本教材以人类面临的主要环境问题为研究对象,系统地阐述了人类活动影响下环境要素的变化以及污染物在大气、水体、土壤中的迁移转化规律,并介绍了固体废物污染、物理污染和生物污染对环境的影响,同时从环境管理的视角探讨了解决环境问题的途径,*后对全球性环境问题及可持续发展理论进行了概论性的阐述。
本教材每章之前明确了学习目标,章节中附有典型的阅读材料,每章之后附以思考题,并提供了开放性的学习资源,以此提高教材的实用性,既有利于学生的学,又有利于教师的教,尤其是有利于培养学生的综合思维及解决实际问题的能力。
本教材可作为环境科学、环境工程、资源与环境规划等专业的基础课程教材,也可作为环境科学公选课的教材,同时也可供从事环境保护工作的专业人员参考。

第1章绪论1
1.1环境的基本概念及组成1
1.1.1环境的概念1
1.1.2环境的组成4
1.1.3环境的特性5
1.2环境问题7
1.2.1环境问题及其分类7
1.2.2环境问题的由来与发展7
1.2.3环境问题的实质9
1.2.4环境问题的特点及其启示10
1.3环境科学11
1.3.1环境科学的发生和发展11
1.3.2环境科学的研究对象与任务14
1.3.3环境科学的分科15
问题与思考16
参考文献16
课外阅读16
第2章大气环境18
2.1大气的结构与组成18
2.1.1大气的结构18
2.1.2大气的组成21
2.2大气污染及主要污染物22
2.2.1大气污染22
2.2.2大气污染源及其分类23
2.2.3大气污染物及其分类25
2.2.4几种主要大气污染物的性质及危害30
2.3几种典型的大气污染类型36
2.3.1煤烟型污染36
2.3.2交通型污染37
2.4污染物在大气中的迁移与扩散39
[1]环境科学概论(第2版)目录[2]2.4.1大气污染物的扩散与气象因子的关系39
2.4.2大气污染物的扩散与下垫面的关系48
2.4.3影响大气污染的其他因素50
2.4.4大气污染物的扩散模式50
2.5大气污染的综合**60
2.5.1大气污染控制与管理61
2.5.2大气污染治理技术62
问题与思考68
参考文献68
课外阅读69
第3章水体环境70
3.1水体环境概述70
3.1.1天然水在环境中的循环70
3.1.2天然水的组成73
3.1.3天然水的类型及其特点74
3.1.4天然水的性质75
3.2水体环境污染及污染物76
3.2.1水体概念及水体污染76
3.2.2水体污染源与污染物77
3.2.3常用的水质评价指标83
3.3污染物在水体中的迁移与转化85
3.3.1水体自净作用与水环境容量85
3.3.2污染物在水中的运动特征86
3.3.3河流水体中污染物扩散的稳态解89
3.3.4河流水质模型91
3.4主要污染物在水体中的化学转化96
3.4.1耗氧有机物96
3.4.2植物营养物99
3.4.3重金属102
3.5水环境污染控制及管理103
3.5.1水环境质量标准103
3.5.2水环境污染**对策105
3.6水污染控制技术107
3.6.1污水的处理方法分类与污水处理系统107
3.6.2常用的物理处理方法简介108
3.6.3常用的化学处理方法简介112
3.6.4常用的生物处理方法简介115
3.6.5常用的物理化学处理方法简介121
问题与思考122
参考文献123
课外阅读123
第4章土壤环境124
4.1土壤污染与土壤自净125
4.1.1土壤污染及其特点126
4.1.2土壤自净127
4.2土壤污染物及其危害129
4.2.1土壤污染物的来源130
4.2.2土壤污染的危害130
4.3土壤中的主要污染物及其迁移转化131
4.3.1重金属对土壤的污染132
