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环境学导论
大气污染及其防治 大气概述
一、 大气的成分
1、N2、O2等气体2、水滴 （如云滴、雾滴）3、冰晶和固体微粒 （如尘埃、花粉）
（没有水汽和悬浮物的空气称为干洁空气）
二、 大气的分层
1对流层,(大气边界层的主要特征： 湍流运动、风、温度的垂直分布)
2平流层,(主要成分；臭氧范围； 对流层顶50-55km
主要特点；随高度增加而升高。气流以平流运动为主,天气晴朗，能见度好。有利于飞机飞行。
人类生存环境的天然屏障。
3中间层 4暖层(电离层, ) 5外层(散逸层, )
在对流层下部靠近下垫面的1.2-1.5公里范围内的薄层大气由于贴近地面，空气运动受到地面摩擦作用影响又称摩擦层。
三、 大气的组成：
（一）大气的恒定组分：O2、N2和稀有气体。
（二)大气的可变组分： 主要指CO2和H2O（g），这些气体组分受不同地区气候、季节等多种因素的影响而发生变化。正常状况下，H2O(g)约占0－4％，CO2约占0.033%。
由恒定组分和可变组分所组成的大气称为洁净大气。
（三）大气的不定组分：大气中的尘埃、硫化物、氮氧化物、硫氧化物等是大气中的不定组分，当它们进入大气后，可能造成大气污染。
大气污染
一、 大气污染的定义起源于对有害影响的观察，即若大气污染物达到一定浓度，并持续足够的时间，达到对公众健康、动植物、材料、大气特性或 环境美学产生可以测量的影响，就是大气污染。
大气污染类型：大气污染按影响范围可分为：
1）局部地区大气污染 2）区域性大气污染 3）广域性大气污染 4）全球性大气污染：指温室效应与全球气候变暖、酸雨、臭氧层空洞
二、 大气污染源及污染物
A按发生类型分：
（一）工业污染源：共同的特点是：排放源集中、浓度高、局地污染强度高，是城市大气污染的罪魁祸首。
（二）农业污染源： 主要是不当施用农药、化肥、有机粪肥等过程产生的有害物质挥发扩散，以及施用后期NOX、CH4、挥发性农药成分从土壤中逸散进入大气等形成的污染源。
（三）生活污染源: 是指居民日常烧饭、取暖、沐浴等活动，燃烧化石燃料而向大气排放烟尘、SO2 、NOX等污染物。这类污染源属固定源，具有分布广、排放量大、污染浓度低等特点，是一些城市大气污染不可忽视的污染源。但是，随着城市电气化的推进，城市生活污染源将从根本上得到遏制。
（四）交通运输污染源: 由汽车、飞机、火车和轮船等交通运输工具运行时向大气中排放的尾气。这类污染源属流动污染源，主要污染物是烟尘、碳氢化合物、NOX 、金属尘埃等，是城市大气环境恶化的主要原因之一。
B按污染源存在的形式分为：固定源和流动源两类。
(1)固定源就是位置和地点固定不变的污染源。主要指工矿企业在生产中排放的大量污染物。冶金、钢铁、建材等工业企业都是对大气环境污染严重的固定源。
(2)流动污染源是指交通工具在行驶时向大气中排放的有害气体而形成的污染源。
C大气污染源:
按排放空间高度分：
1、 高架源：在距地面一定高度排放污染物，如电厂烟囱等。2低架源：在地面上或离地面高度很低的排放源
按排放形式分：
1、线源：沿着一条线排放污染物，如汽车、火车等 2、面源： 在一个大范围内排放污染物，如煤田自燃的煤堆、密集而低矮的居民住宅烟囱群等 3、点源：集中在一点或在可当作一点的小范围内排放污染物，如烟囱等
三、 污染源
a天然源：自然界自行向大气环境排放污染物的污染源b人为源：人类的生产活动和生活活动所形成的污染源。
四、 大气污染物：由于人类活动或自然过程排入大气，并对人和环境产生有害影响的物质。
按来源，分为一次污染物（直接由污染源排放的污染物）和二次污染物（进入大气的一次污染物之间或与正常大气组分发生反应， 以及在太阳辐射下 引起光化学反应而产生的新的污染物它常比一次污染物对环境和人体的危害更为严重。）
