《水環(huán)境與健康》PPT課件

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1、水環(huán)境與健康,吳錦華 博士 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,可利用水資源狀況,水是生命之源 水覆蓋 80% 的地球表面, 但其中的 97% 是海水且2% 儲存于南北極及冰山 降雨及水體在全球呈現(xiàn)地域和季節(jié)的極其不均勻 僅有少量的水能被利用 其中淡水資源極少 目前, 毒性有機(jī)物及持久性有機(jī)物對安全用水構(gòu)成的嚴(yán)重的威脅,長江水源的污染情況,滇池的富營養(yǎng)化污染,第一節(jié),水資源種類及其環(huán)境健康學(xué)特征,其所含有的物質(zhì)分為三大類： 溶解性物質(zhì) 包括鈣、鎂、鈉等無機(jī)鹽類和 氧、二氧化碳等水溶性氣體 膠體物質(zhì) 硅膠、腐殖質(zhì)、酸、鋁、鐵 氫氧化物等； 非溶解性物質(zhì) 泥沙、細(xì)菌、藻類及懸浮物,降水,即雨雪水 有

2、明顯地域性和時間性且不受人類控制 來源 如海水含碘量高等 大氣如酸雨等 環(huán)境健康學(xué)特征 水質(zhì)不穩(wěn)定，礦物質(zhì)含量較低，水中微生物較多，水中氯化物或硫酸鹽含量較高，水量沒有保證。,地表水,即江、河、湖泊水等 類型 封閉型：即死水，易污染。 開放型：即流水，抗污染力較高 環(huán)境健康學(xué)特征 感官性狀不好，水質(zhì)較軟，有機(jī)物多，細(xì)菌含量較高，渾濁度大，受污染機(jī)會較大，礦物質(zhì)含量較低，溶解氧含量高，但 自凈能力強(qiáng)，水量充足，取用方便。,地下水,即井水、泉水 淺層地下水 水質(zhì)較清潔，懸浮物、有機(jī)物較少細(xì)菌含量較少，色度較低，含礦物質(zhì)含量較多，受污染機(jī)會較小，溶解氧少，自凈能力較差。 深層地下水 水質(zhì)

3、透明無色，水溫恒定，有機(jī)物和細(xì)菌含量很少，水的硬度高（含礦物質(zhì)多），受污染機(jī)會極小，溶解氧很，自凈能力很差。 泉水 水質(zhì)與淺層或深層地下水相似 環(huán)境健康學(xué)特征 相對衛(wèi)生，但礦化程度高，硬度大，有時水質(zhì)有異常。,,第二節(jié),水的性狀和評價指標(biāo),水溫 它可影響到水中生物、水體自凈和人類對水的利用。 色度 正常水為無色透明色度不超過15度 臭和味 清潔水不應(yīng)有任何臭氣和異味。 渾濁度 turbidity 定義 水中的懸浮顆粒和膠粒。 定量 1L蒸餾水中含1mg硅藻土為1度。 總固體 懸浮和溶解性物質(zhì)的總稱。 將水蒸干測量溶解性物質(zhì)要注意揮發(fā)性物質(zhì)的損失。,物理和感官性狀指標(biāo),化學(xué)性狀指標(biāo),

4、pH 1.天然水pH在7.2-8.5之間 2.影響因素 有機(jī)物污染 微生物有氧代謝生成CO2，pH下降 富營養(yǎng)化 光和作用消耗CO2，pH上升 3.生活飲用水和地面水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)pH 均定為6.5-8.5,硬度 hardness of water 1.它是指溶解于水中的鈣、鎂等鹽類的總量,以CaCO3(mg/L)表示。 它可分為碳酸鹽硬度（鈣、鎂的碳酸鹽和重碳酸鹽）和非碳酸鹽硬度（鈣、鎂的硫酸鹽、硝酸鹽和氯化物）。 規(guī)定硬度不得超過450mg/L。 2.類型 暫時硬度 加熱可沉淀部分。 永久硬度 加熱不能沉淀部分。 3.1德國度 1L水中含有10mgCaO。,三氮：NH3 NO2 NO3

