水资源的利用和保护.ppt

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1、第五章 水资源的利用和保护,生物科学与工程学院,目 录,第一节 自然界的水,第二节 水资源及其利用情况,第三节 水质指标与水质标准,第四节 水体的污染与自净,第五节 水资源的利用和保护,第五章 水资源及其利用和保护,目的和要求 了解我国水资源利用的情况和存在的问题；掌握水体和水体污染的有关概念和表征水体污染的主要指标，了解水资源利用保护措施。,重点和难点 我国水资源的特点和存在的主要问题；水和水体的概念；水体污染源；主要水质指标；水体的富营养化。教学形式和方法 讲述为主,学时安排 4,第一节 自然界的水,一、水圈和水资源：1.水圈地球表面不连续的水壳。2.水资源(狭义)仅指地球表层中可供人类利

2、用并逐年得到更新的那部分水量资源。如大气降水，江河、湖泊、水库、土壤和含水层的淡水(P145)。,二、地球上水的分布,全球总贮水量是14亿km3。其中海水占97.4%、陆地水占2.6%。,人类可利用的仅0.6%不足1%,缺水的地球,三、水的循环 P145,1.水的自然循环,90%,10%,11.3万km3,7.2万km3,1.4万km3，可用9000 km3,45.3万km3,水虽可再生，但仍很有限。,2.水的社会循环,抽 提,处 理,河流、湖泊,生产、生活,见下图,第二节 水资源及其利用情况,一、世界水资源及其利用情况,1.世界水资源的分布 极不均衡,2.世界水资源的利用情况:,直接利用生产

3、、生活用水 间接利用取用水发电，发展水运、水产和水上游乐，维持生态平衡等,P148 表11-4,表1 世界淡水资源与利用情况,本表摘自世界资源报告（1990-1991）,（1）水资源时空分布不均衡。（2）城市与工业区集中发展。（3）水体污染严重。（4）用水浪费和盲目开采 造成水资源不足。,-自然因素,-人为因素,3.世界水危机的原因,全球水资源的短缺,1、我国水资源的基本特点（4个）2、水资源利用中存在的问题（3个）,二、我国水资源及其利用情况（重点）,（1）水资源总量大，人均、亩均水量少。,数据说明：（每年水资源）总量约为25255亿立方米，其中地表水资源量为24242亿立方米，占世界第六位

4、；人均有量仅为2260立方米，居世界128位，仅为世界平均水平的1/4,每亩地占有地表水1755平方米。为世界平均水平的1/2。,1、我国水资源的基本特点 P163,联合国已将我国列为全球13个最缺水的国家之一。,（2）水资源时空分布不均匀,空间-“东南丰水，西北缺水”,时间上分布不均,年内季节分配不均。年际变化很大（丰水年、平水年、枯水年）。,联合国已将我国列为全球13个最缺水的国家之一。,（3）我国的水资源供需矛盾日益尖锐,农业缺水,城市缺水,生态缺水,全国668个城市中有400多个供水不足。,（4）部分河流含沙量大,我国平均每年被河流带走的泥沙约35亿吨，年平均输沙量大于1000万吨的河

5、流有115条，其中黄河为最严重年平均输沙量为16亿吨，河床平均每年升高10cm。居世界之冠，是有名的“地上河”“悬河”。,含沙量大-河道淤塞；河床坡降低；加重水的污染。,（1）水体污染严重破坏了水资源。go（2）用水浪费造成水资源不足。（3）地下水开采过量。,2、我国水资源利用中存在的问题,a)大量的未经处理的工业和生活废水的排放，污 染了江河水库的水质。b)城市地表水污染严重，居民饮用水存在隐患。c)地下水污染日趋严重。,水体-水体包括水和水中悬浮物、溶解物、底泥、水生生物等完整的生态系统。,（1）水体污染严重破坏了水资源,区分水与水体 P152,a）生活用水：供水管道因老化跑、滴、漏严重。

6、b）工业用水浪费：水的重复利用率仅为30-40%，发达国家为7585%。工业耗水量每万元产值耗水为225m3、发达国家仅为100m3。c）农业用水量大：灌溉方式落后，大水漫灌利用率仅为45%、而先进国家为70-80%。,(2)用水浪费造成水资源不足,无节制地开采地下水，引起地面沉降、塌陷、海水入侵等环境地质问题。并形成地下水下降漏斗，尤以华北地区为重。,比如：河北的地表水的径流量已由69m3亿下降到30亿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）地下水开采过量,1926年,1955年,1977年,9m,北京城区地面沉降最大达0.6米；天津达2.6米。

