2070mg L 牲畜污水 如牛圈 4300mg L 豬圈 1200 1300mg L 2 2 4 2水體植物營養(yǎng)物及其危害 1 富營養(yǎng)化 定義 Eutrophication 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 在自然條件下 湖泊也會從貧營養(yǎng)狀態(tài)過渡到富營養(yǎng)狀態(tài) 沉積物不斷增多 先變?yōu)檎訚?再變?yōu)殛懙?不過這種自然過程非常緩慢 常需幾千年甚至上萬年 而人為排放含營養(yǎng)物質(zhì)的工業(yè)廢水和生活污水所引起的水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象 可以在短時期內(nèi)出現(xiàn) 水體富營養(yǎng)化表觀現(xiàn)象 水體中浮游生物大量繁殖 因占優(yōu)勢的浮游生物顏色不同 水體可以呈現(xiàn)不同顏色 藍色 紅色 棕色等 這種現(xiàn)象發(fā)生在湖泊稱水華 Waterbloom 發(fā)生在海灣 洋 稱赤潮 Redtide 是水體富營養(yǎng)化的主要標志 富營養(yǎng)化造成的湖泊水華現(xiàn)象 海灣河口的富營養(yǎng)化現(xiàn)象 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)變黑變臭 另外 水中硝酸鹽 NO3 還原成亞硝酸鹽 NO2 再形成亞硝酸胺 胺為NH3中H被其它離子取代后形成的化合物 如NaNH2 可致癌 2 水體富營養(yǎng)化的危害 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 屬于劣品種 的個體數(shù)增加 而非耐污種數(shù)量減少甚至消失 如當水體富營養(yǎng)化時 劣品種的藍藻會大量繁殖 有的會產(chǎn)生毒素 不利于魚類生存 中國云南滇池的富營養(yǎng)化現(xiàn)象 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 直至變成干地 某些工業(yè)廢水的營養(yǎng)物含量 mg L 3 水體中植物營養(yǎng)物來源 來自農(nóng)田的面污染源 農(nóng)業(yè)廢棄物 主要指植物廢棄物 牲畜廢棄物 生活污水 工業(yè)廢水 中國是多湖泊的國家 有大小湖泊24 880個 面積達83 400km2 水庫83 219個 湖泊的水質(zhì)污染十分嚴重 主要是氮 磷污染較重 根據(jù)2002年環(huán)境公報 在大型淡水湖泊中 處于富營養(yǎng)化狀態(tài)的湖泊有 太湖 滇池 巢湖 水質(zhì)較差的有洞庭湖 鏡泊湖 類 達賚湖 博斯騰湖 洱海和洪澤湖 類 南四湖 劣 類 華北最大的湖泊白洋淀污染嚴重 城市內(nèi)湖水質(zhì)較差 除北京昆明湖水質(zhì)達到 類水質(zhì)外 杭州西湖 武漢東湖和濟南大明湖水質(zhì)均為劣 類 例 太湖營養(yǎng)化問題 60年代以前 湖水較清 透明度 1 0m以上 TN 0 3mg L TP 0 01mg L 70年代以后 TP 0 15mg L TN 1 8mg L 1990年監(jiān)測顯示 2 3的面積達到中富 富營養(yǎng)化過渡狀態(tài) 1 3為中富營養(yǎng)化狀態(tài) 2000年以后 富營養(yǎng)化仍然是一嚴重的問題 2002年12月湖體主要污染指標評價結(jié)果主要指標高錳酸總磷總氮營養(yǎng)狀態(tài)水質(zhì)類別鹽指數(shù)湖區(qū)五里湖 劣 中度富營養(yǎng)劣 梅梁湖 劣 中度富營養(yǎng)劣 西部沿岸區(qū) 劣 輕度富營養(yǎng)劣 東部沿岸區(qū) 中營養(yǎng) 湖心區(qū) 輕度富營養(yǎng) 全湖平均 