5、1.包括有機(jī)氮、蛋白氮、氨氮、亞硝酸 鹽氮和硝酸鹽氮。 水體受含氮有機(jī)物或糞便污染后，經(jīng)微 生物有氧代謝，依氧化程度不同的產(chǎn)物 2. 三者含量不同和變化可提示污染新近 或陳舊狀況 當(dāng)水中有機(jī)氮和蛋白氮顯著增高時，說明 水體新近受到明顯的有機(jī)性污染。,溶解氧：dissolved oxygen 1.指溶解在水中的氧含量，簡稱DO 是作為評價水體受有機(jī)物污染及其自凈程度的間接指標(biāo)，空氣中氧氣和水溫是影響DO的兩大因素。 2.參考標(biāo)準(zhǔn) 3-4mg/L 3.耗氧過程和復(fù)氧過程 耗氧過程 污染物經(jīng)微生物有氧代謝而消耗氧過程 復(fù)氧過程 大氣中氧向水中溶解增氧過程,化學(xué)耗氧量 chemical

6、oxygen demand 1.是指在規(guī)定的條件下，用強(qiáng)氧化劑氧化1升水中還原性物質(zhì)(有機(jī)物)所消耗的氧量。 COD是評價水中有機(jī)物含量的間接指標(biāo)。 2.指標(biāo)無法區(qū)分還原性物質(zhì)的種類，是一項(xiàng)表觀總體指標(biāo)。,生化需氧量 biochemical oxygen demand 1.是指水體中有機(jī)物在有氧條件下，被微生物分解時所消耗的溶解氧量。 BOD是評價水體污染狀況的一項(xiàng)重要指標(biāo)。影響B(tài)OD的因素是水中有機(jī)物和水溫， 一般清潔水中BOD520<1mg/L。 2.一般測試條件： 20培養(yǎng)五日，BOD5 20 3. BOD與COD一樣，也是一項(xiàng)表觀總體指標(biāo)，只是測試條件不同，其結(jié)果的意義也不同。

7、 COD反映能被KMnO4氧化的還原性物質(zhì)總量，BOD反映能被微生物有氧代謝的有機(jī)物總量。,氯化物 氯化物增高表明水可能受到人畜 糞便、生活污水或工業(yè)廢水的污染。 硫酸鹽 地面水中的含量突然升高時，表 明水被生活污水，工業(yè)廢水或硫酸銨 化肥等污染的可能。 衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為小于250 mg/L。,有機(jī)碳和總需氧量 有機(jī)碳TOC 只能是相對表示水中有機(jī)物 的含量， 總需氧量TOD 評定水體被污染程度的一個 重要指標(biāo)，其數(shù)值愈大，污 染愈嚴(yán)重。 有害物質(zhì) 主要指水體中重金屬和難分 解的有機(jī)物，主要受工業(yè)廢 水的的污染。,生物學(xué)性狀指標(biāo),指示菌 1.具有反映各

8、種致病菌基本狀態(tài)的菌。 2.特征 代表性強(qiáng)、易檢測 細(xì)菌總數(shù) total bacteria count 1.1ml水在普通瓊脂培養(yǎng)基中經(jīng)37 24hrs生長的菌落總數(shù)。 2.反映水體是否受生物污染及污染程度 只可作為水被生物性污染的參考指標(biāo)。 3.生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定小于100個/ml,,總大腸菌群 total coliform group 1.指一群需氧和兼性厭氧菌在37生長 時能使乳糖發(fā)酵，在24hrs 內(nèi)產(chǎn)酸產(chǎn) 氣的革蘭氏無芽孢桿菌。 2.作為糞便污染水體的指示菌的原因 它是腸道中數(shù)量多而且較易培養(yǎng)的細(xì)菌 它在環(huán)境中生存條件與腸道病原菌相似 檢驗(yàn)方法較簡便。 腸道中數(shù)量多而且較易培