4.3.2化学农药对土壤的污染137
4.4土壤污染的综合**143
4.4.1土壤污染的控制与管理143
4.4.2土壤污染控制技术145
问题与思考147
参考文献147
课外阅读147
第5章固体废物与环境148
5.1固体废物的概述148
5.1.1固体废物来源及其种类149
5.1.2固体废物的特点151
5.1.3固体废物的污染途径及危害152
5.2固体废物污染的综合**153
5.2.1固体废物控制的原则153
5.2.2固体废物的处理技术155
5.2.3固体废物的处置技术157
5.2.4固体废物资源化利用158
问题与思考159
参考文献159
课外阅读159
第6章物理环境160
6.1噪声污染160
6.1.1噪声及其来源160
6.1.2噪声的物理量度指标163
6.1.3噪声的危害165
6.1.4噪声的控制166
6.2电磁辐射污染168
6.2.1电磁辐射及其来源168
6.2.2电磁辐射的危害169
6.2.3电磁辐射的控制169
6.3放射性污染171
6.3.1放射性污染及其来源171
6.3.2放射性污染的危害172
6.3.3放射性污染的控制172
6.4光污染173
6.4.1光污染及其来源173
6.4.2光污染的危害174
6.4.3光污染的控制174
6.5热污染174
6.5.1热污染及其来源174
6.5.2热污染的危害175
6.5.3热污染的控制176
问题与思考176
参考文献176
课外阅读177
第7章生物环境178
7.1生物多样性178
7.1.1生物多样性及其价值178
7.1.2生物多样性锐减的原因183
7.1.3生物多样性保护188
7.2生物污染190
7.2.1生物污染及其来源190
7.2.2生物污染的危害191
7.2.3生物污染的控制193
7.3食品污染194
7.3.1食品污染及其来源194
7.3.2食品污染的控制199
问题与思考201
参考文献201
课外阅读201
第8章环境管理202
8.1环境管理概述202
8.1.1环境管理的含义202
8.1.2环境管理的内容203
8.2环境管理的基本制度205
8.2.1环境影响评价制度205
8.2.2“三同时”制度207
8.2.3排污收费制度209
8.2.4环境保护目标责任制210
8.2.5城市环境综合整治定量考核制度211
8.2.6污染集中控制214
8.2.7排污申报登记与排污许可证制度216
8.2.8限期治理污染制度218
8.2.9污染排放总量控制制度219
8.3环境保护法221
8.3.1环境保护法的定义221
8.3.2环境保护法的目的和任务222
8.3.3环境保护法的基本原则222
8.3.4环境与资源保护法体系226
8.4环境标准228
8.4.1环境标准的内涵228
8.4.2环境标准的特点228
8.4.3环境标准的作用229
8.4.4环境保护标准体系与管理体制230
问题与思考230
参考文献231
课外阅读231
第9章环境科学技术与方法232
9.1环境监测232
9.1.1环境监测的目的与分类233
9.1.2环境监测的要求与特点234
9.1.3环境监测技术与方法236
9.2环境评价246
9.2.1环境评价及其分类246
9.2.2环境评价的主要内容248
9.2.3环境评价的方法249
9.3环境规划252
9.3.1环境规划的内涵及作用252
9.3.2环境规划的分类与特征254
9.3.3环境规划的原则与方法256
问题与思考260
参考文献260
课外阅读260
第10章全球环境变化与可持续发展261
10.1全球环境变化261