輕度富營養(yǎng) 評價標準 6 0 0 05 1 0 GB3838 2002mg Lmg Lmg L 類 國內(nèi)外主要依據(jù)N P在水體中含量進行判斷 例 美國托馬斯 Thomas 劃分標準 4 水體富營養(yǎng)化程度的評價 日本版本劃分標準 單位 mg m3 美國環(huán)保局劃分標準 我國太湖富營養(yǎng)化評價標準總磷 0 11mg L 總氮 1 2mg L 透明度 0 73m 1 杜絕營養(yǎng)物的來源1840年 李畢格 J Liebig 提出 Liebig最小值定律 即 植物生長取決于外界供給它所需養(yǎng)分中數(shù)量最少的那一種 故可利用該定律來控制水體富營養(yǎng)化速度 常采用限制N P元素含量的方法 尤其是P的含量是關(guān)鍵因子 具體措施 修建截污與引污工程 可有效地攔截營養(yǎng)物質(zhì)排入水體 底泥疏浚 杜絕自生營養(yǎng)物 及人工清除水生植物 5 水體富營養(yǎng)化的防治 人工去除水草 LakeBiwaNorthAmerica 2 調(diào)水稀釋水體 可直接使N P濃度降低 是水體自凈的有效方法之一 也是治理湖泊富營養(yǎng)化的重要措施之一 3 生物防治法 種植高等水生植物 如在淺水區(qū)栽培蘆葦 蓮藕等 及養(yǎng)殖食草性魚類 草魚 鰱魚等 來抑制藻類植物生長 以保持水生態(tài)系統(tǒng)平衡 4 化學防治法 如施加硫酸銅 CuSO4 去除藻類 加石灰 煤灰處理底泥 可使磷90 轉(zhuǎn)換 以達到去除磷的目的 水蔥 凈化水體酚 香蒲 凈化有機物 蘆葦 凈化水體砷 鳳眼蓮 凈化有機物及重金屬 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 2 2 4 3水體重金屬污染及其危害 微生物不能降解重金屬 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 生物體可吸收重金屬 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 重金屬的污染的特點 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0 01 0 001mg L范圍也產(chǎn)生毒性 食物鏈 食物網(wǎng) 在自然界生物群落中 不同物種生物之間存在甲吃乙 乙吃丙 丙吃丁 的食物關(guān)系 形成一連串的鏈狀食物關(guān)系 稱為食物鏈 食物鏈的特點 百分之十 規(guī)律 能量隨食物鏈的延長而遞減 如丙生物吃掉丁生物10份 有90 左右能量在丙種生物的新陳代謝中被消耗掉 僅10 儲存在丙生物中 以此類推 數(shù)目金字塔定律 處于食物鏈較低層次的生物群落 總是數(shù)目較多而個體小 反之 其數(shù)目少而個體大 形成數(shù)目和大小分布為金字塔式的幾何關(guān)系 1 汞的污染及其危害汞 Hg 是一種銀白色唯一成液態(tài)的金屬元素 比重13 6 20 時 汞在天然水體中濃度 0 1ug L ppb 十億分之一 在底泥中汞的含量一般為0 01 0 15mg L 幾種常見重金屬的污染及其危害 水體中汞的污染主要來源是含汞工業(yè)廢水的排放 制堿及電解法生產(chǎn)氯氣 用汞作電解 塑料工業(yè) 化肥工業(yè)用HgCl2作催化劑 天然汞礦的開采流失 在多數(shù)地表水中 含氧多 汞主要以無機化合物如Hg OH 2形式存在 其溶解度大 故易于隨水遷移 水體中汞可被無機膠體 有機膠體及礦物膠體等強烈吸附 由于吸附作用可使水中汞由天然溶液轉(zhuǎn)入固相而沉積于懸浮物和底泥中 在底泥處于還原的環(huán)境中 如有硫離子存在 則可結(jié)合生成HgS沉淀 b 汞在水體中的存在形式 汞的甲基化 水中二價汞離子經(jīng)過微生物作用轉(zhuǎn)變?yōu)橛袆《镜募谆?