9、養(yǎng)的細(xì)菌有 大腸菌群、糞鏈球菌和厭氧梭菌三類,2.兩種表示方法 大腸菌指數(shù)coli-group index 指1升水中所含的大腸菌群數(shù)目。 飲用水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定小于3個/L水。 大腸菌群值 是指發(fā)現(xiàn)1個大腸菌群的最小水量，即 多少毫升水中發(fā)現(xiàn)1個大腸菌群。 兩者關(guān)系是大腸菌群指數(shù)=1000/大腸菌群值。 3.反映水體是否受糞便和植物污染及其污染程度的指標(biāo)。指示致病菌的污染情況,放射性指標(biāo),主要指同位素的和射線 大劑量接觸、內(nèi)吸入，或小劑量 長期接觸有致畸、致癌的可能。,第三節(jié),水體的污染源和污染物,水體污染,是指人類活動排放的污染物進(jìn)入水體，其數(shù)量超過了水體的自凈能力，使水及水體底質(zhì)的理化性

10、質(zhì)和環(huán)境中的生物特性、組成發(fā)生改變，從而影響水的使用價值，造成水質(zhì)惡化，乃至危害人體健康或破壞生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)象。 指理、化、生、放射性等特性改變。 影響水的有效利用，如危害健康等。 超過水體自凈能力，水質(zhì)惡化。,水體污染源,工業(yè)廢水污染 工業(yè)生產(chǎn)未處理或處理不徹底的廢水排放，是目前最大污染源。在工業(yè)大發(fā)展時期，導(dǎo)致公害病。,生活污水污染 1.糞便污水 致病微生物造成介水傳染病。 2.洗滌用水 高P洗滌劑造成水體富營養(yǎng)化。 3.富營養(yǎng)化 向水體排放營養(yǎng)元素后，使水中植物和微生物大量生長，通過有氧代謝而消耗水中DO，水質(zhì)惡化。 危害 嚴(yán)重影響水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)（DO下降）； 嚴(yán)重污染飲

11、用水水源（有機(jī)物增加）。,農(nóng)業(yè)污染 農(nóng)藥（有機(jī)氯農(nóng)藥）的濫用造成全球性水源污染，從珠穆朗瑪峰到南極、北極的積雪水中都能檢測到有機(jī)氯農(nóng)藥。,水體污染物,化學(xué)性（毒物、有機(jī)物等） 物理性（熱、射線等） 生物性（致病微生物等）,第四節(jié),水體污染的自凈和污染物的轉(zhuǎn)化,一、各種水體污染特點(diǎn),河流 河流的污染程度取決于河流的徑污比、河 水混合能力、河水流動的推力作用和河流大小。 湖泊、水庫 湖泊、水庫水面寬闊、流速緩慢、沉淀作 用強(qiáng)，稀釋混合能力較差，水交換緩慢。 地下水 地下水的水質(zhì)動態(tài)與地表水有著密切關(guān)系 地下水污染過程緩慢，地下水自凈能力較差。 海洋 各種各樣的工業(yè)廢水和生活污水通

12、過江河 注入海洋，形成持續(xù)性污染。,二、水體污染的自凈,定義 在理、化、生作用下，水體 污染物逐漸清除、恢復(fù)到原來狀態(tài)。 水體自凈過程的特征 污染物進(jìn)入水體后就開始了自凈過 程，該過程有弱到強(qiáng)，直至水質(zhì)逐漸恢 復(fù)到正常狀態(tài)。,物理自凈過程 1.稀釋 如水流作用等。 2.吸附和沉降 懸浮顆粒的吸附和沉淀。 3.物理過程不減少絕對量，但影響 濃度分布，對水體自凈極為有利。,化學(xué)自凈過程 1.中和 酸性廢水與鹽的中和作用。 2.氧化還原 亞鐵氧化為鐵。 3.化學(xué)過程可改變污染物的絕對 量和毒性。,生物自凈過程 1.有機(jī)物降解 微生物酶的催化作用，如硝化酶、 氧化酶等，終點(diǎn)產(chǎn)物為無害化的 無