10.1.1温室效应261
10.1.2臭氧层耗竭268
10.1.3酸雨危害加剧272
10.1.4海洋污染275
10.2可持续发展280
10.2.1可持续发展理论280
10.2.2中国可持续发展战略285
问题与思考287
参考文献287
课外阅读287

第3章水 体 环 境
学习目标
1. 掌握水体污染物质的来源和水体污染的主要污染物。
2. 理解生化需氧量、化学需氧量、总有机碳量、总需氧量的概念。
3. 理解污染物在水体中的运动特征及河流水体中污染物扩散的稳态解。
4. 掌握水体中耗氧有机物进行降解时的基本概况和水体富营养化过程及危害。
5. 掌握重金属在水体中的迁移转化规律。
6. 掌握水环境质量标准、水环境污染**对策和常规的废水处理方法。
3.1水体环境概述
水是自然界*基本的环境要素,是人类生活和生产活动中不可缺少的物质资源,是生命有机体生存、繁衍的基本物质条件基础。
地球上的水,虽然数量巨大,但能直接被人们生产和生活利用的,却少得可怜。海水又咸又苦,不能饮用,也难以用于工农业生产。地球的淡水资源仅占其总水量的2.5%,而在这极少的淡水资源中,又有70%以上被冻结在南极和北极的冰盖中,加上难以利用的高山冰川和永冻积雪,有87%的淡水资源难以利用。人类真正能够利用的淡水资源是江河湖泊和地下水中的一部分,约占地球总水量的0.26%。全球淡水资源不仅短缺而且地区分布极不平衡。21世纪,水资源正在变成一种宝贵的稀缺资源,水资源问题已不仅仅是资源问题,更成为关系到**经济、社会可持续发展和长治久安的重大战略问题。
3.1.1天然水在环境中的循环
地球上各种形态的水,在太阳辐射、重力等作用下,通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节,不断地发生相态转换和周而复始运动的过程,称为水循环。水循环按不同途径与规模,分为大循环和小循环。[1]环境科学概论(第2版)第3章水体环境[2](1) 大循环
大循环又称外循环或海陆间循环,指发生在全球海洋与陆地间的水交换过程。海洋表面蒸发的水汽,随着气流运动被输送到陆地上空。在一定条件下形成降水降落到地面。落到地面的大气降水,一部分被植物截流,大部分沿地表流动,形成地表径流,还有一部分下渗形成地下径流。在这一过程中,除一部分通过蒸发返回大气,绝大部分*终都流回海洋,从而实现海陆间循环,维持着海陆间水量的相对平衡(见图31)。
图31水循环示意图
(2) 小循环
小循环又称内部循环,是指发生于海洋与大气之间,或陆地与大气之间的水交换过程。前者称海洋小循环,后者称陆地小循环。海洋小循环是指从海洋表面蒸发的水汽,在海洋上空凝结致雨,直接降落到海面上的过程;陆地小循环指陆地表面和植物蒸腾蒸发的水汽,在陆地上空成云致雨,降落至地表的循环过程。这种循环由于缺少直接流入海洋的河流,因此与海洋水交换较少,具有一定的独立性(见图31)。
水循环具有特别重要的意义:
**,水循环是“纽带”。水循环不仅将地球上的各种水体组合成连续、统一的水圈,而且在循环过程中将地球上的水圈、岩石圈、大气圈和生物圈紧密地联系在一起,形成相互联系、相互制约的统一整体,同时水循环也是海陆间相互联系的重要纽带。
第二,水循环是“调节器”。地球上的水循环是能量传输过程。通过水循环使地表太阳辐射进行重新分配,使不同纬度热量收支不平衡的矛盾得到缓解,从而调节全球的热量平衡。
第三,水循环是“雕塑家”。水循环过程中的流水以其持续不断的冲刷、侵蚀、搬运和堆积作用,以及水的溶蚀作用,在地质构造的基底上连续不断地塑造着千姿百态的地貌。
