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《水环境》水环境学

天然水的硬度:

天然水的分类

河水的化学组成

阳离子含量:

阴离子含量:

酸雨ph值推导(co2)?

酸雨为什么定义为pH<5.6

酸雨泛指pH值低于5.6的酸性物质以湿沉降(雨、雪)或干沉降(酸性颗粒物)的形式从大气转移到地面上。

酸雨中绝大部分是硫酸和硝酸,主要来源于人类广泛使用化石燃料,向大气排放了大量的二氧化硫和氮氧化物。

假定纯空气与纯水在25℃时平衡,水中[CO2]的值可用亨利定律计算。

干空气CO2是0.0314%(体积),水在25℃时蒸气压为0.0313atm,CO2的亨利常数是3.38×10-2molL-1atm-1(25℃),则CO2在水中的溶解度为:

碳循环

氮循环

磷循环

沉积型循环:

源:

磷酸盐岩石和沉积物以及鸟粪层和动物化石,汇:

海洋的沉积层

水生生物种群之间的相互作用

中性共栖:

无利用竞争关系

偏利共栖:

一方受利

协同共栖:

相互受益

共生:

相互依存,一定要在一起才能存活

竞争:

资源缺乏时,为了存活,捕捉猎物的争夺

偏害共栖:

捕食:

寄生关系:

寄主和寄生物关系

监测断面的设置原则?

(1)有大量废水排入河流的主要居民区、工业区的上游和下游

(2)湖泊、水库、河口的主要入口和出口(3)饮用水源区、水资源集中的水域、主要风景游览区、水上娱乐区及重大水利设施所在地等功能区(4)较大支流汇合口上游和汇合后与干流充分混合处;入海河流的河口处;受潮汐影响的河段和严重水土流失区5)国际河流出入国境线的出入口处6)应尽可能与水文测量断面重合,并要求交通方便,有明显岸边标志

河流监测断面的设置1背景断面2对照断面3削减断面4控制断面(设置原则)

采样点位的确定

设置采样垂线:

1、水面宽<50m时,只设一条中泓垂线2、水面宽50-100m时,在左右近岸有明显水流处各设一条垂线3、水面宽100-1000m时,设左、中、右三条垂线4、水面宽大于1500m时,至少设置5条等距离采样垂线

水样的类型(区分)

瞬时水样

混合水样

综合水样

废水样品

(一)采样方法1、浅水采样2、深层水采样3、自动采样

(二)废水样类型1、瞬时废水样2、平均废水样

水样的预处理

水样的消解,消解的目的:

破坏有机物,溶解悬浮性固体,将各种价态的欲测元素氧化成单一高价态或转变成易于分离的无机化合物

(一)湿式消解法1、硝酸消解法(较清洁水样)2、硝酸-高氯酸消解法(含难氧化有机物的水样)3、硝酸-硫酸消解法(不适用于易生成硫酸盐的水样)4、硫酸-磷酸消解法(消除Fe3+等离子的干扰)5、硫酸-高锰酸钾消解法(测定汞的水样)6、多元消解方法7、碱分解法

(二)干灰化法:

不适用于处理测定易挥发组分(如砷、汞、镉、硒、锡)的水样

富集与分离一)挥发和蒸发浓缩二)蒸馏法三)溶剂萃取法

金属化合物的测定---汞

(一)冷原子吸收法----适用于各种水体中汞的测定,其最低检测浓度为0.1-0.5μg/L1、方法原理---水样经消解后将各种形态汞转变成二价汞,再用氯化亚锡将二价汞还原为元素汞,用载气将产生的汞蒸气带入测汞仪的吸收池测定吸光度,与汞标准溶液吸光度进行比较定量1)水样预处理,在硫酸-硝酸介质中加入高锰酸钾和过硫酸钾溶液消解水样,或用溴酸钾-溴化钾混合试剂在酸性介质中于20℃以上室温消解水样2)绘制标准曲线3)水样的测定

(二)冷原子荧光法原理:

将水样中的汞离子还原为基态汞原子蒸气,吸收253.7nm的紫外光后,被激发而产生特征共振荧光,在一定的测量条件下和较低的浓度范围内,荧光强度与汞浓度成正比。

适用范围:

地面水、生活污水和工业废水的测定,最低检出浓度为0.05μg/L,测定上限可达1μg/L

镉。

(一)原子吸收分光光度法

1直接吸入火焰原子吸收法测定镉(铜、铅、锌)