13、機(jī)物。 2.病源體死滅 生物拮抗等作用，致病源生命終結(jié)。 3.生物過程通過微生物酶的作用，是 水體自凈的主要途徑，不同于大氣 自凈過程?？勺鳛槲鬯幚淼幕?原理，加以利用。,三、水體污染物的轉(zhuǎn)化,概念 1.生物蓄積 bioaccumulation 指同一生物個體對某種物質(zhì)的攝入 量大于排出量，體內(nèi)絕對量不斷增加。 僅指絕對量。 2.生物濃縮 bioconcentration 指同一生物個體攝入某種物質(zhì)后， 在體內(nèi)由于濃度的分配不均，造成某些 部位濃度不斷增加。 指濃度、無絕對量的念。,3.食物鏈 food chain 各生物體以食物形式按攝入和被攝入 的關(guān)系組成的循環(huán)。DDT、甲

14、基汞放大10 萬倍實(shí)例。 解釋： 為什么飲河里水不中毒，吃河里魚卻中毒 4.生物放大 biomagnification 污染物在食物鏈的高端生物體內(nèi)比低 端生物體內(nèi)逐漸增加、放大。 指不同生物個體，絕對量和濃度均可,,污染物的遷移 污染物所發(fā)生的空間位置的移動及其所 引起的富集、分散和消失的過程，稱為污染 物的遷移。它包括機(jī)械遷移、物理-化學(xué)遷移 和生物遷移。 污染物的轉(zhuǎn)化 污染物在水體中通過物理的、化學(xué)的、 光化學(xué)和生物學(xué)的作用改變或轉(zhuǎn)變成另一種 物質(zhì)的過程。 1.解毒作用 大部分污染物在環(huán)境中通過轉(zhuǎn)化作用變成無毒或毒性較低的簡單化合物， 2.活化作用 少數(shù)毒物通過轉(zhuǎn)化變成毒性

15、更大 化合物。,100 100000 1000000,人,水鳥,大魚,小魚,水生食物鏈：DDT,,,,,,,大魚,正常水生食物鏈,不正常水生食物鏈,第五節(jié),水污染對人群健康的影響,一、生物性污染的危害,水體受生物性污染 最常見的危害是居民通過飲用水，被污染的水產(chǎn)品和接觸等途徑引起介水傳染病的流行。 這類疾病包括霍亂，傷寒，痢疾，肝炎等腸道傳染病，血吸蟲病等寄生蟲病以及鉤端螺旋體病等。,汞和和甲基汞污染 1.汞的理化性質(zhì) 常溫常壓下唯一的金屬，易揮發(fā)。 2.汞的甲基化 Hg + -CH3 = Hg-CH3 甲基化后毒性增強(qiáng)、脂溶性增加。 3.污

16、染來源 主要為含汞礦石的開采冶煉、化工廠、 汞儀表廠、冶煉廠、造紙廠、燈泡廠、含汞 農(nóng)藥廠等含汞廢水。 氯堿工業(yè)：早期汞用作電極。 農(nóng)藥生產(chǎn)：用作催化劑。,二、化學(xué)性污染的危害,4.生物放大作用 汞在高端生物體內(nèi)含量增加，對人的 危害增大。 5.危害 甲基汞可穿過血腦屏障和胎盤。 靶器官：大腦中樞神經(jīng)。 損害最嚴(yán)重的是小腦和大腦，特別是 枕葉、脊髓后束和末梢神經(jīng)。甲基汞隨血 液透過胎盤組織，侵入胎兒的腦組織，從 而對胎兒腦細(xì)胞造成更為廣泛的損害。 共濟(jì)失調(diào) ,語言障礙, 視野縮小, 聽力障 礙等等，嚴(yán)重是可致全身癱瘓、精神錯亂 甚至死亡。,水俁病 1.水體衛(wèi)生中最重要的一種公害病 2