甲基汞可溶于水 保持穩(wěn)定 易被魚 貝類吸收 而且在脂肪中溶解度大于水 故易集蓄在生物體內(nèi) 汞的生物富集作用 水體的水及底泥中無機汞有機汞均可被水生生物吸收 并通過水生生物食物鏈作用 逐級積累起來 以至于在食物鏈高層次的魚蝦類體內(nèi)達到很高的濃度 如海水中含汞0 1ppb ug L 經(jīng)生物放大后 到達魚類體內(nèi) 濃度高達1000 5000ppb 生物放大倍數(shù)達1萬 5萬 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 d 水體汞污染的防治 由于汞一旦進入水體 靠自凈難以消除 故嚴禁向水體中排放汞及其化合物 要求車間實行零排放 飲用水 Hg 7ug L ppb c 汞污染的危害性 汞污染案例 水俁病 Minamatadisease 由于攝入富集在魚 貝中的甲基汞而引起的中樞神經(jīng)疾患 它是公害病的一種 因最早 1953年 發(fā)現(xiàn)在日本熊本縣水俁灣附近漁村而得名 發(fā)現(xiàn)經(jīng)過和病因 1953年在日本熊本縣水俁灣附近的漁村中 出現(xiàn)了原因不明的中樞神經(jīng)性疾病患者癥狀 其癥狀有四肢末端和口周圍感覺障礙 運動失調(diào) 中心性視野縮小等 1956年 這類患者激增到96名 其中18名死亡 此后 以熊本大學水俁病醫(yī)學研究組為中心 開展了流行病學調(diào)查研究 1968年9月確認水俁病是人們長期食用受含有汞和甲基汞廢水污染的魚 貝造成的 污染源則是水俁氮肥廠 由于長期排出的汞渣 污染了該水域 并通過食物鏈對人造成危害 水俁病病例 鎘 Cd 是相對稀少的金屬 其化學性質(zhì)與鋅相類似 故二種金屬常伴生出現(xiàn) 在大多數(shù)情況下鎘存在于鉛鋅礦中 含量約0 2 0 4 在未污染的天然水中Cd的濃度 1ppb ug L 2 鎘污染及其危害 a 鎘的水污染主要來源 采礦 鉛鋅礦的選礦廢水 和冶煉過程流失 以鎘為原料的各種工業(yè) 電鍍 合金 堿性電池 的廢水排放 磷肥中含一定量鎘 故施用磷肥的土壤中含鎘量也較高 主要存在懸浮物和底泥中 天然水中以簡單離子Cd2 存在 底泥對Cd的濃集系數(shù) 可達5 000 50 000 因此當被鎘污染的水灌溉農(nóng)田后 極易被土壤吸附并蓄積土壤中 土壤對鎘的吸附率可達80 95 b 鎘在水體中的主要存在形式 環(huán)境受到鎘污染后 鎘可在生物體內(nèi)富集 通過食物鏈進入人體 引起慢性中毒 c 鎘的危害性 鎘的污染是通過含鎘灌溉水 土壤吸附 大米吸收 進入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 最典型的例子是日本著名的公害病 痛痛病 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 如出現(xiàn)肺炎 肺水腫 呼吸困難等 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 痛痛病發(fā)生在日本富山縣神通川流域部分鎘污染地區(qū)的一種公害病 以周身劇烈疼痛為主要癥狀而得名 病因 據(jù)日本厚生省1968年公布的材料 痛痛病發(fā)病的主因是當?shù)鼐用耖L期飲用受鎘污染的河水 并食用此水灌溉的含鎘稻米 致使鎘在體內(nèi)蓄積而造成腎損害 進而導致骨軟化癥 鎘污染案例 痛痛病 本病潛伏期可長達10 30年 一般為2 8年 初期 腰 背 膝關(guān)節(jié)疼痛 隨后遍及全身 由于髖關(guān)節(jié)活動障礙 步態(tài)搖擺 數(shù)年后骨骺變形 身長縮短 比健康時約縮短20 30厘米 骨骼嚴重畸形 如下圖所示 患者疼痛難忍 骨脆易折 臥床不起 呼吸受限 最后往往死于其他合并癥 截至1968年5月共確診患者258例 其中死亡128例 