第四,水循环是“传输带”。水循环作为地表物质迁移的强大动力和主要载体,源源不断地向海洋输送大量的泥沙、有机质和各种营养盐类,从而影响海水的性质、海洋沉积、海洋生物等。同时海洋通过蒸发,源源不断地向大陆输送水汽,形成降水,进而影响陆地上的一系列物理、化学和生物过程;同时通过水循环,海洋不断向陆地输送淡水,补充和更新陆地上的淡水资源,从而使水成为取之不尽的可再生资源。
中国水资源现状不容乐观
中国是一个干旱、缺水严重的**。淡水资源总量为28 000亿m3,占全球淡水资源的6%,仅次于巴西、俄罗斯和加拿大,居世界第4位,但人均只有2200m3,仅为世界平均水平的1/4、美国的1/5,在世界上名列121位,是全球13个人均水资源*贫乏的**之一。 扣除难以利用的洪水径流和散布在偏远地区的地下水资源,中国现实可利用的淡水资源量则更少,仅为11 000亿m3左右,人均可利用水资源量约为900m3。中国水资源地区分布也很不平衡,长江流域及其以南地区,国土面积只占全国的36.5%,其水资源量占全国的81%;长江流域以北地区,国土面积占全国的63.5%,而水资源量仅占全国的19%。按照国际公认的标准,人均水资源低于3000m3为轻度缺水;人均水资源低于2000m3为中度缺水;人均水资源低于1000m3为严重缺水;人均水资源低于500m3为极度缺水。中国目前有16个省(区、市)人均水资源量(不包括过境水)低于严重缺水线,有6个省、区(宁夏、河北、山东、河南、山西、江苏)人均水资源量低于500m3。
目前我国城市供水以地表水或地下水为主,或者两种水源混合使用,有些城市因地下水过度开采,造成地下水位下降,有的城市形成了几百平方千米的大漏斗,有的沿海城市海水倒灌数十千米。由于工业废水的肆意排放,导致地表水、地下水被污染。目前,全国600多座城市中,已有400多座城市存在供水不足问题,其中比较严重的缺水城市达110个,全国城市缺水总量为60亿m3。 据监测,目前全国多数城市地下水和地表水受到一定程度的点状和面状污染,
不仅降低了水体的使用功能,进一步加剧了水资源短缺的矛盾,对中国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响,而且还严重威胁到城市居民的饮水**和人民群众的健康。中国水环境的主要问题: 一是水资源短缺;二是水污染;三是用水的极大浪费;四是地下水过量开采。如何合理开发、节约利用、有效保护水资源,将是我国经济能否持续高速发展的重要课题。资料来源: http://baike.haosou.com/doc/49589515180921.html
3.1.2天然水的组成
在自然界中,完全纯净的水是不存在的。天然水与周围的物质接触而发生相互作用,许多物质可以通过溶解等途径进入水体。在复杂循环过程中,进入水体的各种物质也会部分地离开水体。所以天然水实际上是一种溶液,而且是成分极其复杂的溶液。
除水本身外,天然水中的物质组成主要包括溶解的气体、各种离子、微量元素、生源物质、胶体物质以及悬浮颗粒等。
(1) 主要气体
水中溶解的主要气体是氮气(N2)、氧气(O2)、二氧化碳(CO2)等,还有甲烷(CH4)、氢气(H2)、硫化氢(H2S)等微量气体。
O2和CO2的意义*大。它们影响水生生物的生存、繁殖,水中物质的溶解、反应等化学行为,以及微生物的生化行为。水生动物吸收O2,放出CO2。水生植物吸收CO2,进行光合作用放出O2。水中动植物残骸的腐烂也消耗O2。天然水中O2含量变动范围一般是0~14mg/L,河水和湖水中CO2含量一般低于20~30mg/L。
天然水中还含少量的H2S,其来源于含硫蛋白质的分解及硫酸盐类的还原作用,还有火山喷发等。但一般地表水中H2S含量极低,深层地下水、矿泉水中含量较高。