7、上海年均沉降60毫米。沿海城市海水入侵。,第三节 水质指标和水质标准,1、水质即水的品质。指水与其中所含杂质共同表现出来的物理、化学、生物学的综合特性。,一、水 质,二、水质指标 表征水质污染的指标,1、物理指标,2、化学指标,3、生物指标,（1）臭味,霉臭味，H2S臭鸡蛋味，氯气味、药房气味等。,（2）水温,水温变化不应超过2，水温升高，表现出现新污染物。,1、物理指标,（3）浑浊度,我国规定饮用水的浑浊度不得超过5度。,（1）pH值：pH=lg c(H+)pH=6.58.5（天然清纯水）；pH 5.6（酸雨）,（2）溶解氧（DO）：指溶解于水中氧分子的量。单位：毫克/升。DO愈高，水体自净

8、能力较强。,（3）化学需氧量（COD）：P153 用化学氧化剂氧化水中有机污染物所需量换算成氧的量。表示：CODMn CODCr 特点：简便、迅速，但不能反映有机物的实际降解情况。,2、化学指标,（4）生物化学需氧量（BOD）：P153 指在有氧条件下，20，微生物分解水中有机物质的生化过程中所需溶解氧的量。单位：毫克/升。BOD越高，水体受有机物质污染越严重。常用表示方法BOD5、BOD7 即微生物5、7天能分解有机污物70%，一般需20天才能完成氧化过程。,2、化学指标（续）,有机物经生物氧化分解的两个阶段：第一阶段(碳化阶段)：RCH(NH2)COOH+O2=RCOOH+CO2+NH3

9、第二阶段(硝化阶段)：2NH3+3O2=2HNO2+2H2O 2HNO2+O2=2HNO3,BOD,（5）总氮：指水中各种状态的有机氮和无机氮的总量，主要反映水体污染及富营养化的程度。若测得氨氮(NH4+)含量高而另二者低，则刚污染未自净；若测得亚硝酸盐氮(NO2-)含量高，则氧化过程正进行；若测得硝酸盐氮(NO3-)含量高，则虽受污染但已氧化自净。,2、化学指标（续）,（1）细菌总数,每毫升水中细菌的总数。大部分无害，小部分有害如霍乱菌、伤寒菌等,3、生物指标,（2）大肠菌群,水中大肠菌的多少。表示水体受粪便污染程度和作为饮用水安全的指标。,三、水质标准,见P347附表17、18、20）,我

10、国水环境污染的主要特征是有机物污染。表现在COD、BOD值超标；DO偏低。,部分水体特别是湖泊受营养物N、P影响而出现富营养化现象；少数地区还存在重金属污染和难降解有机污染物污染。(河北情况),7 年河北省地下水水质情况,第四节 水体污染与自净,一、水体污染,二、水体污染源（重点）,三、水体污染物（了解）,四、水体自净,1、水体：（P152 含义有二）,一、水体污染：（概念）,2、水体污染：指水、底质（底泥）和水生生物的污染。实际是指排入水体的污染物的数量超过了该物质在水体中的本底含量和水体的自净能力，造成水质恶化，从而破坏了水体的正常功能。,二、水体污染源,1、水体污染源：通常指产生污染物的

11、场所、设备、装置等。,2、水体污染源分类：,按污染物来源划分：,自然污染源-地质背景等造成的。,人为污染源-由人类活动造成。,人为污染源,工业、农业、生活、交通等。,有机、无机、热、放射性、病原体等。,点源(工业等)面源(农业、地表径流),按人为活动方式分,按污染物性质分,按空间分布方式分,3、几种水体污染源及特点：（重点）,（1）工业污染源-工业生产过程中排放的废水（主要指冷却水）、废液、污水等。,特点：量大、面广、成分复杂、毒性大，不易净化、难处理，危害性大。,pH=213，BOD高达2005000mg/LCOD高达4010000mg/L,To be continued,表2 主要工业污染

12、源所排放的污染物,表2 主要工业污染源所排放的污染物（续）,（2）生活污染源-人类消费活动产生的污水。,To be continued,特点：,杂质多，但总量比例较低0.1-1%，多无毒；含N、P、S较高；含有大量微生物（细菌、病毒）；用水量有季节变化规律。BOD 为100-700 mg/L；pH=7.2-7.8,(3)农业污染源-指农业生产而产生的水污染源。,突出表现在：一是含较高的化肥、农药造成水体面源污染；二是有机质、植物营养物及病原微生物含量高。,农业污染源,农业灌溉用水,牧场、养殖业的有机废水,特点：面广、分散、难于收集、难于治理。,(4)地表径流污染源-指降水淋洗和冲刷地表各种污染

13、物而形成的一种面源污染。,特点：面源污染，难控制，不容忽视。,美国环境科学已将其列为典型问题的第一项。,(5)地下水污染源,特点：污染来源广泛；难于治理；危害严重。,地下水污染源,地下管道的污水渗漏,渗 井化粪池等排污,地下水污染是今后主要研究领域之一。,污水灌溉,途径,污水池渗漏,废物堆淋洗,污水入侵,海水入侵,三、水体污染物(了解),(一)污染物的分类,(二)主要污染物及危害：,（1）美国环保局的分类方法：,（2）我国著作中的分类方法：,美国环保局分类方法：,耗氧污染物致病污染物合成有机化合物植物营养物,无机合成及矿物性物质 沉淀物 放射性污染物 热污染,表3 水体中污染物的种类（中国）,