到1977年12月又死亡79例 c 鎘污染的預防措施 鎘一旦排入環(huán)境 它對環(huán)境的污染就很難消除 因此預防鎘中毒的關(guān)鍵在于控制排放和消除鎘污染源 中國 生活飲用水衛(wèi)生標準 規(guī)定鎘含量不得超過0 01毫克 升 工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準 規(guī)定地面水中鎘最高容許濃度為0 01毫克 升 工業(yè) 三廢 排放試行標準 規(guī)定廢水中鎘含量不得超過0 1毫克 升 對慢性鎘中毒患者體內(nèi)蓄積的鎘 目前尚無安全的排鎘方法 鉻 Cr 元素廣泛地存在于環(huán)境中 天然水體中鉻的含量 地表水 10mg L 地下水0 5 2mg L 鉻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 鉻的缺乏可導致糖尿癥 動脈硬化 大量的鉻污染環(huán)境 也會危害人體健康 水體中鉻的污染主要來源 鉻鐵冶煉 耐火材料 電鍍 制革 顏料和化工等工業(yè)生產(chǎn)以及燃料燃燒排出的含鉻廢氣 廢水和廢渣等都是鉻污染源 3 鉻的污染及危害 鉻的污染危害性 自然界中沒有純的金屬鉻 鉻有多種價態(tài) 其中僅三價鉻和六價鉻具有生物學意義 對人和動物可產(chǎn)生毒性效應(yīng) 如三價鉻可透過胎盤對胎兒的生長起抑制作用和致畸作用 尤其是六價鉻 其毒性為三價鉻的100倍 且溶于水易被生物吸收和積蓄 六價鉻是強致突變物質(zhì)可致肺癌 我國水質(zhì)標準中規(guī)定飲用水 0 01 0 05mg L 鉻的污染的防治措施 對環(huán)境中鉻污染應(yīng)嚴加控制 電鍍業(yè)應(yīng)盡可能采用低毒和無毒物質(zhì)以代替鉻 中國 生活飲用水衛(wèi)生標準 規(guī)定 六價鉻不超過0 05毫克 升 工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準 規(guī)定 地面水中的六價鉻最高容許濃度為0 05毫克 升 三價鉻為0 5毫克 升 工業(yè) 三廢 排放試行標準 規(guī)定 含六價鉻的工業(yè)廢水最高容許排放濃度為0 5毫克 升 對鉻中毒患者尚無特殊療法 砷 As 是類金屬 其物理性質(zhì)類似金屬而化學性質(zhì)又類似非金屬磷 砷的毒性極低 砷化合物則均有毒性 三價砷化合物 砒霜 比其他砷化合物毒性更強 砷在自然界中廣泛分布 如民間常用的雄黃 雌黃都是自然存在的含砷化合物 未受污染的河水含量平均值為1ug L 海水0 15 6ug L 一般情況下 土壤 水 空氣 植物和人體都含有微量的砷 對人體不會構(gòu)成危害 如果飲用水含砷量較高 長期飲用就會引起地方性的慢性砷中毒 4 砷的污染及其危害 砷的污染主要來自砷和含砷金屬的開采 冶煉 用砷或砷化合物作原材料的玻璃 顏料 藥物 紙張的生產(chǎn)以及煤的燃燒等過程中 都可產(chǎn)生含砷廢水 廢氣和廢渣 對環(huán)境造成砷污染 砷在水環(huán)境中主要存在于懸浮物和底泥中 水中砷可進入水生生物體內(nèi)并累積起來 土壤中砷也能進入陸生植物體內(nèi) 砷的污染來源 砷的污染的危害 砷致公害病砷和砷化合物一般可通過水 大氣和食物等途徑進入人體 造成危害 砷通過呼吸道 消化道和皮膚接觸進入人體 如攝入量超過排泄量 砷就會在人體的肝 腎 肺 脾 子宮 胎盤 骨骼 肌肉等部位 特別是在毛發(fā) 指甲中蓄積 從而引起慢性砷中毒 砷的毒性作用主要會使細胞代謝失調(diào) 營養(yǎng)發(fā)生障礙 對神經(jīng)細胞的危害最大 慢性砷中毒有消化系統(tǒng)癥狀 如食欲不振 胃痛 惡心 肝腫大 神經(jīng)系統(tǒng)癥狀 神經(jīng)衰弱癥狀群 多發(fā)性神經(jīng)炎 和皮膚病變 發(fā)生龜裂性潰瘍 有時可惡變成皮膚癌 等 