降尘是指用降尘罐采集到的大气颗粒物,一般直径大于30μm，由于其自身的重力作用会很快沉降下来。单位面积的降尘量可作为评价大气污染物程度的指标之一。
常表示为总悬浮微粒物（TSP）、飘尘和降尘。按存在状态，分为颗粒物和气态污染物
飘尘指可在大气中长期飘浮的悬浮物，分为PM10（粒径<10μm）和PM2.5（粒径<2.5μm）。PM10可以通过呼吸道进入人体，从而对人体健康产生危害，PM2.5的危害则更为严重。
大气中主要污染物
（一） 颗粒物：颗粒物是指大气中弥漫着的固态和液态物质，成份较复杂。
（1） 总悬浮颗粒物：用标推大容量颗粒采样器在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量，通常称为总悬浮颗粒物。用TSP表示。其粒径多在100um以下，尤以10um以下的为最多。
（2）飘尘：颗粒物粒径小于10um 的颗粒物称为飘尘。它们能长时间地悬浮于大气中而不沉降下来。
（3）降尘：颗粒物粒径大于10um的颗粒物叫降尘。它们在重力的作用下能很快降落到地面。
（4）可吸入粒子：易于通过呼吸过程而进入呼吸道的粒子。目前目际标准化组织建议将其定为粒径≤10um。
大气飘尘的危害：
（1）影响大气的物理性质 （2）使建筑物、金属制品等受到腐蚀；（3）对人、动植物产生危害；（4）与其它大气污染物协同作用形成 大气污染。
近年来，人们认识到大气悬浮颗粒中的可吸入颗粒物对人体健康的危害远比粗颗粒大，而且是引起城市大气酸雨、光化学烟雾、能见度降低的重要因素，许多研究已经揭示出PM10对人体健康的严重危害和对气候的重要影响。
（二）含硫化合物：污染大气的含硫化合物有H2S、SO2、SO3、硫酸酸雾及硫酸盐气溶胶等，但在大气中主要是SO2。 大气中的SO2主要来源于矿物燃料的燃烧。SO2是无色、有刺激性和窒息性的气体，对呼吸道有刺激作用，能引起呼吸道和心血管疾病。值得注意的是SO2与飘尘的协同作用将使其毒性大大增强，使得大气污染加剧。大气中的SO2可以通过均相或非均相氧化生成SO3 。SO3一经形成，便迅速与大气中的水蒸气作用生成硫酸，因此大气中SO3的含量十分低微，生成的硫酸是严重危害健康的物质，其毒性远大于SO2。
（三） 氮氧化物 ：对流层中危害较大的氮氧化物是NO和NO2，统称为总氮氧化物（ NOx）。当矿物燃料高温燃烧时，空气中的N2与O2结合而生成NO,温度越高，生成NO的速度和量越大，由这种方式生成的NOx称为热NOx；另一类是因燃料中含有吡啶、氨基化合物等含氮化合物，在燃烧的过程中生成了NOx，这种方式数生成的NOX称为燃料NOx；另外一些工厂(如生产硝酸或使用硝酸、氮肥厂等)的生产过程中排放到大气中的NOx。
NO是无色，有刺激性气味不活泼的气体，它能与血红蛋白结合生成亚硝基血红蛋白而引起中毒，并可产生缺氧症状和中枢神经受损。O氧化后生成红棕色、有刺激性的NO2，它的毒性较强，能迅速破坏肺细胞，可能是引起肺气肿和肺癌的病因。
NO2又是一吸光物质，易发生光化学反应，是形成光化学反应的元凶，由此产生的二次污染物的危害更大。
（四） 碳氧化物 ：
1、一氧化碳
大气中CO来源于燃料的燃烧。而由汽车尾气中的CO造成的大气污染已引起世界各国的重视。值得注意的是一氧化碳的另一人工源是吸烟排出的烟气。吸烟者吸入的CO远高于不吸烟者，尤其是吸过滤嘴香烟的人。CO的主要危害是妨碍体内氧气的传输。它与血红蛋白的亲和力比氧大二百多倍，而生成的羰基血红蛋白的解离速度比氧合血红蛋白小三千六百多倍，因此一旦生成羰基血红蛋白就很难解离，导致输氧能力降低，造成机体缺氧，危害人体健康。体内缺氧时对所有的器官都有影响，而最敏感的是中枢神经系统和心肌。
2、CO2
