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1、第五章 水资源与环境,第一章 水资源的基本概念,从地球上生命的起源到人类社会的形成，人与水结下了不解之缘。水既是人类生存的基本条件，又是社会生产必不可少的物质资源。没有水，就没有人类社会的今天。,水是生命的创造者,一、水的功能与作用,人体的水分含量约占体重的70%。其中，脑髓含水6884%，血液含水80%，肌肉含水73%，肝脏含水76%，眼球含水99%，连坚硬的骨胳里也含水22%，牙齿含水10%。,植物含水量更多，其中水生植物的含水量大于90%，草本植物的含水量70%80%,水是生物的重要组成部分,水在生命活动中担任重要角色 没有水，食物中的养料不能被吸收，废物不能排出体外，药物不能到达起作用
2、的部位。人体一旦缺水，后果是很严重的。缺水1%-2%，感到渴；缺水5%，口干舌燥，皮肤起皱，意识不清，甚至幻视；缺水15%，往往甚于饥饿。没有食物，人可以活较长时间（有人估计为两个月），如果连水也没有，顶多能活一周左右。,地球在漫长演变的岁月中，水在不断地塑造着地球表面：切割岩石、形成平原等。,水是地球表面的雕塑家,地球系统是由“天、地、人”三圈组成，水是三个圈系的主要组成因子，水对环境的持久能力起着命脉的作用。,水圈是环境的命脉,水多为患，水少成灾，水脏贻害,水是环境与发展的核心,二、世界水资源概况,1、水资源种类,（1）降水 即雨雪水：有明显地域性和时间性且不受人类控制 环境健康学特征：水
3、质不稳定，矿物质含量较低，水中微生物较多，水中氯化物或硫酸盐含量较高，水量没有保证。,（2）地表水 即江、河、湖泊水等类型：封闭型：即死水，易污染。开放型：即流水，抗污染力较高 环境健康学特征：感官性状不好，水质较软，有机物多，细菌含量较高，浑浊度大，受污染机会较大，矿物质含量较低，溶解氧含量高，但自净能力强，水量充足，取用方便。,（3）地下水,即井水、泉水浅层地下水：水质较清洁，悬浮物、有机物较少,细菌含量较少，色度较低，含矿物质含量较多，受污染机会较小，溶解氧少，自净能力较差。深层地下水：水质透明无色，水温恒定，有机物和细菌含量很少，水的硬度高（含矿物质多），受污染机会极小，溶解氧很，自净
4、能力很差。泉水：水质与浅层或深层地下水相似环境健康学特征：相对卫生，但矿化程度高，硬度大，有时水质有异常。,2、地球上水的组成,地球上水的总量14亿KM3地球上水的分配比（%）,3、世界水资源的分布,由于受地理位置和地形地貌的影响，世界水资源在时间和空间上都存在分布不均匀的状况。,从上面的图以及表格数据可以看出，全球以大洋洲（澳大利亚除外）年降水量最大，其水资源量也极为丰富，而澳大利亚由于降水稀少，荒漠和半荒漠面积达到三分之二，使得径流系数明显偏低；次之，降水量较丰沛的是南美洲，而亚洲、非洲、北美洲、欧洲的降水量都接近全球平均水平，非洲气候炎热，蒸发强烈，有大面积的沙漠存在，因此径流系数比其他
5、洲明显偏小；南极洲降水虽然不多，但由于降水全部储存于冰川中，因此径流量等于降水量。即使在同一个洲内，由于空间跨度大，再加上自然条件的差异，水资源的分布也是很不均匀的。,第二节 中国水资源概况,一、我国水资源的概况 河川径流总量仅次于巴西、俄罗斯、加拿大、美国、印度尼西亚，位居世界第六位；地下水资源也较为丰富。同时由于我国国土面积辽阔，人口资源丰富，水资源人均占有河川径流量较少，仅相当于世界的1/4。,河川径流是由地面和地下（包括土壤）汇流到河槽并沿河槽流动的水流的统称。,水资源的储量,二、我国水资源的主要问题1、水资源总量丰富，但是人均和亩均占有量少2、水资源空间分布不均匀3、水资源时间分布不
6、均匀,水资源总量居世界第六位，人均占有量居世界第85位,由于我国所处的地理位置和特殊的地形、地貌、气候条件，导致水资源丰枯在地区之间差异比较大，总体状况是南多北少，水量与人口和耕地分布不相适应。,我国大部分地区受季风影响明显，降水量年内分配不均匀，年际变化较大，并有枯水年和丰水年连续出现的特点,4、水土流失严重，许多河流含沙量大,三、我国水资源的特点,第三节 水体污染源和污染物,一、水体污染 1、定义：水体因接受过多的杂质而导致其物理、化学、及生物学特性的改变和水质恶化，从而影响水的有效利用，危害人体健康的现象。,2、水污染的危害,危害人体健康降低农作物的产量与质量影响渔业生产的产量和质量制约