砷的污染的防治措施 應(yīng)嚴格控制含砷廢氣和廢水的排放 中國 生活飲用水衛(wèi)生標準 規(guī)定的砷含量不得超過0 04毫克 升 工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準 規(guī)定地面水中砷的最高容許濃度為0 04毫克 升 工業(yè) 三廢 排放試行標準 規(guī)定砷及其無機化合物最高容許排放濃度為0 5毫克 升 按As計 1 酚類化合物酚有多種化合物 按其化學結(jié)構(gòu)可分為單元酚和多元酚 也可按其性質(zhì)分為揮發(fā)性酚和不揮發(fā)性酚 酚在自然界中能被分解 酚類化合物是苯環(huán) 即碳氫化合物 上氫原子直接被羥基 即氫氧基 OH 取代后構(gòu)成的有機化合物 稱為酚類化合物 屬有機毒物 苯 C6H6是一種碳氫化合物 液態(tài) 沸點80 1 蒸氣有毒 其結(jié)構(gòu)如右圖所示 2 2 4 4水體中酚類化合物與氰 氟化物及其危害 按照羥基取代苯環(huán)上的氫原子數(shù)目不同 可分為一元酚 二元酚及多元酚等 如 含酚污水中以苯酚和甲酚含量最高 又具毒性 故為環(huán)保所重視的酚類化合物 環(huán)境中的酚主要來自煉焦 煉油 制取煤氣 制造酚及其化合物和用酚作原料的工業(yè)排放的含酚廢水和廢氣等 不經(jīng)處理的含酚廢水如通過明渠進行灌溉 酚便會揮發(fā)進入大氣或滲入地下 污染大氣 地下水和農(nóng)作物 目前 苯酚 甲酚等揮發(fā)性酚類的污染特別引起人們的重視 當酚負荷超過自然界的自凈能力時 不僅會污染環(huán)境 危害各種生物的生長和繁殖 還會危害人體健康 水體中酚污染主要來源 酚可降解 在降解過程中消耗水中溶解氧 具有毒性效應(yīng) 酚及其化合物可經(jīng)皮膚 粘膜 呼吸道和口腔等多種途徑進入人體 在體內(nèi)的毒性作用是與細胞中的蛋白質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng) 使細胞失去活性 高濃度時能使蛋白質(zhì)凝固 長期攝入的酚量將導致全身中毒 引起腹瀉 食欲不振 頭疼頭暈 精神不安等癥狀 水體受污染后 當水中含酚量達到0 1 0 5mg L時 會導致魚類帶酚味從而嚴重影響水產(chǎn)品的質(zhì)量 水體中酚的污染的危害 酚污染的防治措施 含酚廢水的凈化法較多 效果也較好 應(yīng)堅持凈化以后再排放 中國 生活飲用水衛(wèi)生標準 規(guī)定飲用水中揮發(fā)性酚類不得超過0 002毫克 升 工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準 規(guī)定 地面水中揮發(fā)性酚類的最高容許濃度為0 002毫克 升 工業(yè) 三廢 排放試行標準 規(guī)定含揮發(fā)性酚廢水最高容許排放濃度為0 5毫克 升 氰化物是C和N形成的化合物 如氰化鉀 KCN 氰化鈉 NaCN 和氰化氫 HCN 都能溶于水 在水溶液中電離出CN 離子 都具有毒性 2 氰化物 氰化物污染來源水體中氰化物污染主要來自工業(yè)排放的含氰廢水 如電鍍 煤氣 煉焦 冶金 化纖塑料 農(nóng)藥等工業(yè) 如鍍銅液含NaCN12 18g L 鍍銀液含40 60g L 這些廢水除含大量氰化物外 往往還含酚類 重金屬或其他污染物 其危害往往也不亞于氰化物 有劇毒 對魚類和人體都構(gòu)成威脅 使神經(jīng)中樞麻痹 造成急性中毒 致死量為2g 15g 造成細胞缺氧 缺氧引起呼吸衰竭 最終致死 若長期飲用受氰化物污染的水 含量為0 14mg L 也會造成人的慢性中毒 可出現(xiàn)頭痛 頭暈 心悸等癥神經(jīng)系統(tǒng)退化及甲狀腺腫大等 地面水中氰化物只要含有低濃度的氰化物 氰離子含量達0 3 0 5mgL 就可以對魚類和水生生物產(chǎn)生毒性效應(yīng) 