CO2是无色、无毒的气体，目前由于人类活动排放到大气中的CO2的量不断增加，而吸收CO2的森林反遭到严重破坏，使得大气中CO2的浓度不断增加。据测定，一个世纪前，大气中CO2的含量约为284ppm,目前已达到379ppm。 CO2浓度的增加，可能对全球的气候产生影响，因而是目前环境科学上颇为注意的问题之一。
（五） 光化学氧化剂：
1、光化学反应和光化学烟雾。在太阳紫外线作用下，大气中的某些污染物发生反应，生成新的污染物，这种反应叫光化学反应。由此产生的烟雾称为光化学烟雾。
2、光化学烟雾形成的条件 1）充足的阳光，无风； 2）出现逆温；3）大气含有一定浓度的NO2和碳氢化合物。
3、光化学烟雾的危害：
（1）对人体健康的影响
光化学烟雾最明显的危害是对人眼的刺激作用。出现眼流泪、发红(俗称红眼病)。除眼外，对鼻、咽、气管和肺均有明显的刺激作用。对老人、儿童和病弱者尤为严重。
2）对植物的伤害
光化学烟雾能使植物叶片受害变黄以致枯死。
（六） 碳氢化合物
大气污染的类型：
（一）根据污染物的化学性质及其存在的大气状况，可将大气污染分为还原型大气污染和氧化型大气污染。
（二）根据燃料性质和污染物的组成，可将大气污染分为煤炭型、石油型、混合型和特殊型四类。
五、几种典型的大气污染
（一）煤烟型污染 （伦敦烟雾事件）
主要污染源是燃煤。主要污染物是SO2、CO和 微粒物质，它们遇上低温、高湿的阴天，且 风速很小并伴有逆温存在的情况时，一次污染 物扩散受阻，易在低空聚积，生成还原型烟雾。
（二） 交通污染(洛杉矶光化学烟雾）
污染源主要是机动车（汽油车和柴油车）和机动船。主要污染物是CO、NOX和HC。在相对湿度较低的夏季睛天，交通污染严重的地区可能会出现典型的二次污染——光化学烟雾。它对人体、动植物、材料均会产生破坏作用，并且严重影响大气能见度。
（三） 酸沉降污染 （酸雨）
它是指大气中的酸通过降水（如雨、雾、雪） 迁移到地表，或在含酸气团气流的作用下直接
迁移到地表。引起酸沉降的主要物质是人为和天然排放的SOX（SO2和SO3）和NOX（NO和NO2） ，
其天然源一般是全球分布的，而人为排放的 SOX和NOX则具有地区性分布的特点。
气象条件和下垫面对大气污染的影响
一、气象条件对大气污染的影响
1.风和湍流对大气污染的影响（1）整体输送（2）冲淡稀释
风速愈大，湍流愈强，污染物的稀释扩散速率愈快，大气污染物浓度就愈低。因此风和湍流是决定污染物大大气中稀释扩散的最直接因子，也是最本质的因子。
2.大气稳定度对大气污染的影响
3.辐射和云对大气污染的影响
4.降水对大气污染的影响
5.天气形势对大气污染的影响（天气形势指大范围的气压分布状况）
二、 下垫面对大气污染的影响 1.城市下垫面对大气污染的影响 2.山区下垫面对大气污染的影响 3.水陆交界区对对大气污染的影响
六、 大气污染的危害
1.大气污染对人体健康的危害2.大气污染对植物的危害3.大气污染对材料的危害4.大气污染对大气环境的危害
具体：（一）大气污染对人体健康的危害（二）大气污染对植物的危害：损害植物酶的功能组织；影响植物新陈代谢的功能；破坏原生质的完整性和细胞膜。此外，还会损害根系生长及其功能；减弱输送作用与导致生物产量减少。（三）大气污染对材料的危害:大气污染可使建筑物、桥梁、文物古迹和暴露在空气中的金属制品及皮革、纺织等物品发生性质的变化，造成直接和间接的经济损失。（四）大气污染对大气环境的危害:大气污染会导致降水的增加或减少，它对降水化 学的影响表现在酸性化合物的输入，即出现酸雨。 大气污染还会产生全球性的影响：大气中CO2等 温室气体浓度增加导致的全球变暖、人们大量生 产氟氯烃化合物等导致的臭氧层耗竭等。
室内空气污染:污染原因： 建筑材料及装潢材料、涂料中有害物质 的挥发、人们不健康的生活习惯.