(2) 主要离子
水中溶解的主要离子有9种: 钾离子(K+)、钠离子(Na+)、钙离子(Ca2+)、镁离子(Mg2+)、铁离子(Fe3+)、氯离子(Cl-)、硫酸根离子(SO2-4)、碳酸氢根离子(HCO-3)、碳酸根离子(CO2-3)等。这9种离子可占水中溶解固体总量的95%~99%以上。
天然水中氢离子(H+)在水中含量较低,大多数天然水的pH值为6.8~8.5。
(3) 微量元素
天然水中的微量元素有Br、I、F以及含量极微的Cu、Co、Ni、Cr、As、Hg、V、Mn、Zn、Mo、Ag、Cd、B、Sr、Ba、Al、Au、Be、Se等元素,及放射性元素如Ra、Rn等。天然水中,Hg的含量为0.001~0.1mg/L,Cr含量小于0.01mg/L。在河流和淡水湖中,Cu的含量平均为0.02mg/L,Co为0.0043mg/L,Ni为0.001mg/L。
(4) 生源物质
天然水中有磷酸根(PO3-4)、硝酸盐(NO-3)、亚硝酸盐(NO-2)、铵盐(NH+4)等水生植物必需的养分,其中含氮离子在一定条件下可以相互转化。
(5) 胶体
天然水中还存在着主要由动植物残骸分解产生的有机物质和土壤中富敏酸、胡里素等进入水体,它们多数以胶体状态存在,少数溶解在水中,其成分非常复杂。
(6) 悬浮物质
水中的悬浮颗粒主要是沙粒、黏土等,也包括浮游动物、浮游植物和各种细菌类等。
受人类活动影响的水体所含的物质种类、数量、结构均与天然水质有所不同。以天然水中所含的物质作为背景值,可以判断人类活动对水体的影响程度,以便及时采取措施,提高水体水质,使之朝着有益于人类的方向发展。
3.1.3天然水的类型及其特点[*2]1. 大气降水大气降水由海洋和陆地蒸发的水蒸气凝结而成,以雨、雪等形式降落地面。它的组成很大程度上取决于地区条件,如靠近海岸处的降水可能混入风卷入的海水飞沫,其中Na+、Cl-含量较高;内陆降水可混入大气中的灰尘、细菌以及各种污染物质。一般初降雨水或干旱地区雨水中杂质较多,而长期降雨后或湿润地区雨水中杂质较少。但总的来说,大气降水是杂质很少而矿化度很低的软水。水的矿化度又叫做水的含盐量,表示水中所含盐类的数量。水的矿化度通常以1L水中含有各种盐分的总克数来表示(g/L)。
雨水的pH值一般为5.6~7.0,pH=5.6是饱和CO2的酸度,pH值低于此值的雨水称为酸雨。酸雨主要是排放到大气中的硫氧化物、氮氧化物生成的硫酸、硝酸等造成的。我国酸雨分布已从20世纪80年代初期的西南局部地区扩展到长江以南大部分城市和乡村,并向北方发展。
酸雨腐蚀材料,损害森林,破坏水生和陆生生态环境,并造成农作物减产。酸雨会使湖泊变酸,水生生物死亡。酸雨对生态系统的危害还表现在酸雨浸渍土壤,使土壤变得贫瘠,降低生态系统的初级生产力。酸雨腐蚀岩石矿物,使水体中的重金属和铝的含量增加,*终影响人的健康。
2. 河水
河水的化学成分受多种因素的影响,例如河流集水面积内被侵蚀的岩石性质、流动过程中补给水源的成分、流域面积内的气候条件以及水生生物活动等。河水的含盐量多在100~200mg/L,一般不超过500mg/L。河水中各种主要离子的比例为Ca2+>Na+,HCO-3>SO2-4>Cl-,但也有例外。河水中的溶解氧通常呈饱和状态,但当河水受到有机物和无机还原性物质的污染时会出现缺氧,这些污染物被氧化分解后又可恢复正常。
3. 湖泊水
湖泊是由河流和地下水补给而形成的,水的组成成分与湖泊所处的水文、气候、地质、生物等条件密切相关。湖泊有着与河流不同的水文条件,湖水流动缓慢而蒸发面积大,通常水体相对稳定,在蒸发量大的地区可形成咸水湖。湖水中主要离子的比例一般为Ca2+>Na+,HCO-3>SO2-4>Cl-,少量Na+>Ca2+,个别的有SO2-4> HCO-3,而Cl-> HCO-3是咸水湖的特点。