致死 世界衛(wèi)生組織規(guī)定魚中毒限量游離氰為0 03mg L 我國漁業(yè)用水規(guī)定氰化物最高濃度為0 05mg L 氰化物污染的危害 氰化物污染防治措施 含氰量高的廢水必須回收 含氰量低的廢水應(yīng)凈化處理后排放 中國 生活飲用水衛(wèi)生標準 規(guī)定氰化物不得超過0 05毫克 升 工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準 規(guī)定地面水中的氰化物的最高容許濃度 按氰根計算 為0 05毫克 升 工業(yè) 三廢 排放試行標準 規(guī)定含氰廢水最高容許排放濃度為0 5毫克 升 以氰游離根計 氟是地殼中分布較廣的一種元素 氟以各種化合物的形式廣泛分布在自然界中 天然水中含 0 4 95mg L 若水中含氟量 1 5mg L 就會造成毒性效應(yīng) 氟污染物主要來源 氟污染主要來自鋁的冶煉 磷礦石加工 磷肥生產(chǎn) 鋼鐵冶煉和煤炭燃燒等過程 陶瓷 玻璃 塑料 農(nóng)藥 鈾分離等工業(yè)也排放含氟化合物 在自然條件下 有的地區(qū)土壤和水以及農(nóng)作物氟含量較高 有時可達有害健康的水平 水中氟的污染主要來自農(nóng)田施用磷肥 煉鋁煉鋼等工業(yè)廢水 3 氟化物 氟污染的危害 高濃度氟 如氟化氫 污染可刺激皮膚和粘膜 引起皮膚灼傷 皮炎 呼吸道炎癥 低濃度氟污染對人畜的危害主要為牙齒和骨骼的氟中毒 牙齒氟中毒表現(xiàn)為牙齒著色 發(fā)黃 牙質(zhì)松脆 缺損或脫落 骨骼氟中毒表現(xiàn)為腰腿疼 骨關(guān)節(jié)固定 畸形 2 2 4 5水體內(nèi)的農(nóng)藥和化肥污染及其危害 農(nóng)藥的主要類型 無機農(nóng)藥和有機農(nóng)藥無機農(nóng)藥 由汞 砷 硒 鉛等組成的無機化合物 是最早使用的農(nóng)藥 毒性大 在土壤及人體內(nèi)殘留量大 時間長 現(xiàn)已禁用 1 農(nóng)藥污染及其危害 農(nóng)藥是防治農(nóng)業(yè)病蟲害和控制雜草的化學藥品 也是控制某些疾病的病媒昆蟲 如蚊 蠅等 的重要藥劑 但由于農(nóng)藥種類多 用量大 農(nóng)藥污染已成為環(huán)境污染的一個重要方面 有機農(nóng)藥 一般可分為兩大類 有機氯農(nóng)藥 如DDT和六六六 六氯化苯 殺毒芬等 其特點 A 化學性能穩(wěn)定 不易分解 在土壤及生物體內(nèi)殘留期長達數(shù)年 殘留期 化學物質(zhì)在土壤中含量降解減少75 100 所需的時間 B 不易揮發(fā) C 疏水性 但易積累在脂肪中 有機磷農(nóng)藥 含磷有機化合物 如殺蟲劑 敵百蟲 敵敵畏等 殺菌劑 稻瘟凈 克瘟散等 殺線蟲劑 除線特 線蟲磷 其特點是 A 可在水中分解 不易殘留 殘留期僅幾天 幾周 B 在動植物體內(nèi)受酶的作用可分解 不易積累 農(nóng)藥的污染路徑示意圖 99 農(nóng)藥 土壤 葉面 土壤 水體 殺害目標 1 農(nóng)藥對動植物體的危害及其防治 農(nóng)藥是一種化學性環(huán)境污染物 可對多方面造成污染 對大氣的污染 主要來自農(nóng)藥的噴撒 對水體的污染 主要來自 向水體直接施用農(nóng)藥 含農(nóng)藥的雨水落入水體 植物或土壤粘附的農(nóng)藥 經(jīng)水沖刷或溶解進入水體 生產(chǎn)農(nóng)藥的工業(yè)廢水或含有農(nóng)藥的生活污水污染水體 等等 對土壤的污染 直接向土壤或植物表面噴撒農(nóng)藥 是造成土壤污染的重要原因 對農(nóng)作物的污染 農(nóng)藥可被農(nóng)作物吸收 進入植物體內(nèi) 人體 農(nóng)藥 農(nóng)藥對人體造成毒害的途徑 農(nóng)藥的富集作用 生物體能從環(huán)境中攝取穩(wěn)定的 