污染物：苯、甲醛、氡
如何解决：多开窗换气，戒烟，正确使用家庭化学剂，
增加户外活动，摆放室内花卉植物
大气污染控制
一、 大气污染的控制：无论是大气污染源、污染物、污染类型 还是大气污染的危害，都具有多样性。
大气污染的综合治理：
一、减少污染物的排放量
1．改革能源结构，逐步用二次能源代替一次能源，开发无污染能源，对燃料进行脱硫处理。
2．改革燃烧装置和燃烧方式，提高热效率。
3．采用无污染或低污染生产工艺。
4．利用余热、余气，提高能源利用率。
二、 治理主要污染物；
（一） 颗粒物的治理：
大气中的颗粒物主要来自于矿石燃料的燃烧。因此减少颗粒物的方法主要有两种，一种是改变能源结构或对燃煤进行加工利用；另一种是在废气排放前先将颗粒物处理掉，处理方法通常有以下几种：
1、重力除尘装置2、惯性力除尘装置3、离心力除尘装置4、洗涤塔除尘5、过滤式除尘装置6、静电除尘装置
(二）SO2的处理
从排烟中除去SO2的技术称为“排烟脱硫” ，这类技术已相当多，但总起来可分为湿法和干法两大类。前者是利用SO2为酸性氧化物这一特点，后者是利用SO2的还原性。
1、湿法排烟脱硫(
2、干性排烟脱硫法：
排烟脱硫的方法很多，在选择时应从下面几个方面考虑：
（1）净化效率高，经济效果好；
（2）装置能长期稳定运行；
（3）易于操作、维修和检查；
（4）不应造成二次污染。
（三）氮氧化物的治理：
氮氧化物的工业来源主要是硝酸制造厂、使用硝酸的工厂以及工厂燃料燃烧排放的废气等。从燃烧装置中排放的氮氧化物主要是NO，NO比较稳定，不易溶于水，也不与水反应，目前对它的处理主要有催化还原、吸收等
1．催化还原法2．吸收法3．吸附法
（四）光化学烟雾的防治对策
汽车尾气是NOx和碳氢化合物最主要的排放源，改进技术控制汽车尾气是避免光化学烟雾的形成，保证空气环境质量的有效措施。
(1)安装尾气净化装置 (2)改良燃料
三、种植树木草坪；
四、掌握气象变化规律，充分利用环境自净能力
五、加强城镇规划，搞好环境功能分区。
三、 多种手段 五律协同：
a清洁能源(包括常规能源的清洁利用；可再生能源的利用； 新能源的开发；各种节能技术等.清洁能源的典型案例1、洁净煤技术2、西气东输3、西电东送 )
b绿色交通(绿色交通我国一些主要城市的大气污染类型正在由煤烟型向交通型转化，汽车尾气排放已成为城市重要污染源。合理的交通规划、发展清洁汽车 1、上海的新世纪交通蓝图2、电动汽车)
c末端治理(末端治理 推行清洁能源与绿色交通从源头上减少了大气污染的产生。对于已经产生的污染，则需进行末端治理。除尘、脱硫 氮氧化物的治理技术、氟化物的治理技术)
d环境自净(环境自净 污染物经过末端治理达到排放标准后被排入大气，但此时它们的浓度一般要高于环境空气质量标准，要使其进一步达标将要依靠环境的自净作用。利用气象规律稀释污染物、加强绿化 典型案例：城市绿化
城市绿化的实施需要五律协同
自然：植物配植的适地适树原则
技术：园艺人员要有相当的专业知识与技术
环境：城市绿化应兼顾和谐与无污染
经济：建立一套完善的市场机制保证其正常运行
社会：城市广场是社会规律在特定时期的一种表现形式 ）
全球大气环境变化
一、 A全球变暖 原因：温室效应的加剧
温室效应(Greenhouse effect) ： 太阳发出的短波辐射透过大气层到达地面，使地表温度 上升，发出长波辐射，大气中的温室气体对短波吸收很弱， 而对长波辐射吸收很强。因此地表从太阳辐射获得的热量相 对多，而散失到大气层以外的热量相对少，地球表面的温度 得以维持，这就是大气的温室效应。臭氧层破坏
温室气体(Greenhouse gas) ：二氧化碳、甲烷、一氧化碳、二氯乙烷、臭氧、 CFC11、CFC12、四氯化碳、一氧化碳
全球变暖可能产生的影响:
海平面上升：低地被淹，海岸被冲蚀，排洪不畅， 土地盐渍化，海水倒灌等。
沿海地区的海岸线变化:
气候带移动:
减缓全球变暖的对策:
1、排放控制对策：控制化石燃料消耗以抑制CO2的排放；
1、 固定化对策：使已生成的CO2变为其他物质以防止其向大气中排放；
2、 适应对策：在已发生全球变暖的情况下，采取相适应的
B、臭氧层破坏
太阳光中的紫外线辐射，特别是UV-B辐射对生物有较 大的伤害。而阻挡UV-B辐射的就是臭氧。 （紫外线辐
射按照其波长的不同，可划分为UV-A（315-400nm）、 UV-B（280-315nm）和UV-C（280nm）以下三个波段）
1.臭氧层变化与臭氧洞
臭氧层的作用：a平流层中的臭氧：吸收紫外线 b对流层中的臭氧：为温室气体
臭氧洞：
- 出现时间－每年9月－11月
表现：臭氧层出现浓度减少区域，对紫外线的抵挡功能削弱；
发生地区：
1984 南极上空首次
1989 北极上空 首次