湖水中的生物营养元素N、P非常重要,过多地排入N、P会造成湖泊的富营养化,使藻类大量繁殖,藻类死亡分解要消耗大量溶解氧,使湖泊水质恶化。
水库是人工形成的湖泊,其水质规律基本与湖泊相似,但在水交换快时,水质规律类似于河流。
4. 地下水
地下水是以滴状液体充填于构成地壳的岩石及沉积物空隙中的水,是降水经过土壤和地层的渗流而成的。部分河水和湖水也会通过河床和湖床的渗流而成为地下水的一个来源。
由于地下水经过土壤和地层的渗透、过滤,几乎全部去除了从空气和地面带来的颗粒杂质,因此,地下水是比较透明、无色的,有极少悬浮物质、极少细菌,温度较低且变化幅度小。但水可溶解与其接触的土壤和地层,溶入较多的矿物质。而且在渗透过程中,一些有机物会被细菌分解成无机盐类,这也增加了地下水的含盐量。分解产生的CO2、H2S等还会使水具有还原性,可溶解Fe、Mn等金属,使它们以低价离子进入水中,因此,有的地下水含Fe、Mn较多。此外,水中原有的溶解氧常在地层下被有机物氧化所耗尽,故地下水往往缺少溶解氧。
3.1.4天然水的性质[*2]1. 碳酸平衡CO2在水中形成酸,可与岩石中的碱性物质发生反应,并可通过沉淀反应变为沉积物而从水中除去。在水和生物体之间的生物化学交换中,CO2占有独特的地位,溶解的碳酸盐化合态与岩石圈、大气圈进行均相、多相的酸碱反应和交换反应,对于调节天然水的pH值和组成起着重要作用。
在水体中存在着CO2、H2CO3、HCO-3和CO2-3等4种化合态,常把CO2和H2CO3合并为H2CO3。因此,水中H2CO3HCO-3CO2-3体系可用下面的反应表示: CO2+H2OH2CO*3
H2CO*3HCO-3+H+
HCO-3CO2-3+H+2. 天然水中的碱度和酸度
碱度是指水中能与强酸发生中和作用的全部物质,亦即能接受质子H+的物质总量。组成水中碱度的物质可以归纳为3类: ①强碱,如NaOH、Ca(OH)2等,在溶液中全部电离生成OH-离子; ②弱碱,如NH3、C6H5NH2等,在水中部分发生反应生成OH-离子; ③强碱弱酸盐,如各种碳酸盐、重碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫化物和腐殖酸盐等,它们水解时生成OH-或者直接接受质子H+。弱碱及强碱弱酸盐在中和过程中不断继续产生OH-离子,直到全部中和完毕。
和碱相反,酸度是指水中能与强碱发生中和作用的全部物质,亦即放出H+或经过水解能产生H+的物质的总量。组成水中酸度的物质也可归纳为3类:①强酸,如HCl、H2SO4、HNO3等; ②弱酸,如CO2、H2CO3、H2S、蛋白质以及各种有机酸类; ③强酸弱碱盐,如FeCl3、Al2(SO4)3等。
3. 天然水体的缓冲能力
天然水体的pH值一般为6~9,而且对某一水体,其pH值几乎保持不变,这表明天然水体具有一定的缓冲能力,是一个缓冲体系。一般认为,各种碳酸化合物是控制水体pH值的主要因素,并使水体具有缓冲作用。但*近研究表明,水体与周围环境之间发生的多种物理、化学和生物化学反应,对水体的pH值也有着重要的作用。但无论如何,碳酸化合物仍是水体缓冲作用的重要因素。因而,人们时常根据它的存在情况来估算水体的缓冲能力。
3.2水体环境污染及污染物〖*4/5〗3.2.1水体概念及水体污染〖*2〗1. 水体概念水体是指河流、湖泊、池塘、水库、沼泽、海洋以及地下水等水的积聚体。在环境学中,水体不仅包括水本身,还包括了水中的悬浮物、溶解物质、胶体物质、底质(泥)和水生生物等。应把它看作完整的水生生态系统或完整的自然综合体。水体可按类型和区域划分成不同的水体。