2萃取火焰原子吸收法测定微量镉(铜、铅)

3离子交换火焰原子吸收法测定微量镉(铜、铅)

4石墨炉原子吸收分光光度法测定痕量镉(铜、铅)

(二)双硫腙分光光度法三)1示波极谱及阳极溶出伏安法2、阳极溶出伏安法

铅----1原子吸收分光光度法2双硫腙分光光度法

铜----1原子吸收分光光度法2二乙氨基二硫代甲酸钠萃取分光光度法3新亚铜灵萃取分光光度法

锌----1原子吸收分光光度法2双硫腙分光光度法

铬----1二苯碳酰二肼分光光度法2硫酸亚铁铵滴定法

砷----1新银盐分光光度法2二乙氨基二硫代甲酸银分光光度法

原子吸收分光光度法

碱度

水的碱度是指水中所含能与强酸发生中和作用的物质总量。

酚酞碱度(pH8.3)和甲基橙碱度(pH4.4)

1、M=0(或P=T)只含氢氧化物

2、P>M或(P>1/2T)氢氧化物和碳酸盐共存3、P=M只含碳酸盐

4、P

化学需氧量(COD)化学需氧量是指水样在一定条件下,氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量,以氧的mg/L表示

水中还原性物质包括有机物和亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等无机物

化学需氧量反映了水中受还原性物质污染的程度

生化需氧量(BOD)生化需氧量是指在有溶解氧的条件下,好氧微生物在分解水中有机物的生物化学氧化过程中所消耗的溶解氧量

原理:

水样经稀释后,在20±1℃条件下培养5天,求出培养前后水样中溶解氧含量,二者的差值为BOD5。

对于不含或少含微生物的工业废水,应进行接种,以引入能降解废水中有机物的微生物

当废水中存在难降解物质或有剧毒物质时,应将驯化后的微生物引入水中接种

离子色谱法:

分析阳离子时,分离柱为低容量的阳离子交换树脂,用盐酸溶液作淋洗液。

注入样品溶液后,被测离子随淋洗液进入分离柱,各种阳离子彼此分开,在不同时间内随盐酸淋洗液进入抑制柱,在此盐酸被强碱性树脂中和,使待测阴离子得以依次进入电导池被测定

用离子色谱法测定水样中F-、Cl-、NO2-、PO43-、Br-、NO3-、SO42-

总有机碳(TOC)

总需氧量(TOD)TOD/TOC≈2.67,主要是含碳有机物。

TOD/TOC>4.0,水中有较大量含S、P的有机物存在。

TOD/TOC<2.6,水样中可能含有硝酸盐和亚硝酸盐

挥发酚类----4-氨基安替比林分光光度法(510nm),

(二)溴化滴定法

分光光度法比耳定律:

前提:

1、入射光是单色光2、吸收发生在均匀的介质中3、吸收过程中,吸收物质互相不发生作用

凯氏氮

•包括氨氮和在此条件下能转化为铵盐而被测定的有机氮化合物,此类有机氮化合物有蛋白质、氨基酸、肽、胨、核酸、尿素以及合成的氮为负三价形态的有机氮化合物,但不包括叠氮化合物、硝基化合物等

•水样加入浓硫酸和催化剂(K2SO4),加热消解,将有机氮转变成氨氮,然后在碱性介质中蒸馏出氨,用硼酸溶液吸收,以分光光度法或滴定法测定氨氮含量,即为水样中的凯氏氮

氨氮测量方法

•1、纳氏试剂分光光度法:

本法最低检出浓度为0.025mg/L;测定上限2mg/L

•2、水杨酸-次氯酸盐分光光度法:

该法最低检出浓度为0.01mg/L;测定上限为1mg/L。

•3、电极法

•4滴定法

水质污染生物监测:

一、生物群落法,

1污水生物系统法

•将受有机物污染的河流按其污染程度和自净过程分为几个互相连续的污染带,每一带生存着各自独特的生物(指示生物),据此评价水质状况

2生物指数法

二、细菌学检验法

三、水生生物毒性试验:

急性试验、慢性试验、静水式试验、流水式试验

底质监测

一、底质样品的制备和分解

(一)制备

1、脱水

2、筛分

(二)分解

1、硝酸-氢氟酸-高氯酸分解法

2、硝酸分解法

3、水浸取法

4、有机溶剂提取法

二、污染物质的测定

•总汞:

冷原子吸收法或冷原子荧光法

•重金属:

原子吸收分光光度法

•砷化物:

二乙氨基二硫代甲酸银或新银盐分光光度法

•硫化物:

对氨基二甲基苯胺分光光度法或碘量法

•有机氯农药:

气相色谱

零维水质模型适用条件:

a.河流充分混合段;b.持久性污染物;c.河流为恒定流动;d.废水连续稳定排放

点源一维水质模型

l①S-P模型

②常用河流一维水质模型

模型应用条件:

河流充分混合段;非持久性污染物;河流为恒定流动;废水连续稳定排放

混合区:

工程排污口至下游均匀混合断面之间的水域。

超标水域:

在排放口下游局部水域内,污染物主要进行初始的稀释及混合,在此水域内的水质处于超过水质评价标准的状态,这个区域称为超标水域。

l水环境容量:

水体在环境功能不受损害的前提下所能接纳的污染物的最大允许排放量。

水污染源达标分析

l两个含义:

排放的水污染物浓度达到国家(或地方)水污染物排放标准,特征污染物总量满足地表水环境控制要求

2、水环境质量达标分析

l界定主要污染源和特征污染物

l判断评价水域的水质达标情况

水环境保护措施

①削减污染负荷

l改革工艺,减少排污

l节约水资源和提高水的循环使用率

②进行污水处理

③选择替代方案

(一)水环境质量评价标准

l1、《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)

lⅠ类:

主要适用于源头水、国家自然保护区;

lⅡ类:

主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等;

lⅢ:

主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区;

lⅣ:

主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区;

lⅤ:

主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。

地表水环境影响评价等级与评价范围

划分评价等级的具体依据:

l1、建设项目污水排放量

l2、建设项目污水水质的复杂程度

l3、地表水域规模(受纳水体的规模)

l4、水环境质量要求

l划分原则:

l1、污水排放量越大,水质越复杂,评价等级就越高

l2、地表水域规模越小,其水质要求越严,评价级别也相应越高

《污水综合排放标准》(GB8978-1996)

(1)标准分级

l①排入GB3838Ⅲ类水域和排入GB3097中二类海域的污水,执行一级标准

l②排入GB3838中Ⅳ、Ⅴ类水域和排入GB3097中三类海域的污水,执行二级标准

l③排入设置二级污水处理厂的城镇排水系统的污水,执行三级标准

l④排入未设置二级污水处理厂的城镇排水系统的污水,必须根据排水系统出水受纳水域的功能要求,分别执行①和②的规定

l⑤Ⅰ、Ⅱ类水域和Ⅲ类水域中划定的保护区,一类海域,禁止新建排污口,现有排污口按水体功能要求,实行污染物总量控制。

(2)污染物分类

l第一类污染物,一律在车间或车间处理设施排放口采样

l第二类污染物,在排放单位排放口采样

水体自净的基本原理

水体中的污染物在没有人工净化措施的情况下,它的浓度随时间和空间的推移而逐渐降低的特性即称为水体的自净特性。

从机制方面可将水体自净分为物理自净、化学自净、生物自净三类,它们往往是同时发生而又相互影响的。

1、物理自净:

紊动扩散作用。

移流作用。

离散作用

2、化学自净:

氧化还原、沉淀、胶体混凝吸附

3、生物自净:

微生物氧化分解

预测方法

数学模式法、物理模型法、类比分析(调查)法、专业判断法

地表水环境影响时期的划分

l施工阶段

l生产运行阶段

l服务期满后

达标分析

1、水污染源达标分析

l两个含义:

排放的水污染物浓度达到国家(或地方)水污染物排放标准,特征污染物总量满足地表水环境控制要求

2、水环境质量达标分析

l界定主要污染源和特征污染物

l判断评价水域的水质达标情况

水环境管理制度与措施

环境影响评价制度:

对拟建设项目、区域开发计划以及发展政策实施后可能对环境造成的影响进行预测和评估,并提出消除或者减缓不利影响的措施或者替代方案。

水污染控制单元的组成及作用

l组成:

由源和水域两部分组成

l作用:

是落实水污染控制目标和分析确定水污染控制路线和方案的基本单元;是实施环境目标责任制和定量考核的基本单元

l划分原则:

要有相对独立性、要有针对性地确定划分方案、要有较为完善地监控系统

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