其它地区也有类似情况出现如：我国青藏高原上空也存在一个相对周围地区浓度较低的区域。
臭氧空洞的危害：
(1) 对人体健康的影响：破坏DNA，皮肤病，白内障等
(2) 对陆生植物的影响：产量和质量下降，间接影响
(3) 对材料的影响：加速老化
(4) 对水生生态系统的影响：降低生产力，影响幼体
4. 控制对策：
提高利用效率，降低操作损失
回收和再循环
改进CFCS产品
非CFCS产品的替代品
“蒙特利尔条约”：限制CFCS的生产和使用
全球性臭氧层变化：北半球中纬度地区冬/春季减少了6%；
北半球中纬度地区夏/秋季减少了3%；
南半球中纬度地区全年平均减少了5%；
南极地区春季减少了50%；
北极地区春季减少了15%。
臭氧层破坏的原因：大多数科学家认为，人类过多地使用氟氯烃类化学物质 （CFCS）是破坏臭氧层的主要原因。
臭氧层破坏的危害：
1、对人体健康的影响：破坏DNA，皮肤病，白内障等2、对陆生植物的影响：产量和质量下降，间接影响
3、对材料的影响：加速老化4、对水生生态系统的影响：降低生产力，影响幼体
臭氧层的保护 ：主要是控制CFCS的使用。
二、 全球性大气环境问题•全球问题概述
全球问题的的特征
全球问题具有全球规模的普遍性
全球问题涉及人类当前和未来的根本利益
具有相互缠结的复杂性，其建设性解决要求世界各国人民的相互协作、共同努力
全球问题的类型
人类社会与自然界之间的相互作用的最优化问题
人与社会
社会与自然
国际关系的改造问题
三、 全球变暖控制的综合对策
1）调整能源战略： 提高能源利用率，向清洁生产转化。
2) 绿化对策
3) 控制人口，提高粮食产量，限制毁林
4) 加强环境意识教育，促进全球合作
能源战略的调整：
采用高效能转化设备
采用低耗能工艺
改进运输，降低油耗
推出新型高效家电
改进建筑保温
利用废热、余热集中供暖，可节能30％
加强废旧物质回收利用
采用新能源：太阳能、核能、风能、地热能等
酸沉降与防治对策
1.酸雨（acid rain）的界定：指PH值〈5.6 的降水、包括雨、雪、霜、雹、雾和露等各种降水形式。
2.酸雨的起因由于燃料燃烧和天然排放的SO2和NOx所造成的。
3酸雨的形成
4.酸雨的化学组成 酸雨中含有多种无机酸和有机酸及其盐。其中绝大部分是硫酸和硝酸，多数情况下以硫酸为主。从污染源排放出来的SO2和NOX是形成酸雨的主要起始物。除此以外，不少地方的降水中发现有机酸（甲酸、乙酸）。
5.世界酸雨发展状况和我国酸雨现状
最早欧洲的酸雨多发生在挪威、瑞典等北欧国家，后来扩展到东欧和中欧，直至几乎覆盖整个欧洲。在酸雨最严重的时期，挪威南部约5000个湖泊中有1750个由于pH过低而使鱼虾绝迹；瑞典的9万个湖泊中有1／5已受到酸雨的侵害。
中国酸雨现状：从20世纪80年代以来，中国的酸雨污染呈加速发展趋势。在80年代，中国的酸雨主要发生在以重庆、贵阳和柳州为代表的高硫煤使用地区及部分长江以南地区。到90年代中期，酸雨已发展到青藏高原以东及四川盆地的广大地区。以长沙、赣州、南昌、怀化为代表的华中酸雨区，现在已成为全国酸雨污染最严重的地区，其中心区年均降水PH低于4.0，酸雨频率高于90％，已到了几乎“逢雨必酸”的程度。北起青岛、南至厦门．以南京、上海、杭州、福州和厦门为代表的华东沿海地区也成为我国主要的酸雨地区，年均降水pH低于5．6的区域面积已占全国面积的30％左右。
我国酸雨的化学特征是pH低、离子浓度高，硫酸根、铵和钙离子浓度远远高于欧美，而硝酸根浓度则低于欧美，属硫酸型酸雨。
6. 酸雨的危害：
1) 长距离输送的影响
2) 对水生生态的影响
3)对森林的影响
4)对金属材料、建筑结构、桥梁水坝、工业装备、供水管网、电缆等的腐蚀
5)对人体的影响
6)土壤的酸化
对水生生态的影响：使湖泊变成酸性，水生生物的死亡；
酸雨浸渍了土壤、浸蚀了矿物，使AL元素沿着基岩裂缝流入水体，影响水生生物的生长或使其死亡；
磷酸盐附着在铝上，难以被生物吸收，其营养价值就会降低，并使赖以生存的水生生物的初级生产力降低。
7. 酸雨的控制对策：
1)使用低硫燃料和改进燃烧装置
2)脱硫脱氮技术的研究和使用 ： 烟道气脱硫脱氮
3)控制汽车尾气排放
4)能源的转化及燃料的代换： 清洁能源的使用，能源结构的改变，降低含硫燃料的使用比例等。

第三章 水污染及其防治
第一节 水与环境
一、自然界的水
1、地球上的总水量为13.6亿立方千米，其中海水约占97％，淡水占3％，而淡水中的大部分储存在极地的冰雪中，仅有不到1％的淡水为人类所利用，估算约为300万立方千米。
我国淡水资源的总量为2.8亿立方米，居世界第六位。但人均占有量较低，以13亿人口计，人均占有量仅有2154立方米，只相当于世界人均水资源占有量10000立方米的1/4左右.