(1) 按类型可分为: ①海洋水体,包括海和洋; ②陆地水体,包括地表水体(河流、湖泊等)和地下水体。
(2) 按区域是指按某一具体的被水覆盖的地段而言的。如太湖、洞庭湖、鄱阳湖,按类型划分,它们同属于陆地水体中的地表水体内的湖泊;按区域划分,它们是三个区域的三个不同的水体。又如长江、黄河、珠江,按类型划分,它们同属于陆地水体中的地表水体内的河流;但按区域概念,它们是分属三个流域的三条水系。
在水环境污染的研究中,区分“水质”与“水体”的概念十分重要。水质主要是指水相的质量。水体则包含水相以外的固相物质,内容广泛得多。例如重金属污染物可从水相转移到固相的底泥中,若着眼于水,似乎未受污染,但从水体看,可能受到较严重的污染。
2. 水体污染
水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量,从而导致水体的物理特征、化学特征和生物特征发生不良变化,破坏了水生生态系统的结构和功能,从而降低了水体的使用价值,这种现象被称为水体污染。
水体污染根据来源的不同,可以分为自然污染和人为污染两大类。
自然污染是指自然界向水体释放有害物质或造成有害影响的现象。例如,岩石和矿物风化和水解、大气降水以及地面径流所夹带的各种物质、天然植物在地球化学循环中释放出的物质进入水体,都会对水体水质产生影响。通常把由于自然原因造成的水中某物质的含量称为天然水体的背景值或本底浓度。
人为污染是指人类生产生活活动中产生的废物对水体的污染,从而对水体造成较大危害的现象,包括工业废水、生活污水、农田水的排放等。此外,固体废物在地面上堆积或倾倒在水中、岸边,废气排放到大气中,经降水的淋洗以及地面径流夹带污染物进入水体,都会造成水体污染。
由于工业化的兴起和发展,人类活动日益加剧,水体污染的现象也日趋严重。由此产生了许多公害事件,如日本的水俣事件和富山事件都是因水体污染造成的危害。水体污染的严重后果不仅在于危及人类身体健康,同时也对工农业生产造成危害。
3.2.2水体污染源与污染物〖*2〗1. 水体污染源水体污染源是向水体排放或释放污染物的场所、设备和装置等的总称。水体污染源分为自然污染源和人为污染源。自然污染源是指自然界自发向环境排放有害物质或造成有害影响的场所。如岩石和矿物的风化和水解、火山喷发、水流冲蚀地面等。人为污染源是指人类活动形成的污染源。按污染物进入水体的途径,又可以将人为污染源分为点源和非点源(或面源)。
1) 点源
点源,污染物由排水沟、渠、管道进入水体,主要指工业废水和生活污水,其变化规律服从工业生产废水和城镇生活污水的排放规律,即季节性和随机性。
(1) 工业废水
工业废水是水体*重要的污染源。它量大、面广,含污染物多,成分复杂,在水中不易净化,处理也比较困难。不经处理的水具有下列特性:
① 悬浮物质含量高,*高可达3000mg/L。
② 需氧量高,有机物一般难以降解,对微生物起毒害作用。COD为400~10000mg/L,BOD为200~5000mg/L。
③ pH值变化幅度大,pH值为2~13。
④ 温度较高,排入水体可引起热污染。
⑤ 易燃,常含有低燃点的挥发性液体,如汽油、苯、甲醇、酒精、石油等。
⑥ 含有多种多样的有害成分,如硫化物、氟化物、Hg、Cd、Cr、As等。
(2) 生活污水
生活污水是指居民在日常生活活动中所产生的废水,它包括由厨房、浴室、厕所等场所排出的污水和污物。其中,99%以上是水,固体物质不到1%,多为无毒的无机盐类(如氯化物、硫酸盐、磷酸和Na、K、Ca、Mg等的重碳酸盐)、需氧有机物(如纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质和尿素等)、各种微量金属(如Zn、Cu、Cr、Mn、Ni、Pb等)、病原微生物及各种洗涤剂。城市和人口密集的居住区是生活污水的主要来源。