17、.震驚世界的水俁病,日本水俁病爆發(fā)地,鎘 1.污染來源 主要來源為有色金屬冶煉廠、電鍍廠、 銅鎘合金制造廠、熒光顏料廠等含鎘工業(yè) 廢水，其次是含鎘礦渣和廢氣污染。 2.危害 中毒主要表現(xiàn)為骨骼和腎臟的損害。 癥狀以疼痛為主，初期腰背疼痛，以后 逐漸擴(kuò)至全身，疼痛性質(zhì)為刺痛，安靜 時緩解，活動時加劇，多發(fā)生病理性骨 折，四肢骨骼可扭曲變形,工 業(yè) 廢 水,酚類 1.污染來源 主要來自焦化廠、化工廠、制藥廠、 煉油廠、合成纖維廠、染料廠等的工業(yè) 廢水。 2.危害 急性中毒可表現(xiàn)為大量出汗、肺水腫、 吞咽困難、肝及造血器官損害、腹瀉、口 腔炎及黑尿等。 慢性中毒表現(xiàn)為記憶力,多氯聯(lián)苯 1.

18、污染來源 工業(yè)長用作增型劑、絕緣劑、高溫潤滑 劑、橡膠軟化劑以及油漆、油墨等添加劑等。 如為經(jīng)處理任意排放，可造成水源污染。 2.危害 中毒癥狀主要為皮疹、色素沉著、浮腫、 無力、嘔吐甚至肝臟損害。它還可通過胎盤 屏障進(jìn)入胎兒體內(nèi)減退、皮疹、頭昏、失眠、 貧血等癥狀,三、物理性危害,熱污染 thermal pollution 水體熱污染主要來源于工業(yè)冷卻水， 發(fā)電廠排出的冷卻水。水體水溫增加， 可導(dǎo)致以下幾個方面： 增加水體中懸浮物的沉降速度； 加快水分蒸發(fā)； 增加水中化學(xué)反應(yīng)的速度； 降低水中溶解氧含量； 水溫升高對藻類生長的影響； 水溫增加對魚類的影響。,放射性污染 水體

19、中的放射性物質(zhì)分為天然 和人工兩類 。 水體中放射性可通過飲水或攝 入被水污染的食物進(jìn)入體內(nèi)。,第六節(jié),地面（表）水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),地面水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)意義 地面水中有害物質(zhì)的最高容許濃度 指居民用水水源取水點(diǎn)的水質(zhì)要求，是 任何一次采樣，測定均不能超過的上限值。 地面水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)制訂原則 1.防止地面水傳播疾??； 2.防止地面水引起急慢性中毒及遠(yuǎn)期效應(yīng)； 3.保證地面水感官形狀良好； 4.保證地面水自凈過程能正常進(jìn)行。,一、地面（表）水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)指定原則,二、地面（表）水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)研究方法,毒理學(xué)試驗(yàn) 劑量-效應(yīng)、劑量-反應(yīng)關(guān)系試驗(yàn)，包括 感官形狀試驗(yàn)，尋找“閾值”。 污染物在地面水中轉(zhuǎn)歸行為試驗(yàn) 如