7、工业发展的危害加速生态环境的退化与破坏造成经济损失,二、主要的水体污染源,1、点源：指以点状形式排放而使水体造成污染的发生源。如：工业污染源和生活污染源。特点：有季节性和随机性。,2、面源（非点源）：指以面形式分布和排放污染物而造成水体污染的发生源。如：从田间和果园冲刷下来的农药、化肥和畜禽养殖产生的废水，通过径流进入河流、湖泊或掺入地下水（造成农药污染、富营养化等）。,A、工业污水：量大、面广、含污染物多、成分复杂，在水中不易净化，处理困难。,主要特性：SS（悬浮物）含量高：30000mg/L(max)pH值变化大：pH=2-13 需氧量高:COD：400-10000mg/L，BOD:200
8、-5000mg/L。有机物一般难于溶解。对微生物起毒害作用 温度较高，排入自然水体会引起热污染 易燃：常含有低燃点的挥发性液体，如汽油、苯等 多种多样有害成分：硫化物、汞、镉、砷等,B、生活污水：主要是日常洗涤用水，固体物质含量小于1%，而且多为无害物质。主要特性：浑浊，SS（悬浮物）含量：200-500mg/L 含磷、氮、硫高，含大量合成洗涤剂，并含有多种微生物（细菌、病原菌等）,农村水体面源污染源分析 下水尚未与市区污水道连通的村镇生活污水 未收集或未及时收集各种垃圾 农田残留氮磷肥和农药 裸露土地和农田的水土流失 分散性餐饮废水 农户分散畜牧家禽养殖废水 大气中的降尘、机动车排出气体中的
9、油类物质和颗粒特点：面广，分散，难于治理。,三、主要的水体污染物,1、耗需氧污染物（1）定义：指生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机化合物，可在微生物作用下，最终分解为简单的无机物：CO2和H2O。分解过程中需要消耗大量的氧(正常水体含氧量为4mg/l)，故称为耗氧有机物。,（2）危害：大量消耗水中的溶解氧（DO）,水质变化表现为:水体能见度下降水体发黑、发臭有气体从水中冒出水体表面有浮渣,（1）定义：是指促使水中植物生长，从而加速水体富营养化的各种物质，主要指氮、磷。,2、植物营养物：是引起湖泊、河流的富营养化的主要物质。,（2）危害：造成水体的营养化（水体衰老的表现
10、，多发生在湖泊、水库、海湾内的流速相对缓慢的地方）。,第四节 水资源的利用与保护,一、水资源的利用1、提高水的利用效率降低工业用水量，提高水的重复利用率减少农业用水，实行科学灌溉；,2、回收利用城市污水，开辟第二水源中水的使用 雨水、雪,3、调节水源流量，增加可靠供水,建造水库 跨流域调水地下蓄水海水淡化拖移冰山恢复河、湖水水质合理利用地下水,4、增加下水道建设，发展城市污水处理厂5、加强水资源管理，开展再生水的利用,目前再生水的利用主要有以下几种途径：,1）农业用水 2）工业用水 3）市政、园林用水 4）生活杂用水,我国的再生水行业刚刚起步，再生水推广还存在一些困难，导致再生水利用率很低，要
11、使再生水得到充分利用还任重而道远。,5）城市二级河道景观用水 6）利用现有坑塘储存再生水 7）地下水回灌用水,南水北调中线调水路线示意图,三峡工程一瞥,二、水资源的保护,目前我国水环境保护领域存在的问题主要体现在以下几个方面：,经济发展的速度远高于水污染治理的力度 2.点源治理与集中处理缺乏同步管理 3.污水治理的设施及配套设施投资不足4.建成的污水处理厂运行经费不到位 5.污水处理产厂的污泥得不到最终处理 6.水资源缺乏合理使用的政策和控制手段7.河湖水域的养殖业缺乏科学化的管理8.水域沿岸的污染排放口得不到彻底根除 9.已建成的污水处理厂不适应新排放标准的要求 10.缺乏全局观念和可持续发