生活污水的水质成分呈较规律的日变化,其水量则呈较规律的季节变化。不经处理的生活污水一般具有以下性质:
① 悬浮物质较低,一般为200~500mg/L。资料表明,每人每日所排悬浮固体平均为30~50g。
② 属于低浓度有机废水,一般其生化需氧量BOD为210~600mg/L。资料表明,平均每人每日所排BOD为20~35g。
③ 呈弱碱性,一般pH值为7.2~7.6。
④ 含N、P等营养物质较多。
⑤ 含有多种微生物,含有大量细菌,包括病原菌。
2) 非点源
非点源即面源,污染物无固定出口,是以较大范��形式通过降水、地面径流的途径进入水体。主要来源为农村面源和城市径流。
(1) 农村面源
由于过量施加化肥和农药,农田地表径流中含有大量的氮、磷营养物质和有毒的农药,具有污染面广、来源分散、难于收集、难以治理的特点。同时粗放的乡镇企业由于缺少治污设施,也成为农业面源的主要来源。还有农村生活污水、农业养殖废水等,多数都没有通过治理而随意排放。
(2) 城市径流
在城市地区,大部分土地为屋顶、道路、广场所覆盖,地面渗透性很差。雨水冲刷并流过建筑物及铺砌的地面,常夹带有大量城市污染物,例如汽车废气中的重金属、轮胎的磨损物、建筑材料的腐蚀物、路面的沙砾、建筑工地的淤泥和沉淀物、城市绿地喷洒的农药等。城市地面的雨水多数直接排入受纳水体,其中的污染物将对水体造成一定的影响。
面源污染由于来源广泛,成分复杂,难以收集与治理,目前已经成为世界环境管理的一大难题。
2. 水体污染物
水体污染物一般分为三大类,即物理性污染物、化学性污染物、生物性污染物。
1) 物理性污染物及其危害
(1) 热污染热污染是指高温废水排入水体后,使水温升高,物理性质发生变化,危害水生动、植物的繁殖与生长的现象。其危害主要有: ①水温升高,导致水中的溶解氧浓度降低,造成水生生物窒息而死; ②导致水中化学反应速度加快,引发水体物理化学性质的急剧变化,臭味加剧; ③加速水中细菌和藻类的繁殖。
(2) 色度城市污水,特别是有色工业废水(印染、造纸、农药、焦化和有机化工等排放的废水)排入水体后,使水体形成色度,引起人们感官的不悦。水体色度加深,使透光性降低,影响水生生物的光合作用,**其生长,妨碍水体的自净作用。
(3) 浊度主要由胶体物质或细小的悬浮物所引起。浊度主要影响水体的透明度和透光性。
(4) 悬浮物悬浮物是水体主要污染物之一,各类废水中均有悬浮杂质,排入水体后影响水体外观和透明度。其主要危害: ①漂浮在水面上的悬浮物不仅破坏了水的外观,而且会对水体复氧产生很大影响; ②降低了光的穿透能力,影响水生生物的光合作用; ③水中悬浮物可能堵塞鱼鳃,导致鱼的死亡; ④沉于河底的悬浮固体形成污泥层,会危害底栖生物的繁殖,影响渔业生产,污泥层主要由有机物组成,则易出现厌氧状态,恶化环境;⑤水中的悬浮物可能成为各种污染物的载体,吸附水中的重金属等有毒物质并随水漂流迁移,扩大了污染区域。
(5) 放射性物质水中杂质所含有的放射性元素构成一种特殊的污染性,它
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方淑荣,女。南通大学地理科学学院副教授。多年从事环境科学课程的教学与研究工作,是“环境学概论”课程负责人;姚红,女,博士,南通大学副教授,长期从事环境科学方面的教学和研究工作,近年来主要从事江苏沿海地区水环境管理方面的研究工作。