20、，穩(wěn)定性、自凈、遷移等 現(xiàn)場流行病學(xué)調(diào)查 修正或加強(qiáng)現(xiàn)場的真實(shí)因素綜合效應(yīng)，從 宏觀上了解污染物的有害影響。 經(jīng)濟(jì)上的可行性研究 保證標(biāo)準(zhǔn)能夠在全行業(yè)、或全國切實(shí)可行 地面水水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的計算方法 C1/M1+ C2/M2Cn/Mn1,制定標(biāo)準(zhǔn)方框圖,三、地面（表）水相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB 38382002 2002年6月1日，按五級標(biāo)準(zhǔn)劃分功能 1級：國家自然保護(hù)區(qū)、源頭水； 2級：飲用水水源一級保護(hù)區(qū)、珍稀 （貴） 水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)； 3級：飲用水水源二級保護(hù)區(qū)、水產(chǎn)養(yǎng) 殖區(qū)、游泳水域； 4級：工業(yè)用水水源、非接觸娛樂水域； 5級：農(nóng)業(yè)用水水源、一般景觀水域；,相關(guān)排放標(biāo)

21、準(zhǔn) 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-88）規(guī)定 污水分一、二、三級標(biāo)準(zhǔn)排放，特殊保 護(hù)水域不得新建排放口； 重點(diǎn)保護(hù)水域排入執(zhí)行一級標(biāo)準(zhǔn)； 一般保護(hù)水域排排入執(zhí)行二級標(biāo)準(zhǔn)； 對排入城鎮(zhèn)下水道的污水，并進(jìn)入二級 污水處理廠進(jìn)行生物處理的污水三級標(biāo)準(zhǔn)； 對未經(jīng)污水處理廠的城鎮(zhèn)下水道的污水， 必須據(jù)下水道出口受納水體的功能要求執(zhí)行 一級標(biāo)準(zhǔn)或二級標(biāo)準(zhǔn)。,第 七 節(jié),水體衛(wèi)生防護(hù),推行“清潔生產(chǎn)”，開展污染源頭預(yù)防 包括清潔能源、清潔生產(chǎn)過程和清潔產(chǎn)品 工業(yè)廢水的利用與處理 廢水處理方法可分為物理法、化學(xué)法、 物理化學(xué)法和生物法。 生活污水的利用與處理 常用物理處理和生物處理。

22、醫(yī)院污水的處理 包括病人生活污水和醫(yī)療廢水兩大部分,第 八 節(jié),水體污染的調(diào)查、監(jiān)測和監(jiān)督,一、水體污染的調(diào)查,污染源調(diào)查 在進(jìn)行水體污染狀況的調(diào)查時，首先應(yīng) 調(diào)查水體污染的來源，了解本地區(qū)工業(yè)企業(yè) 的總體布局及企業(yè)的生產(chǎn)和廢水排放情況。 水體污染的調(diào)查 1.基礎(chǔ)調(diào)查； 2.監(jiān)測性調(diào)查； 3.專題調(diào)查； 4.應(yīng)急性調(diào)查。 水體污染對居民健康影響的調(diào)查 通常采用流行病學(xué)調(diào)查方法。,江河水系的監(jiān)測 1.采樣斷面與采樣點(diǎn)的選擇 2.采樣時間和次數(shù) 3.水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目 4.水體底質(zhì)監(jiān)測 5.水生生物的監(jiān)測 湖泊、水庫的監(jiān)測 可按不同部位水域設(shè)置監(jiān)測斷面 海域的監(jiān)測 應(yīng)對河口和港灣作重點(diǎn)監(jiān)測 地下水的監(jiān)測 以淺層地下水為主,二、水體污染的監(jiān)測,三、水體衛(wèi)生監(jiān)督和管理,根據(jù)我國水污染防治法的規(guī)定， 各級政府的環(huán)境保護(hù)部門對水污染 防治實(shí)施統(tǒng)一監(jiān)督與管理，衛(wèi)生部 門應(yīng)協(xié)同環(huán)境保護(hù)部門實(shí)施衛(wèi)生監(jiān) 督和管理。,四、水體污染緊急事故處理,當(dāng)水體污染緊急事故發(fā)生時， 應(yīng)根據(jù)污染物的類型性質(zhì)及 水體污染的程度和范圍及污 染源排放情況等，采取有效 的緊急措施。,Thank you for your attention!,,