12、展的战略思想,1.树立全民可持续发展战略思想，制定规划，分步实施,（1）现有水资源保护利用规划（包括地表水、地下水）（2）新水源开发、利用规划（污水处理净化水、深度处理再生水、海水淡化脱盐水、降雨储存天然水）,2.建立水系流域、区域管理机制，实行污染总量控制,根据河流、湖泊等受纳水体的规模、功能、流量等建立区域管理和流域控制相结合的管理模式，并根据受纳水体的自净能力和承受污染程度的极限值实行污染总量控制的管理措施。,3.严格把住病从口入关，加大资源治理力度,（1）工业废水预处理与城市污水集中处理有机结合是排入水体水质达标的保障。（2）必须保持水体自身清洁，是保障水体水质达标的重要因素。A 根据
13、水体的水质类别严格控制排入水体的水质标准，建立健全排放许可制度和审批程序。B 根据水体承受能力严格控制水体的水产养殖规模 C 根据河道、湖塘的污染周期，定期清除河床底泥，避免水体自身污染。,4.建设污水处理厂应与配套管网同步实施,城市生活污水和工业废水都要通过市政管网输送到城市污水处理厂，只建成了污水处理厂不建相应的配套管网，造成污水处理厂因无污水来源或来水量不足不能正常运营的局面。这种局面的出现有的是因为建污水厂时没有把污水管网同时建设；有的是建了污水处理厂，原有的污水管网不健全，需要增加的新管网收水量由于各种原因不能与污水厂的处理能力相匹配，使污水厂停滞不能发挥其功能。既浪费了投资，也使设
14、施设备因长期停用产生损坏。只有在建设时将污水厂与配套管网同步实施，才能完整地发挥出城市基础设施的作用。,5.对不适应新排放标准水质要求的老污水处理厂改造项目出台优惠政策,（1）根据本地区污水处理厂排入受纳水体的水质要求，确定污水处理厂的出水水质标准。（一级A，一级B，二级）（2）根据本地区的资金、水环境要求等诸因素，确定污水处理厂改造工程竣工时间及出水水质达到新污水综合排放标准要求的时间。（3）污水处理厂改造工程提倡推广应用新工艺、新技术，提高污水处理效率。在充分利用原有处理构筑物的基础上，尽量少建或不建新的构筑物，在保证出水水质达标排放的前提下节约资金投入。（4）污水处理厂改造项目的处理工艺
15、应选择降低能耗，降低运行成本的工艺流程，尽量减少运营费用的支出。,6污水处理厂的污泥进行无害化最终处置，避免二次污染源的产生,（1）综合本地区污泥产量、污泥泥质、处理的环境条件等特点，着手编制污泥最终处置的规划。（2）探讨污泥无害化最终处置的新途径。（3）污泥处置工艺选择。（4）摆正污泥处置课题的研究与污泥处置工程实施的关系。（5）污水处理厂污泥最终处置应列入政府主管部门的监管范围。（6）污泥处置费用要有明确的规定。,7制定分质供水政策，分别定价，体现水资源的价值,合理使用水资源应按照生活生产所需要的用水水质来选择水资源。要将优质水作为人类饮食用水和食品医药加工行业用水。用于各类产品在生产过程
16、中有特殊水质要求的生产工艺用水、工业冷却水、河道景观水、市政绿化水、生活杂用水等均可选择再生水。经过不同深度的处理后供给相应的用户，并给予优惠的政策和合理的价格，使用户得到分质用水的实惠价格。不能出现地表水、地下水价格低于再生水价格的问题。用优惠政策鼓励使用再生水，用价格杠杆体现不同水资源的相对价值，达到各种水资源都能得到充分利用的目的。,8严格控制地下水源的开采,使地下水资源处于匮乏，使地面产生不同程度的下沉，由于地表水源的紧缺造成地下水资超量开采的严重问题。对水资源使用缺乏管理，在水资源实行统一调配合理使用水资源方面产生失控，比较严重的是有些地区自来水厂的供水能力很大，但售水量却很小，出现
17、用水户采用打井使用自备水源的问题。必须将能够使用其它水源的自备井封闭，用地表水、再生水等水源取代井水，对暂时无其它水资源代替的自备井水源要严格控制开采量，并提高井水的水价，促使用户减少开采量积极寻求第二水资源。,9落实污水处理费的收取,重庆市城市污水处理费征收管理办法，已经1998年11月16日市人民政府第30次常务会议审议通过，现予发布，自1999年1月1日起施行。截至2011年12月30日，重庆市征收污水处理费入市、区县两级财政59565万元(其中入市财政53358万元，区县财政6207万元)以超额4.9亿元年度目标22%提前完成市政府下达的征费任务。目前，重庆主城居民污水处理费每立方米为