14、1、需氧污染物（P154）,（1）定义：指工业污水、生活用水中的蛋白质、脂肪、纤维素、碳水化合物等分解过程中需要消耗大量氧的有机质。,C6H12O6+6O26CO2+6 H2O我国水体污染的主要特征是有机污染。,（2）对水体的影响：,使BOD增加，溶解氧（DO）减少。,(二)主要污染物及危害：,2、植物营养物（P157）,（1）定义：指N、P、K、S及其化合物。,（2）来源：,天然富营养化,人为富营养化,工业废水生活污水化肥使用,（3）危害：使水体产生富营养化现象，出现赤潮或水华。,见图片,名词解释：,富营养化现象-是水体衰老的表现。水体中植物营养物含量的增加将导致水生生物，主要是各种藻类过度

15、繁殖，造成水中DO急剧变化，使水体缺氧引起鱼虾死亡的现象。,赤 潮-因海洋中浮游生物暴发性急剧繁殖，而造成海水颜色异常的有害生态现象。因浮游生物种类不同而呈各种颜色如：红色、褐色、绿色、蓝色等。,我国近海污染状况：渤海、东海、南海 以渤海为例：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，累计赤潮面积11610 km2，其中有毒赤潮面积1906 km2。全年造成经济损失600万元。,3、病原微生物,指致病菌、病虫卵和病毒。,特点：数量大；分布广；存活时间长；繁殖速度快；易产生抗药性，很难消灭。,4、重金属:指汞、铅、砷、镉

16、等。,特点：具有“生物放大”作用，可在器官中蓄积，造成慢性危害。,5、酸、碱、盐污染 6、地下水硬度升高7、有毒物质污染8、油污染 9、放射性污染 10、热污染 11、恶臭,其 他 污 染 物（P159-162）,四、水体自净（了解）,1、含义：受污染的水体，由于物理、化学、生物等方面的作用，使污染物浓度逐渐降低，经过一段时间后，恢复到受污染前的状态。,2、水体自净机理：物理自净：指污染物的稀释、扩散、沉淀等化学自净：指污染物经氧化、还原、吸附等生物自净：微生物的分解。,DO值,水 体 自 净 过 程,开源、节流、治污、管理,第五节 水资源的开发与利用,一、合理利用并积极开发水资源。-“开源”

17、、节流”1、提高水的利用效率，开辟第二水源;2、调节水源流量，增加可靠供水；GO 3、发展节水工艺、加强管理、杜绝浪费。,二、切实预防并努力治理水污染。-“以防为主，防治结合”三、制定与执行防治水污染的法规。,复习思考题：,1、解释下列名词：A.水体 B.水体污染 C.化学需氧量（COD）D.生物化学需氧量（BOD）E.DO 2、试分析我国水资源的特点和利用中存在的问题。3、水体的主要污染源和污染物有哪些？4、表征水体污染的主要水质指标有哪些？5、什么是水体的富营养化现象？6、什么是赤潮？产生赤潮的原因是什么？7、试述如何合理利用和保护水资源。,开源,水利工程措施（时间、空间上的调节）,其它措

18、施（雨水、海水淡化、再生水利用）,中国的南水北调,节流,城市节水节水型城市,农业节水节水型农业,发展节水灌溉,改进地面灌溉方式,河南人民胜利渠,浙江防渗渠,浙江余姚茶园喷灌,电动时针式喷灌机,滴 灌,发展喷灌、滴灌,治污,开源节流、治污为本,综合管理,核心：提高用水效率,“防”“治”“管”三者结合,源头控制,1工业废水 改革生产工艺、实现综合利用 清洁生产 单位产品耗水量（国外先进水平国内平均水平）钢铁行业：35m3/t 70100m3/t 油炼制行业：0.2m3/t 5 6m3/t 就地处理：达到污水排放标准,减少污染因子的产生量,2生活污水 合理进行人口密度及分布规划 公众教育 推行使用节水用具，提高节水意识。“绿色消费”、“绿色生活”，使用无磷洗衣粉,3面源水污染 城市径流 收集雨水利用，减少硬质地面，增加绿化用地。农村面源 发展节水农业；减少土壤侵蚀；合理利用农药；截流农业污水；畜禽粪便处理；镇企业废水及村镇生活污水处理。,水污染的基本控制模式三级控制,源头控制,污水集中处理,尾水最终处置,再利用/环境水体,接管标准,出水标准,环境标准,一级控制,二级控制,三级控制,减少污染因子的排放量,减少污染因子的产生量,尾水最终处置,效果好达到或超过常规系统的处理程度,污水生态工程的特点：,尾水最终处置,费用低水、土壤、细菌、高等植物和阳光,空间大、时间长,关键控制水质标准,