2、自然界的水按其存在部位可分为大气水、地表水和地下水。
3、天然水的化学组成
由于水是一种很好的溶剂，因此在循环过程中与其它物质接触时，或多或少地溶解它们，所以天然水中几乎包含了周期表中的所有元素。各地天然水的组成也不尽相同。
4、 水的循环
（1）水的自然循环
指地球上各种形态的水在太阳辐射和重力作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗、径流等环节，不断发生相态转换的周而复始的运动过程。
（2）水的社会循环
5、 水的作用：
（1）可调节地球气候 （2）可改变地球表面形态 （3）具有物质运输功能
（4）是一切生物必不可少的物质 （5）是人类赖以生存的物质基础
6、水的特殊物理性质
（1）沸点高 （2）蒸发热大 （3）热容高
（4）反常膨胀 （5）良好的溶剂
二、水资源危机
（1）全球的水资源短缺
（2）中国的水资源短缺
中国缺水现状：中国水资源总量为2.8亿m3，居世界第6位。我国人均占有水资源量，按1995年的人口计算为2238.6 m3 ，相当于世界人均数的1/4，也是美国的1/5，前苏联的1/7，为世界第109 位。人均水量少于2000 m3的，国际社会称之为严重缺水边缘。中国有9个省（市、区）的人均占有水量为500 m3 。中国600个城市中缺水的近400个，严重缺水的为108个。
(3)水资源消耗原因：水资源消耗增长过快，主要是因为三方面用水量的增加：
　　公共用水（包括饮用水和卫生用水）
　　工业用水 农业用水
（4） 水危机产生的原因：
.自然条件影响 城市与工业区集中发展
水体的污染 用水浪费和盲目开采
（5）我国水资源的主要问题：
1.我国水资源人均和亩均水量少 2.水资源在地区分布上很不均匀
3.水量年内及年际变化大，水旱灾害频繁 4.水土流失严重，许多河流含沙量大
5.我国水资源开发利用各地很不平衡
（6）水资源的利用和保护
1.提高水的利用效率，开辟第二水源
A.降低工业用水量，提高水的重复利用率 B.减少农业用水，实行科学灌溉
C.回收利用城市污水，开辟第二水源
2.调节水源流量，增加可靠供水
A.建造水库 B.跨流域调水 C.地下蓄水 D.海水淡化
E.拖移冰山 F.恢复河、湖水质 G.合理利用地下水
3.加强水资源管理
4.增加下水道建设，发展城市污水处理厂
三、天然水的组成与水体自净
（1）天然水的物质组成：
1、溶解气体
溶质粒径小子10-9m，以分子状态存在于水中。根据气体在水中含量的多少，进一
步划分为主要气体和微量气体。
2、溶解性物质
溶质粒径小于10-9m，主要以离子形态存在于水中，根据含量和生成原因，又再细
分为主要离子、生物生成物、微量元素。
3、胶体物质
溶质粒径为10-9m－10-7m时，属于胶体溶液，根据胶体的性质又分为无机胶体和
有机胶体。
4、悬浮物质
溶质点粒径＞10-7m，为悬浊液或悬浮液，根据物质性质分为细菌、藻类及原生动
物、泥沙、粘土和其他不溶物质。
（2）水体的自净：水体是指河流、湖泊、池塘、水库、沼泽、海洋以及地下水等水的聚集体，是由水本身，水中的悬浮物、溶解物、胶体物质、底泥和水生生物等。
水体的自净作用：是指水体中的污染物的浓度因物理、化学或生物作用而降低的现象。
第二节 水体污染有关概念
一、水体污染
当进入水体的污染物质的量超过了水体的自净能力，使水质受到损害，以至于对水的用途产生不利和不合理影响的现象，叫水体污染。
我国地面水水质标准：
Ⅰ类水体：为源头水及自然保护区；
Ⅱ类水体：为集中生活饮用水水源地一级保护区，珍贵鱼类保护区，鱼虾产卵场等；
Ⅲ类水体：为集中饮用水水源地二级保护区
Ⅳ类水体：为工业用水区，人体不直接接触的娱乐用水区。
Ⅴ类水体：为农业用水区，一般景观要求水域。
二、水体污染物
引起水体污染的物质叫水体污染物，从化学的角度来分，水体污染物有以下几类:
1、无机无毒物 2、无机有毒物
3、有机无毒物 4、有机有毒物
5、病原微生物