18、1元。,10加强对污水处理厂的监管力度，发现问题及时处理,在严格控制污水处理厂上游污染源超标排放的基础上，要对污水处理厂的出水水量、出水水质进行严格管理。从对污水处理厂监管过程中可以及时发现相关问题。,第五节 饮健康的水,饮用水的种类 矿泉水、纯净水、蒸馏水、自来水、矿物水、富氧水、电解水、太空水和生态水共九种。一、矿泉水以含有一定的矿物盐、微量元素或者二氧化碳为特征，具有较高的营养价值和保健作用。饮用矿泉水在欧洲自上世纪30年代起，每年以30%的增长率迅速发展；我国矿泉水资源丰富（3000多处），但真正受到消费者重视只是近十几年；我国第一家生产矿泉水的-山东青岛崂山矿泉水，在1932年就开始
19、生产了。,1、矿泉水的分类：根据水温、渗透压、用途pH值分类）按水温分类 国际矿产水文学根据泉水温度把矿泉水分：冷泉(20)、低温泉(2037)、温泉(3742)热泉(42 以上）2）按化学成分分类 根据含矿物质分：盐类矿泉水（矿物质含量大于1/L）、淡矿泉水（矿物质含量小于1/L）3）按用途分类医用矿泉水：包括：浴疗（含、2等）、饮疗（含、2等），饮疗矿泉水须符合饮用水卫生标准农用矿泉水：以矿泉水中某些特种元素改良土壤饮料矿泉水：含有人体必需的微量元素或对人体有益的矿物质，清洁卫生，不含致病菌和有毒物质，可直接饮用的天然矿泉水4）按 pH 值分类强酸性(p值以下)、酸性(p值)、弱酸性(p值
20、）、中性(p值.）、碱性(p值.）、中强碱性(p值.)、强碱性(p值 以上),二、纯净水不健康的水1、什么是纯净水？采用蒸馏法、电渗析法、离子交换法、反渗透法及其他适当的加工方法制得的水。几乎百分之百生产纯净水的企业，均采用自来水作为水源，经过RO膜过滤工艺获得。这种工艺可以除掉自来水中的任何物质，包括有害物质和有益物质。所以纯净水优点为纯净、缺点为无任何营养。2、纯净水是如何形成的？纯净水包括蒸馏水、太空水等，因其生产采用的原水水质不同，生产厂家使用的设备各异，生产工艺流程也有所区别。但基本上可分为过滤、反渗透脱盐（蒸馏）和灭菌三部分。,三、蒸馏水1、什么是蒸馏水？蒸馏法曾是早期的一种纯水制
21、备方法，通过蒸馏，源水中的胶体、悬浮物质和无机盐，以及沸点比水高的有机物因不能挥发而被除去，蒸汽凝结而成的无菌、无杂质的水即为蒸馏水。水的煮沸过程为消毒净化过程，但同时也是除去水中矿物质和微量元素的过程，因此，蒸馏水也是较为纯净的软水。由于蒸馏水的制取耗费成本较高,故多用来配制医用药液、注射针剂、化学试剂、保健口服液等。2、蒸馏水的制作 蒸馏水的制作是把源水煮沸后令其蒸发冷凝回收，要大量耗费热能，造价不会太低，用于制作蒸馏水的源水中的其它遇热蒸发物质，也就随着蒸馏水的生成而冷凝到蒸馏水中，如对健康(健康食品)有害的酚类、苯化合物，甚至可蒸发的汞等。要想得到纯净水或超纯水，必须经过二次、三次的蒸
22、馏还得增加其它纯净手段。不过市场供饮用的蒸馏水不大可能这么做，也没有必要这么做。同时，常饮蒸馏水就等于放弃了从水中获得人体所需的微量元素(微量元素食品)的5的来源。,四、自来水 自来水公司经过消毒、过滤的管道水，一般不能直接饮用。五、矿物水人工添加矿物质的水 矿物质水使用符合生活饮用水卫生标准的水为水源，采用适当的加工方法，有目的地加入一定量的矿物质而制成的制品。通俗地讲就是用符合国标的自来水作为水源，经过加工，再添加适量矿物质生产出来的水就是饮用矿物质水。六、富氧水属于一种医学研究用水 是指在纯净水里加入更多的氧气，这种水中的氧分子到了体内，会破坏细胞的正常分裂作用，导致人体过早衰老。七、电解水（离子水）须在医生指导下饮用的水八、太空水 太空水是采用RO（反渗透，过滤级别0.1nm 1nm（纳米）=10的-9方米）膜处理技术对自来水进行终端净化后的水.膜处理技术是目前最成熟的水处理技术，来源于宇航员在飞船上获得饮用水的原理。采用这种方法处理后，细菌、病菌、重金属等肉眼看不到的有害物质都被排除在膜外。,九、生态水 生态水是集矿化、磁化、小分子团、弱碱性于一体的活化水。是由天然无毒的托马琳、麦饭石、天青石、木鱼石等矿石制成的纳米功能陶瓷球和高梯度磁场处理而得到的饮用水。完全具备了世界卫生组织规定的好水标准。,思考题：饮用水的种类有哪些？,