脂溶性強的有機氯農(nóng)藥 通過食物鏈的方式 在生物體內(nèi)逐級富集 1967年美國G M 伍德韋爾的研究表明 美國長島水域中DDT的濃度隨著營養(yǎng)級的遞升而急劇增加 水中DDT 0 00005ppm 浮游生物 0 04ppm 蝦類 0 16ppm 鸕鶿體內(nèi) 26 4ppm 針魚 2 07ppm 鷗鳥體內(nèi) 75 5ppm 為水中含量的151萬倍 農(nóng)藥對健康造成的危害 環(huán)境中的農(nóng)藥進入人體會產(chǎn)生各種危害 急性毒作用 導致神經(jīng)功能紊亂 出現(xiàn)惡心 嘔吐 流涎 呼吸困難 瞳孔縮小 肌肉痙攣 神志不清等癥狀 慢性毒作用 長期接觸農(nóng)藥可以引起慢性中毒 出現(xiàn)頭暈 頭痛 乏力 食欲不振 惡心 氣短 胸悶 多汗 上腹部和脅下疼痛 失眠 噩夢等 嚴重的會出現(xiàn)肝臟腫大 肝功能異常等癥候 有機氯農(nóng)藥的脂溶性決定了它們在人體脂肪中的蓄積作用 引起神經(jīng)傳導生理功能的紊亂 對神經(jīng)系統(tǒng)的作用 農(nóng)藥對神經(jīng)系統(tǒng)的作用 可引起患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能失常 出現(xiàn)失調(diào) 震顫 思睡 精神錯亂 抑郁 記憶力減退和語言失常等 對內(nèi)分泌系統(tǒng) 對免疫功能和生殖機能的都會產(chǎn)生影響 致畸作用 致突變作用和致癌作用 研制高效 低毒 低殘留的新農(nóng)藥 限用或禁用劇毒 高殘留性農(nóng)藥 安全合理地使用農(nóng)藥 即按規(guī)定的用量 施藥方法 用藥次數(shù)和離收獲期最后一次施藥的天數(shù)等使用農(nóng)藥 達到既能防治病蟲草害 又可節(jié)省農(nóng)藥和減輕污染 發(fā)展生物防治 即以蟲治蟲 如 以赤眼蜂防治松毛蟲病 以七星飄蟲防治棉蚜蟲病 以一種蜘蛛防治茶樹上的病蟲 等等 農(nóng)藥污染防治措施 水體污染主要是由于農(nóng)田施用大量化肥而引起的 面源污染 農(nóng)田化肥被作物的吸收利用率低 N 30 60 P 3 25 K 30 60 剩余部分 隨降雨徑流或農(nóng)田排水進入地表水體 隨降雨或灌溉水下滲進入地下水體 水土流失 隨之流失的有N P K養(yǎng)分 中國每年至少50億噸土壤流失 伴隨流失的N P K達上億T a 2 水體化肥污染及其危害 化肥造成的水體污染問題 引起靜水水體 湖泊 內(nèi)海 富營養(yǎng)化 由于N P K營養(yǎng)物促使浮游水生生物大量繁殖造成 使水體產(chǎn)生毒性效應(yīng) 水中含氮化合物增加 N可轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽 與胺類結(jié)合形成亞硝胺 是一種致癌物質(zhì) 國標中飲用水要求 以N計 硝酸鹽 10 20mg L 亞硝酸鹽 0 06 0 1mg L GB3838 2002新標準中規(guī)定 硝酸鹽 10mg L 酸雨 Acidrain 的定義 pH值小于5 6的雨雪或其他形式的大氣降水 是大氣受污染的一種表現(xiàn) 最早引起注意的是酸性的降雨 所以習慣上統(tǒng)稱為酸雨 酸雨中含有多種無機酸和有機酸 絕大部分是硫酸和硝酸 多數(shù)情況下以硫酸為主 2 2 4 6酸雨 霧 污染及其危害 酸雨的成因 酸雨的形成是一種復雜的大氣化學和大氣物理現(xiàn)象 硫酸和硝酸是由人為排放的二氧化硫 SO2 和氮氧化物 NOx 轉(zhuǎn)化而成的 煤和石油燃燒以及金屬冶煉等釋放到大氣中的SO2 通過氣相或液相氧化反應(yīng)生成硫酸 高溫燃燒生成一氧化氮 NO 排入大氣后大部分轉(zhuǎn)化成為二氧化氮 NO2 遇水生成硝酸和亞硝酸 使湖泊水庫等靜水水體酸化 直接危及水