三、 水体污染源 ：
（一）自然污染源
（二）人为污染源
1、工业污染 2、农业退水 3、生活污水
四、 水污染的危害：
（一）水污染的危害
（1）水体污染对人体键康的危害
（2）对工业生产的影响
（3）对农业、渔业生产的影响
五、我国水污染的特征：
（一）污染不断加剧，水质恶化日趋严重
（二）各流域水体自南向北水质逐渐变差
（三）湖泊水库水体富营养化不容轻视
中国水污染严重
第三节 典型水体污染及其防治
一、病原微生物污染及其防治
病原微生物包括病菌、病毒和寄生虫等。主要来源于生活污水、医院污水、家禽饲养场和屠宰、制革工业废水。
水体受病原微生物污染后会传播各种各样的疾病如痢疾、肝炎、伤寒、霍乱、血吸虫等。
治理这类污染物主要采用沉淀、过滤、消毒、妥善处理污泥，尽量不使这类这类污水与人体直接接触。
二、 需氧污染物
（一）需氧污染物的概念
生活污水和工业废水中所含的碳氢化合物、脂肪、蛋白质、木质素等有机化合物，可在微生物作用下分解生成简单的无机物CO2、H2O等。这些有机物在分解的过程中需消耗大量的溶解氧，因而称为需氧污染物。
1、生化需氧量（BOD）——Biochemical Oxygen Demand
（1）生化需氧量表示水中有机物经微生物分解时所消耗的溶解氧的数量，以mg/L作单位。
（2）有机物经微生物分解的过程通常为两个阶段：
第一阶段 有机物——CO2、H2O、NH3等
第二阶段 NH3——NO2－、NO3－
第二阶段对环境卫生的影响较小，废水的BOD通常只指第一阶段有机物生物氧化所需溶解氧的数量。
由于微生物的活动与温度有关，所以测定BOD时一般以200C作为测定的标准温度，在200C时，一般生活污水中预计无需20天左右才能基本完成第一阶段的分解过程，这给实际测定工作带来困难，而试验表明一般有机物五日生化需氧量约占第一阶段生化需氧量的75％，所以目前都以五日生化需氧量作为测定生化需氧量的标准时间，称为五日生化需氧量，用BOD5表示。
2、化学需氧量(COD)——Chemical Oxygen Demand
化学需氧量是指用化学氧化剂氧化水中有机物时，所需氧化剂的数量，用O2mg/L表示。
常用的化学氧化剂有高锰酸钾和重铬酸钾，前者测定值通常低于后者COD不受水质条件的影响，测定费时少，但因不能完全氧化有机物以及不能正确反应生物氧化时的耗氧量，因此不如BOD确切。
3、总有机碳(TOC)——Total Organic Carbon
总有机碳表示水体中所有有机污染物的含碳量也是评价水体中有机污染物的一个综合指标。
4、总需氧量（TOD）——Total Oxygen Demand
TOD表示水体有机物中C、H、N、S全部被氧化时即生成CO2、H2O、SO2和NO时所需氧气的量。
二）水体中需氧污染物的来源
天然水体中在1～2mg/L之间
焦化厂 1400～2000mg/L
皮革厂 220~2300mg/L
未经处理的生活污水：300～500mg/L
农场牲畜污水中一般比生活污水高五倍
（三）需氧污染物对水体的危害
（四）防治方法
减少排污量。
对污水进行处理。
在水体内进行人工曝气。
合理组织污水排放。
三、 植物营养物质
（一）水体富营养化
1、水体富营养化的概念
水体富营养化是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。
2、水体富营养化与氮、磷的关系
总磷超过20mg/m3，或无机氮超过300mg/m3，即可认为水体外于富营养化状态。
二）水体中植物营养物质的来源
1、农业退水 2、城市生活污水
3、工业废水
（三）水体富营养化的危害
1、导致水质恶化，水体老化；
2、对鱼类的生存产生影响。
四）防治水体受植物营养物质污染的途径
合理使用肥料，防止流失。
降低工业废水中氮磷的排放量。
粪便等有机物可先经沼气池处理后再作有机肥使用。
生活污水可进行污灌或污水养殖水生生物后再排放。
城镇污水经处理达标后再排放。
四、 毒物污染
（一）重金属污染
环境污染研究中所说的重金属主要是指Hg、Cd、Pb、Cr和As 。
1、来源
水体中重金属主要来自于工矿企业排出的废水。不同生产企业排放的污水中所含的重金属及其存在形态不一样。
2、水体中重金属污染的特点
（1）微生物不能降解重金属，相反，，某些重金属在微生物的作用下会转化成毒性更大的金属化合物。
（2）天然水中只要含有微量的重金属即可产生毒性效应。
（3）某些重金属离子易被生物富集，通过食物链逐渐积累，再通过食物进入人体，再人体的某些器官中积蓄起来，造成慢性中毒。
3、重金属在水体中的迁移转化
（1）沉淀作用 （2）吸附作用
（3）络合与螯合作用 （4）氧化还原作用
4、重金属污染的防治
改革生产工艺，不用或少用毒性较大的重金属。
严格排放标准，控制排放量。
废水应在处理达标的情况下才能排放到环境中。
二）氰化物污染
氰化物是一种剧毒物质，水体中氰化物主要来源于电镀废水，焦炉和高炉的煤气洗涤冷却水；某些化工厂的含氰废水及有色金属选矿废水等。
对一般人来说，只需0.1g左右NaCN或KCN就可致死。对敏感的人仅需0.06g。
氰化物对水体中鱼类等危害很大，致死浓度为0.3~0.5mg/L。
我国饮用水标准规定，氰化物含量不得超过0.05mg/L。
氰化物的治理：
改进生产工艺，减少含氰废水的排放。
对含氰量高的废水可用酸化嚗气—碱液吸收法等回收，对含氰量低的废水可通过生
化处理。
（三）酚：
酚类化合物广泛存在于自然界，它主要来源于焦化厂、炼油厂、煤气厂、石油化工等工矿企业排放的废水。另外，粪便和含氮有机物在分解过程中也产生少量酚类化合物。
2、酚类化合物的危害
酚类化合物是一种原生质毒物，可使蛋白质凝固。
饮用水中即使含有微量的酚，也会产生一种特殊的难闻气味。
水体受酚类化合物污染后，会严重影响水产品的产量和质量。
导致鱼肉有异味，不能食用（当水体受污染，浓度在0.1~0.2mg/L时）；
影响鱼类产卵（浓度在1mg/L）；
导致鱼类大量死亡（5~10mg/L）；
3、防治方法
改革生产工艺，回收酚；生化处理。
五、 其它水体污染物：
（一）酸、碱和无机盐污染
（二）热污染
（三）海上石油污染
我国地面水水质标准：
Ⅰ类水体：为源头水及自然保护区；
Ⅱ类水体：为集中生活饮用水水源地一级保护区，珍贵鱼类保护区，鱼虾产卵场等；
Ⅲ类水体：为集中饮用水水源地二级保护区
Ⅳ类水体：为工业用水区，人体不直接接触的娱乐用水区。
Ⅴ类水体：为农业用水区，一般景观要求水域。
第四节 水体污染控制
一、控制水体污染的基本途径
1、减少污染物的排放量
改革生产工艺，减少甚至不排废水，或者降低有毒废水的毒性。
重复利用废水，尽量采用重复用水或循环用水系统，使废水排放量减少或生产废水经适当处理后再循环使用。
回收有用物质。
2、处理好城市垃圾和工业废渣
3、建立城市污水处理系统 4、调整工业布局
二、废水处理技术简介
（一）废水处理基本方法
1、物理法
利用物理作用处理、分离和回收废水中的污染物。在处理过程中不改变其化学性质。常采用的有沉淀法、过滤法、离心法、蒸发
2、化学法
利用化学反应或物理化学作用处理、回收废水中的污染物，常用的方法有化学沉淀法、混凝法、中和法、萃取法、吸附法、离心交换法、电渗析法等
3、生物法
利用微生物的生化作用处理废水中的有机污染物。常用的方法有活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法等。
需氧生物处理法 ：利用需氧微生物在有氧条件下将废水中复杂的有机物分解的方法
厌氧生物处理法 ：在厌氧细菌或兼性细菌的作用下将污泥中的有机物分解，最后产生甲烷和二氧化碳等气体。
（二）城市污水处理
城市污水中BOD较高，固体物质仅占0.03~0.06％根据对污水的不同净化要求，废水处理可分为一级处理、二级处理和三级处理。
1、一级处理（初级处理） 一级处理的任务是去除废水中的达颗粒物质（粒径100um以上），可由筛